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ADI公司设计工具:频率折叠工具,“复杂”示例

星星科技指导员 来源:ADI 作者:ADI 2023-06-30 15:46 次阅读

现在让我们看一下AD9680-500的真实示例。我们将了解如何使用这个简单而强大的工具来帮助理解ADC的混叠效应,以及帮助理解AD9680中某些数字处理模块的影响。

在本例中,我们将介绍AD9680-500,其工作输入时钟为368.64 MHz,模拟输入频率为270 MHz。首先,了解AD9680中数字处理模块的设置非常重要。AD9680将设置为使用数字下变频器(DDC),其中输入为实数,输出为复数,数控振荡器(NCO)调谐频率设置为98 MHz,半带滤波器1(HB1)使能,6dB增益使能。由于输出很复杂,因此禁用了复杂到实际的转换块。DDC 的基本示意图如下所示。为了理解输入音的处理方式,重要的是要了解信号首先通过NCO,NCO在频率上改变输入音调,然后通过抽取,可选择通过增益模块,然后可选地通过复数到实际转换。

wKgaomSeiT6AQ4WKAADmRfLIEPI199.png

AD9680中的DDC信号处理模块

了解流经AD9680的信号流的宏观视图也很重要。信号通过模拟输入进入,通过ADC内核进入DDC,通过JESD204B串行器,然后通过JESD204B串行输出通道输出。AD9680的框图对此进行了说明。

wKgZomSeiUWAE_rzAAL76nHWzOs182.png

AD9680 原理框图

现在让我们看看信号在通过AD9680的各个处理模块时是如何显示的。我们将使用频率折叠工具以及VisualAnalog(我们现在也在几篇博客中讨论过:ADI公司设计工具:VisualAnalog和ADI公司设计工具:VisualAnalog第2部分)。输入采样时钟为368.64 MHz,模拟输入频率为270 MHz时,输入信号将混叠到98.64 MHz的第一个奈奎斯特区。输入频率的二次谐波将在171.36 MHz处混叠到第一个奈奎斯特区,而第三个谐波混叠为72.72 MHz。下面的频率折叠工具的图说明了这一点。

wKgZomSeiUqAcGQYAAJ6PVpoyiY334.png

ADC输出端的信号,由频率折叠工具示出

上图所示的频率折叠工具图给出了ADC内核输出端的信号在通过AD9680中的DDC之前的状态。信号在AD9680中通过的第一个处理模块是NCO,它将频谱在频域中向左移动98 MHz(回想一下我们的调谐频率为98 MHz)。这会将模拟输入从 98.64 MHz 下移至 0.64 MHz,二次谐波将下移至 73.36 MHz,第三次谐波将下移至 -25.28 MHz(回想一下,我们正在查看复杂的输出)。这显示在下面VisualAnalog的FFT图中。

wKgaomSeiVCAcdeYAAHl2BEuu4g341.png

DDC 后信号的 FFT 复数输出图,NCO = 98 MHz 并抽取 2

从FFT图中,我们可以清楚地看到NCO如何移动我们在频率折叠工具中观察到的频率。有趣的是,我们在FFT中看到了一种“无法解释”的基调;还是无法解释?NCO 不是主观的,会改变所有频率。它将98 MHz的基波输入音别名下移至0.64 MHz,并将二次谐波移至73.36 MHz,将第三次谐波移至-25.28 MHz。似乎另一个音调也发生了变化,出现在86.32 MHz。

频率折叠工具不包括ADC的直流失调。此直流偏移导致直流(或 0 Hz)时出现音调。频率折叠工具假设一个没有直流偏移的理想ADC。0 Hz 时的直流偏移音调在频率上向下偏移至 -98 MHz。 由于复杂的混频和抽取,该直流偏移音调折回实际频域中的第一个奈奎斯特区。回想一下,音调混叠回第一个奈奎斯特区,如频率折叠工具所示。当观察一个复杂的输入信号时,其中音调在负频域中移入第二个奈奎斯特区,它将绕回实频域中的第一个奈奎斯特区。

由于我们启用了抽取比为 92 的抽取,因此我们的抽取奈奎斯特区宽 16.368 MHz(回想一下:fs = 64.184 MHz,抽取采样率为 32.92 MHz,奈奎斯特区为 16.98 MHz)。直流偏移音调偏移至-5 MHz,即从84.92 MHz的奈奎斯特区边界的抽取增量为16.92 MHz。当这个音调折回第一个奈奎斯特区时,它最终在实际频域中与奈奎斯特区边界的偏移量相同,即16.5 MHz – 84.86 MHz = 32.<> MHz。这正是我们在上面的FFT图中看到的基调!

拥有像频率折叠工具这样的工具非常适合用于识别音调的位置。它还有助于了解执行复杂或实际混频和/或抽取时的ADC行为,以便当我们看到“意外”音调时,我们可以识别其来源。使用频率折叠工具有助于查看音调如何与ADC混叠,以便我们可以识别和预测音调混叠的位置。

审核编辑:郭婷

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