《電子技術(shù)應(yīng)用》
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信號鏈基礎(chǔ)之CW信號和調(diào)制信號間的差異
來源:德州儀器(TI)
作者:Robert Keller
摘要: 我們一般使用連續(xù)波(CW)信號來描述高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC),。這樣做的原因
關(guān)鍵詞: CW信號 調(diào)制信號 ADC DAC
Abstract:
Key words :
我們一般使用連續(xù)波(CW) 信號來描述高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)。這樣做的原因是:1) 就ADC而言,,CW信號更易于通過CW生成器和窄帶通濾波器無噪生成,;2) 就DAC而言,,CW信號更容易分析;3) 它們具有許多標(biāo)準(zhǔn)參考測試,,可在各種器件之間清楚地比較,。然而,大多數(shù)現(xiàn)實系統(tǒng)都將高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器用于采樣調(diào)制波形,。彌合基于CW測量的各種規(guī)范和調(diào)制信號的系統(tǒng)要求之間存在的差異具有一定的挑戰(zhàn),。

CW信號和調(diào)制信號之間存在兩種差異,會影響高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的行為,。首先,,CW信號沒有帶寬——能量被限定在某個單一頻率;而調(diào)制信號有帶寬,,能量分布于某個頻率范圍,。其中的一個結(jié)果便是CW信號失真在另一個頻率引起CW諧波,而調(diào)制信號失真引起該信號之外更寬頻率范圍的諧波和交叉調(diào)制:二次諧波2x,、三次諧波3x等,。在帶寬與調(diào)制信號相同的某個頻段能量的傳播帶來更低完整度的失真能量。

其次,,大多數(shù)調(diào)制信號(只有如GSM中使用的GMSK等調(diào)制方案除外)均是對振幅進(jìn)行調(diào)制,,其產(chǎn)生比最大功率要低的平均功率,。為了對比方便,CW信號的功率恒定,。圖1顯示了存在的差異,,其表明了調(diào)制長期演進(jìn)(LTE) 信號的功率與時間的對比關(guān)系。平均功率約為最大功率的7%,,即比最大功率低11dB,。

信號鏈基礎(chǔ)之CW信號和調(diào)制信號間的差異
圖1 調(diào)制LTE信號的功率與時間的對比關(guān)系

大多數(shù)器件中,諧波失真結(jié)果隨信號功率增加而增加,。例如,信號功率每增加1dB,,三階諧波結(jié)果便增加3dB,。因此,相比較低平均功率的調(diào)制信號,,最大功率的CW信號具有更加明顯的失真,。圖2描述了這種情況,其將最大功率的CW 信號三階諧波失真同調(diào)制LTE 信號進(jìn)行了對比,。所用失真模型是一個簡單的多項式:

Vout = Vin + coeff*Vin3

其中,,諧波失真系數(shù)coeff為任意選取,旨在說明巨大的失真量,。

CW信號生成CW信號以下三階失真結(jié)果42dB,,而LTE信號生成LTE信號以下三階失真結(jié)果56dB。請注意,,圖2所示功率已被標(biāo)準(zhǔn)化為每個信號的最大功率,。

信號鏈基礎(chǔ)之CW信號和調(diào)制信號間的差異
圖2 諧波失真CW和調(diào)制LTE信號 

因此,使用最大功率CW信號來估算我們理論器件中調(diào)制LTE信號的諧波失真將LTE信號失真高估算了14dB,。

什么是更精確的CW測試呢,?一次CW測試永遠(yuǎn)都無法捕獲完全一樣的調(diào)制信號效果,而調(diào)制信號失真取決于信號功率的統(tǒng)計分布,。在我們的例子中,,一個最大功率以下–7dB的CW信號會產(chǎn)生與LTE信號相同的三次諧波失真水平(請參見圖2)。由于調(diào)制LTE信號的平均功率為最大功率或者峰值功率以下~11dB,,這相當(dāng)于將CW信號功率設(shè)置為調(diào)制信號平均功率以上4dB,。

對調(diào)制信號性能進(jìn)行更精確評估的一個快速法則是使用調(diào)制信號峰值功率與平均功率的dB比,然后設(shè)置CW功率為最大功率以下2/3,。例如,,如果調(diào)制信號PAR為6dB,則應(yīng)將CW信號設(shè)置為最大功率以下-4dB,,然后測得相對于信號功率的諧波失真,。這種法則對各種調(diào)制信號類型(例如:OFDM,、WCDMA和QAM等)都很有效。

下次,,我們將討論更多詳情,,敬請期待。

參考文獻(xiàn)

如欲了解數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的更多詳情,,敬請訪問:www.ti.com.cn/dataconverters,。

作者簡介

Robert Keller現(xiàn)任高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)與應(yīng)用經(jīng)理。他在無線基礎(chǔ)架構(gòu)通信,、測試與測量以及軍用系統(tǒng)的高速產(chǎn)品技術(shù)支持方面擁有長達(dá)9年的工作經(jīng)驗,。他畢業(yè)于圣路易斯華盛頓大學(xué)(Washington University, St. Louis),獲物理與數(shù)學(xué)學(xué)士學(xué)位,,后又畢業(yè)于斯坦福大學(xué)(Stanford University),,獲應(yīng)用物理學(xué)博士學(xué)位。他擁有10項網(wǎng)絡(luò)與傳感器應(yīng)用美國專利,。

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