随着无线服务使用越来越高的载波频率和数据速率的上升，提供数字化处理这些信号的方法的需求变得越来越迫切。这通常意味着对更快模数转换器(ADC)的更大需求。为了满足这一需求，出现了采样率为> 1ghz的adc。本文解释了使用更快的adc来实现新的和现有的应用程序背后的原理，并提供了一个示例。
记住奈奎斯特法则
当为高频应用程序选择ADC时，应该记住采样率必须是其两倍或两倍以上带宽被数字化的信号。这样的采样率称为奈奎斯特频率。注意这个词带宽用来代替频率。如果输入信号不是正弦波，则认为它是一个复信号。一个例子是由基本正弦波和多次谐波组成的脉冲根据傅里叶定理。在选择采样率时，调制信号还包含一个广泛的频率范围，必须加以考虑。
考虑一个由基频正弦波和无限次奇次谐波组成的方波。为了重现原始信号的良好版本，已经证明必须保留到五次谐波。对于300mhz的方波，采样频率必须至少为五次谐波频率的两倍，即3ghz。更复杂的信号，如雷达脉冲和调制信号，需要类似的高采样率，以忠实地捕获信号细节。
一个示例应用是蜂窝基站接收器，其任务是处理LTE高级信号使用载波聚合来提供更多的带宽以支持更高的数据速率。多个标准20mhz LTE信道分组提供40、80或160 mhz带宽，以支持更快的OFDM数据速率。
常见的应用程序
高速adc的主要应用是软件定义无线电(SDR)。大多数现代sdr使用直接转换(零中频)架构，输入信号在滤波和放大后直接数字化。在超高频和微波输入频率下，adc必须具有较高的采样率。一个例子就是蜂窝基站接收器。
其他常见的应用包括电子战接收机、射频记录系统和雷达设备。此外，快速adc还用于测试仪器和光学时域反射仪(OTDR)设备。波束形成和多用户多输入多输出(MU-MIMO)是其他的用例。快速adc也是用于线性化射频功率放大器的数字预失真(DPD)接收机的关键部分。
目前典型的快速adc是德州仪器的ADC32RF45。双通道ADC使用14位分辨率的流水线架构。它的最大采样率为3gsamples /s，适合于1700 - 2000 MHz的流行蜂窝频带中无线基础设施的直接射频转换接收器。输入带宽由采样率除以2设置，最大带宽为1.5 GHz。带宽可能受到信号链中任何滤波器和放大器的影响。其他关键指标是杂散自由动态范围(SFDR)为75 dB，信噪比(SNR)为61.5 dB，噪声下限为-155 dBFS/Hz。一个代表性的例子
该双通道SDR接收机采用直接转换的方式，利用ADC32RF45实现。还要注意用于合成器和抖动清除器的TI器件。
的数字所示为直接转换SDR接收机中使用的ADC32RF45的简化框图。输入滤波器选择所需的信号;LNA将其放大;数字可变增益放大器(DVGA)确保适当的信号输入电平到ADC;带外滤波器可以防止混叠。ADC被设计为与时钟的外置锁相环合成器和抖动清除器一起工作。它通过一个JESD204B接口与DSP处理器连接。
使用ADC32RF45的产品包括Pentek的FlexorSet软件无线电模块。这些模块的设计允许工程师构建专门的通信设备和/或使用不同的SDR设计进行实验。模块提供两个ADC通道和两个数模转换(DAC)通道。Xilinx FPGA内置数据采集和DAC波形生成软件，便于实验。
设计注意事项
ADC32RF45设计中最关键的部分是其输入电路。具体来说，带外混叠滤波器必须匹配ADC的输入阻抗。这是必要的，以确保最大的带内平整度滤波器和期望的带外抑制。
为了帮助这个设计，推荐使用S(散射)参数。s参数是涉及射频电路和元件建模行为的频域量。这些复杂的值通常以矩阵的形式表示，可以通过操纵矩阵来说明电路和元件的行为和性能。它们是设计传输线、滤波器和其他高频设备的首选方式。
的ADC32RF45的s参数可用于设计关键输入电路。此外,完整的参考设计与评估模块(EVM)，帮助加快和简化设计过程。
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