【導(dǎo)讀】對(duì)于誤碼率 (BER) 模擬，將發(fā)現(xiàn)的誤碼數(shù)除以總位數(shù)來計(jì)算 BER。對(duì)于統(tǒng)計(jì)上顯著的結(jié)果，應(yīng)該計(jì)算數(shù)百到一千個(gè)錯(cuò)誤。即使 BER 相當(dāng)高（10-4）；計(jì)算 500 個(gè)錯(cuò)誤需要 500 萬位。為了使仿真在合理的短時(shí)間內(nèi)運(yùn)行，必須找到一個(gè)相當(dāng)簡(jiǎn)單的模型，該模型能夠充分捕獲所有相關(guān)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器特性。
這篇文章中的圖 1 顯示了直接射頻數(shù)模轉(zhuǎn)換和直接射頻模數(shù)轉(zhuǎn)換選項(xiàng)。（請(qǐng)注意，數(shù)模轉(zhuǎn)換器 {DAC} 和模數(shù)轉(zhuǎn)換器 {ADC} 統(tǒng)稱為“數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器”。）
圖 1(b)。解調(diào)器
在那篇文章中，您的作者想知道的一件事是：為了獲得良好的通信鏈路性能，圖 1 中的 DAC 和 ADC 的質(zhì)量要求是什么？關(guān)于這個(gè)問題似乎沒有太多發(fā)表。
這讓他想知道，如果他要模擬通信鏈路中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，應(yīng)該如何建模？
對(duì)于誤碼率 (BER) 模擬，將發(fā)現(xiàn)的誤碼數(shù)除以總位數(shù)來計(jì)算 BER。對(duì)于統(tǒng)計(jì)上顯著的結(jié)果，應(yīng)該計(jì)算數(shù)百到一千個(gè)錯(cuò)誤。即使 BER 相當(dāng)高（10-4）；計(jì)算 500 個(gè)錯(cuò)誤需要 500 萬位。為了使仿真在合理的短時(shí)間內(nèi)運(yùn)行，必須找到一個(gè)相當(dāng)簡(jiǎn)單的模型，該模型能夠充分捕獲所有相關(guān)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器特性。
這篇文章描述了他找到的信息。將討論分為有關(guān) ADC 和 DAC 的討論很有用。.02 版添加注釋；本文不考慮 Sigma-Delta 型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。
模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 模型
下面的參考文獻(xiàn) [4] 至 [18] 討論了 ADC 的分析、模型、仿真、測(cè)試和規(guī)范。特別是[13]、[14]、[16]和[17]提出了對(duì) ADC 性能某些方面進(jìn)行建模的模型。作為一名工程師，作者想知道是否可以建立一個(gè)更簡(jiǎn)單、更容易理解的模型。
圖 2.
圖 2 顯示了 5 位 ADC 的量化。有 2 5 = 32 級(jí)。由于輸入可以是正的，也可以是負(fù)的，所以這被稱為雙極性輸入ADC。您的作者想知道的一個(gè)方面是峰值信號(hào)和平均信號(hào)之間相對(duì)于滿量程 (FS) 的 dB 之間的差異。
圖 2 中信號(hào)的峰值電壓介于 +0.9375 伏 (FS+) 和 -1 伏 (FS-) 之間；這是±1伏的一個(gè)很好的近似值。
射頻工程師習(xí)慣于處理信號(hào)的有效值。正弦波的均方根值為 0.707 伏，相對(duì)于 FS 為 - 3 dB。由于這在過去讓您的作者感到困惑，因此他選擇定義單位 dBpeakFS（信號(hào)相對(duì)于滿量程的電壓峰值的 dB）和 dBrmsFS（信號(hào)相對(duì)于滿量程的 rms 值的 dB）。
另一個(gè)問題涉及有人關(guān)心的 ADC 輸出帶寬。對(duì)于 ADC 的早期音頻應(yīng)用，人們通常關(guān)心完整的奈奎斯特帶寬。
然而，對(duì)于如圖 1(b) 所示的直接 RF 采樣，僅需要關(guān)注信號(hào)占用的奈奎斯特頻帶部分以及少量保護(hù)頻帶。這導(dǎo)致作者定義了“有趣的帶寬”，如圖 3 所示。
“感興趣的帶寬”是由數(shù)字信號(hào)處理（DSP）處理的帶寬。它通常是所需的信號(hào)帶寬或更寬一些。
圖 3.
請(qǐng)注意，在圖 3 中，雖然信號(hào)和“感興趣”的帶寬顯示相同，但??兩者的中心頻率卻不同。這可能是由于我們篇文章中描述的帶通采樣所致，其中 ADC 時(shí)鐘充當(dāng)混頻器的本地振蕩器。ADC 時(shí)鐘的頻率用 fS 表示。奈奎斯特頻率 = F奈奎斯特= f S / 2。
選擇用于實(shí)現(xiàn)模型的輸入信號(hào)
為了表征 ADC 以創(chuàng)建良好的模型，有必要定義有用的輸入信號(hào)。大多數(shù) ADC 規(guī)格都是使用單個(gè)正弦波輸入創(chuàng)建的。然而，由于其帶寬為 0 Hz 并且沒有包絡(luò)變化，因此它看起來并不是一個(gè)非常好的信號(hào)。如圖 4 所示，2 音輸入具有超過 0 Hz 的帶寬并且具有幅度變化。使用兩個(gè)高質(zhì)量信號(hào)源和正確的功率組合可以在測(cè)試臺(tái)上輕松生成。此外，大多數(shù)數(shù)據(jù)表都包含一些有關(guān) 2 音輸入設(shè)備性能的信息。
圖 4.
[4]和[12]中還提出了雙音測(cè)試信號(hào)。已提出的其他測(cè)試信號(hào)包括具有任意頻譜形狀的高斯輸入 [17] 以及 AM 或 FM 信號(hào) [5]。通常，這些需要不太常見的信號(hào)發(fā)生器，并且通常不會(huì)在數(shù)據(jù)表中顯示為測(cè)試輸入。
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