A20B-1003-0043

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软件无线电对模数变换的技术要求包括以下几个方面：
 
（1）采样方法应满足采样定理，适当加入抗混迭滤波器；
 
（2）宽带化，如在中频对模拟信号进行数字化，信号带宽通常在十几到几十兆赫兹；
 
（3）保持较高的信号动态范围；
 
（4）高采样率，应尽量在中频或射频工作，以尽可能保证整机的软件化处理；
 
（5）减少量化噪声。
 
模数变换主要是对模拟信号进行采样，然后量化编码为二进制数字信号；数模变换是模数变换的逆过程，主要是将当前数字信号重建为模拟信号。下面主要介绍采样和重建的方法。
 
1．低通采样
 
2．内插公式
 
3．带通采样
 
4．过采样

1．采样速率和分辨率
 
对于ADC而言，采样速率和分辨率是两个非常重要的指标参数。其中，采样速率表示模拟信号转换为数字信号的速率，与ADC器件的制造技术有关，取决于ADC中比较器所能提供的判断能力。分辨率表示模拟信号转换为数字信号后的比特数。
 
一般而言，采样速率和分辨率是互相制约的关系。采样速率每提高一倍，分辨率大约损失1bit。这主要是由于采样时刻的抖动，即孔径抖动或称为孔径不定性。
 
2．信噪比
 
ADC的信噪比（SNR）反映了量化过程中产生的无噪声信号部分的均方根值和量化噪声的均方根值的比值。
 
3．有效转换位数
 
对于实际的A/D变换系统，由于存在着电噪声、外界干扰和模拟电路的非线性畸变等因素的影响，仅以理想的分辨率来度量系统性能是不够的。
 
4．无失真动态范围
 
无失真动态范围（SFDR，Spurious-FreeDynamicRange）表示ADC在强信号干扰下检测微弱信号的能力，在有的书中也被称为无杂散动态范围或无寄生动态范围。SFDR可以按两种方式进行定义：
 
（1）定义为满量程（FS）信号的均方根值与输出信号中zui大寄生信号的均方根值的比值，用dBFS表示；
 
（2）定义为输入信号幅度的均方根值与输出信号中zui大寄生信号的均方根值的比值，表示为dBc。
 
在理想情况下，SFDR的zui大值出现在满幅度输入的情况下。在实际情况中，SFDR的zui大值比满幅度输入至少低几个dB，这是由于在输入信号幅度接近满幅度时ADC的非线性及失真现象将更加严重。因此，在实际中，应避免使ADC输入信号幅度接近满幅度。

在理想情况下，采样过程是瞬间完成的。然而，对于实际的A/D变换过程，从发出采样命令到实际开始采样需要一定的时间，即实际采样点与理想采样点之间存在着一定的时间延迟，称为孔径时间（ApertureTime）。对于一个动态模拟信号，在ADC接通的孔径时间里，输入的模拟信号值是不确定的，从而引起输出的不确定误差，这就是所谓的孔径误差。孔径误差会导致ADC采样精度和信噪比的下降，且与被采样信号的频率f成正比。
 
6．非线性误差
 
非线性误差是转换器的重要精度指标，表示了ADC实际转换值与理论转换值之间的差别。非线性误差主要包括两类：差分非线性（DNL，DifferentialNon-Linearity）误差和积分非线性（INL，IntegralNon-Linearity）误差。
 
差分非线性误差（DNL）是指ADC实际的量化电平与理论的量化电平之间的差异，这主要由于A/D本身的电路结构和制造工艺等原因，引起在量程中某些点的量化电压和标准的量化电压不一致而造成的。DNL引起的失真分量与输入信号的幅度和非线性出现的位置有关，通常用和理想电平相差的百分比来表示。
 
积分非线性误差（INL）是指ADC实际转换特性函数曲线与理想转换特性直线之间的zui大偏差，主要是由于A/D模拟前端、采样保持器及ADC的传递函数的非线性所造成的。理想转换特性直线可以利用zui小均方算法得到，而INL引起的各阶失真分量的幅度随输入信号的幅度变化。如果输入信号每增加1dB，则二阶交调失真分量增加2dB，三阶交调失真分量增加3dB。
 
7．互调失真
 
当两个正弦信号、同时输入ADC时，由于器件的非线性，其输出频谱除了含有这两个频率的分量之外，还将产生许多失真产物，由此所造成的失真称为互调失真（IMD，InterModulationDistortion），其中m+n的数值表示失真的阶数。在所有的互调失真中，二阶和三阶的互调产物zui为重要。前者容易通过数字滤波器滤除，而后者由于与、离得很近而很难滤除。

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