破解神秘雜散之謎： 別責(zé)怪DDC！

　　最近在評(píng)估貴公司一款集成數(shù)字下變頻器(DDC)功能的高速ADC的輸出頻譜時(shí)，一些人發(fā)現(xiàn)了一些“奇怪”的現(xiàn)象。 針對(duì)這一現(xiàn)象，什么樣的回答才能解釋為什么存在一種神秘的雜散呢?

　　DDC包括一個(gè)抽取濾波器，它可以消除傳統(tǒng)的輸入抗混疊濾波要求，同時(shí)又以數(shù)字方式濾出目標(biāo)基帶信號(hào)，要處理的凈有效數(shù)據(jù)量會(huì)更少。 如果在測(cè)試一個(gè)頻率規(guī)劃，想看看不在DDC通帶和過(guò)渡帶之內(nèi)的輸入頻率是否真的被衰減100 dB以上(參見(jiàn)下圖)。 在使能抽取濾波器的情況下對(duì)ADC輸出數(shù)據(jù)運(yùn)行FFT，并在得到的輸出頻譜中發(fā)現(xiàn)一個(gè)僅降低90 dB的雜散，而不是預(yù)期的降低100 dB以上。 如果移除輸入信號(hào)，雜散也消失。 至于它來(lái)自哪里。 阻帶范圍內(nèi)的信號(hào)如何能在通帶中引起雜散?

　　人們?cè)陂_(kāi)始考慮ADC的片上DSP選項(xiàng)時(shí)，有時(shí)候會(huì)很容易忽視模數(shù)轉(zhuǎn)換器的行為。 雖然上圖準(zhǔn)確描述了抽取濾波器在基帶奈奎斯特區(qū)內(nèi)的響應(yīng)，但它并未說(shuō)明在其他奈奎斯特區(qū)轉(zhuǎn)換器中會(huì)發(fā)生什么。 此時(shí)，濾波器的響應(yīng)會(huì)混疊到所有更高階奈奎斯特區(qū)中。 下圖顯示了前五個(gè)奈奎斯特區(qū)中的響應(yīng)。 另外要注意到該神秘雜散，它是帶外輸入信號(hào)音的混疊二次諧波。

　　由于在測(cè)試設(shè)置中沒(méi)有模擬輸入抗混疊濾波器。 神秘雜散的根源正在于此——數(shù)字濾波器無(wú)法消除模擬側(cè)的頻譜成分。 這個(gè)例子很好地說(shuō)明了雖然較高采樣速率轉(zhuǎn)換器可以降低模擬輸入濾波要求，但您仍然不能忽視采樣系統(tǒng)的混疊法則。 高采樣速率和DDC可以處理fS/4和fS/2之間的阻塞信號(hào)，前端無(wú)需強(qiáng)大的模擬濾波器;使用較弱的濾波器則會(huì)消除3fS/4及以上的雜散。

　　參考文獻(xiàn)

　　技術(shù)文章： Ian Beavers， “認(rèn)識(shí)寬帶GSPS ADC中的無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍”。 Analog Devices，2014年。

　　ADI公司EngineerZone®技術(shù)論壇上的系列博客： 寬帶GSPS ADC中的DDC研究—第1部分;寬帶GSPS ADC中的DDC研究—第2部分;寬帶GSPS ADC中的DDC研究—第3部分;寬帶GSPS ADC中的DDC研究—第4部分;寬帶GSPS ADC中的DDC研究—第5部分;寬帶GSPS ADC中的DDC研究—第6部分;寬帶GSPS ADC中的DDC研究—第7部分

　　作者簡(jiǎn)介

　　David Buchanan [david.buchanan@analog.com]于1987年獲得美國(guó)弗吉尼亞大學(xué)電氣工程學(xué)士學(xué)位。他先后在STMicroelectronics、Adaptec和Analog Devices從事市場(chǎng)營(yíng)銷和應(yīng)用工程工作，熟悉各種高性能模擬半導(dǎo)體產(chǎn)品。 他目前是ADI公司高速轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品線(美國(guó)北卡羅來(lái)納州格林斯博羅)的資深應(yīng)用工程師。