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      什么是量化噪聲的功率譜?

      發(fā)布時間:2023-08-09 責(zé)任編輯:lina

      【導(dǎo)讀】對于 DAC 應(yīng)用,希望來自 DAC 的噪聲占主導(dǎo)地位,并且人們不希望僅僅為了確保傳輸?shù)脑肼曨l譜是白噪聲而在鏈的后面添加噪聲。


      在檢查數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的性能時,經(jīng)常會看到圖1所示的情況。


      什么是量化噪聲的功率譜?
      圖 1. 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器使用的簡化框圖


      奈奎斯特帶寬 (B N )中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器輸出的總噪聲功率為 N。濾波器可以是帶通或低通濾波器,帶寬為 B o。通常,假設(shè)濾波器輸出的噪聲功率為:

      濾波器輸出的噪聲功率 = N(B o / B N )

      等式 1。  請注意,該等式對于任何中心頻率下可能跟隨 ADC 的任何合理濾波器都大致成立。“合理的過濾器”是指不太狹窄的過濾器。

      公式 1 假設(shè)噪聲是白噪聲,或者隨頻率變化。

      你的作者想知道;這個假設(shè)(通常稱為偽量化噪聲[14]假設(shè))在什么條件下成立?

      參考文獻(xiàn)[3]到[32]涵蓋了這個問題的各個方面。為了澄清問題,作者還對具有各種輸入的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行了一些模擬。本系列了結(jié)果。

      他只考慮均勻量化(所有步長相等),因為它通常用于高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。此外,沒有考慮西格瑪-德爾塔轉(zhuǎn)換器。

      對于 ADC 應(yīng)用,通常將 RF 鏈增益設(shè)置得足夠大,以便來自先前組件的噪聲比量化噪聲高 3 至 5 dB,因此量化噪聲頻譜并不重要。然而,這可能會增加系統(tǒng)成本,因為需要更高的 RF 增益和 ADC 的更高動態(tài)范圍。

      對于 DAC 應(yīng)用,希望來自 DAC 的噪聲占主導(dǎo)地位,并且人們不希望僅僅為了確保傳輸?shù)脑肼曨l譜是白噪聲而在鏈的后面添加噪聲。

      峰值、平均值和均方根值


      定義輸入信號的電平非常重要。圖 2 顯示了用 5 位量化的正弦波。該信號的電平通常稱為0 dBFS;其中 FS 指量化器上的滿量程。但是,射頻工程師通常處理均方根值。由于正弦波的均方根值比峰值低 3 dB,因此圖 2 的正弦波處于 -3 dBrmsFS 或 0 dBpeakFS。


      什么是量化噪聲的功率譜?
      圖 2.


      對于本系列的其余部分,信號電平將以 dBrmsFS 或 dBpeakFS 為單位指定,

      另請注意,由于功率是電壓的平方,因此該恒定包絡(luò)正弦波的峰均功率比 (PAPR) 為 3 dB。事實上,所有帶通相位或調(diào)頻恒定包絡(luò)信號(例如 MSK)的 PAPR 均為 3 dB。

      “等一下!” 你可能會說,親愛的讀者。“MSK 等恒定包絡(luò)信號的 PAPR 不是 0 dB 嗎?人們就是這么稱呼它的。”


      事實上,當(dāng)人們以這種方式提到PAPR時,他們指的是包絡(luò)的峰值功率與包絡(luò)的平均功率的比率。特別是,在表征信號的復(fù)包絡(luò)[33]時使用對 PAPR 的引用。由于我們關(guān)心的是該系列中的實際電壓,因此 PAPR 將是實際峰值功率除以實際平均值功率。該 PAPR 將比通常引用的 PAPR 高 3 dB。在下一篇文章中,我們將繼續(xù)討論模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 輸出的頻譜。

      使用的縮寫

      請使用下表來了解本系列的其余部分。


      什么是量化噪聲的功率譜? 



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