Аналогово-цифровой преобразователь является известным узким местом в цепи приема радио-частотных (РЧ) сигналов и считается краеугольным камнем для точных цифровых приборов.
Для обработки сигналов с постоянно увеличивающейся полосой пропускания существует острая потребность в более быстрых аналого-цифровых преобразователях, одним из популярных решений для удовлетворения этого спроса является использование перемножения во временной области, однако перемножение во временной области требует многих мер предосторожности или подразумевает огромные цифровые пост-преобразователи накладные расходы на обработку.
За последнее десятилетие возросла потребность в ширине полосы сигнала для радиочастотной передачи из-за увеличения количества запросов полезной нагрузки как в гражданских приложениях (например, прямой доступ в Интернет через спутник, видео высокой четкости …), так и в военных приложениях (радиоэлектронная борьба, полевые коммуникации), что ведет к так называемой широкополосной связи.
Кроме того, существует постоянная потребность продвинуть цифровой мир выше в цепи приема, тем самым подавляя дорогостоящие аналоговые каскады и кодирование сигнала на все более высоких промежуточных частотах.
На карту поставлены схемы модуляции, независимые от аппаратной имплантации каскадов приема и возможность изменять схему модуляции простым перепрограммированием цифрового процессора.
Таким же образом мы наблюдали гонку за частотой дискретизации на рынке измерительных приборов (A.T.E, D.S.O и т. д.)
Такая цель оказывает огромное давление на соединение аналогового и цифрового миров — аналого-цифровые преобразователи (АЦП). Таким же образом, учитывая путь излучения, логическим следствием программно-определяемого радио является использование генератора сигналов произвольной формы на основе цифро-аналоговых преобразователей для управления последним смесителем и силовым каскадом, поэтому такое же давление оказывается на конструкции ЦАП.
Самым прямым следствием этих новых требований, интерпретируемых с помощью теоремы Шеннона-Хартли, является повышение точности (SNR) или увеличение частоты дискретизации, либо и то, и другое.
Есть два способа увеличить частоту дискретизации АЦП: временное чередование «достаточно быстрого» АЦП или создание более быстрого АЦП на основе более быстрого процесса.
Принцип временного чередования АЦП
Временное чередование ADC – очень соблазнительная концепция, но не так очевидна для получения приемлемых результатов. Принцип заключается в использовании m АЦП (по практической причине m обычно является степенью 2) для преобразования того же сигнала с той же частотой дискретизации fs, но с моментом дискретизации, сдвинутым на p/m (где p — индивидуальный период дискретизации, то есть p = 1 / fs), чтобы получить эквивалентную выборку АЦП при fseq = m. фс.
В идеальном мире это работало бы очень хорошо, но, к сожалению, мы находимся в реальном мире со многими неприятными эффектами, такими как согласование компонентов, шум, фазовая неопределенность и даже иногда иной тепловой дрейф. Чтобы получить корректный АЦП с временным чередованием (или TIADC, результат временного чередования m АЦП), все эти проблемы должны быть решены. Прежде всего, мы должны договориться о том, что такое правильный TIADC. Правильный TIADC должен давать результат, соответствующий системным требованиям, так же как и простой быстрый АЦП, если характеристики ухудшаются из-за перемежения, они должны быть восстановлены за счет умеренных накладных расходов на цифровую обработку (то есть полезная информация не должна быть потеряна).
Каковы требования для чередования? В первом порядке перемежение требует согласования усиления, согласования смещения и выравнивания фазы чередующегося канала. Эти требования должны выполняться во всем частотном диапазоне, что означает, что полосы пропускания другого канала также должны быть согласованы, или что входной сигнал должен оставаться значительно ниже полосы пропускания, чтобы коэффициент усиления фактически согласовывался во всем диапазоне входных частот.