多通道数字中频组件的实现范文

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《中国西部科技杂志》2015年第五期

1量化信噪比

假设ADC的输入电压范围是（-V，+V），转换位数是n，则它有2n个量化电平。ADC的转换位数越多，同样电压范围内转换的精度就越高，ADC量化信噪比SNR就越高。SNR6.02n1.76dB10lg[f/2B]s其中fs为采样频率，B为模拟信号带宽。可见，提高采样率，降低模拟信号带宽（提高带通滤波器的性能）都可以改善ADC转换系统的量化信噪比。而工程使用中，噪声来源绝不仅仅是量化噪声，还包括模数转换器的内部噪声和PCB板的噪声等。我们往往用实测的噪声位数来评估ADC系统的信噪比和动态范围。

2ADC输入带宽

由于ADC的采样保持器和缓冲器的带宽限制，输入信号载频不能高于ADC的输入带宽。因此，尽管带通采样定理允许采样频率可以低于2fH，但是过高的载频仍然制约电学ADC完成射频采样的因素之一。而另一种情况，带通信号载频低于ADC的输入带宽，经过欠采样，尽管频谱折叠会进入第一奈奎斯特带宽，但是，幅度也会大大降低，从而影响ADC的性能。DDS中频直接数字合成技术将成熟的DDS技术应用于相控阵雷达中，以其为核心组成全数字阵列组件，通过其灵活的频率、相位波形产生方式，可以对每个单元输出的中频信号进行精确相移、幅度加权和频率捷变等控制[3]。

3硬件方案

此数字中频组件在150mm×80mm面积的印制板上，完成了8路中频信号AD转换，完成了2路中频信号产生，利用大规模FPGA完成了下变频运算、数据存储和传输，利用光模块完成光—电信号转换，实现了指令和数据的光通信。核心芯片包括AD公司四通道串行AD芯片AD9253，成都国腾四通道DDS芯片GM4940，ALTERA公司stratixV系列的FPGA芯片5SGSMD3E2H29I3，中电四十四所的四通道光模块MCOT-DL-4TR。原理如图1所示。

4指标测试

各测试指标如表1、表2、表3所示。

5结束语

本文设计了一种多通道数字中频组件的实现方法，从原理和实测数据上验证利用ADC、FPGA、DDS完成多通道中频采样和中频信号产生的可行性，此方案已应用在国家重点工程XXX雷达的预研中，有很好的工程使用价值。

作者：王轶 单位：中国电子科技集团公司第二十研究所