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射频人员眼中的ADC(一)

时间:10-02 整理:3721RD 点击:

作为射频工程师,做射频系统时会想,ADC前面的链路增益到应该是多少呢?是就假设到ADC前端的功率要到0dBm,然后就利用灵敏度和0dBm之间的差值,来算出链路的增益?可是实际上链路需要这么大的增益么?其实是不需要的。

       只要求出ADC的噪声系数,然后根据噪声系数级联公式,就可以很简便的得到链路增益。链路增益只要能抑制住ADC的噪声系数,使其不要对整个系统的噪声系数造成恶化,就可以了。增益太高,反而会影响抗干扰性能。

      那么怎样来计算ADC的噪声系数呢?

      以AD6676为例,手册上直接给出了噪声系数以及噪声谱密度公式,这就很简单了。

      但是如果手册上光给出噪声谱密度,我们能不能推出噪声系数呢,答案是可以。我们知道噪声系数的定义可以用NF=Nout/(Nin*G)来表示,而对于ADC而言,G=1,所以NF=Nout/Nin。其dB形式,为NF(dB)=噪声谱密度-热噪声。

       手册上指出AD6676的噪声系数是13dB,噪声谱密度为-159dBFS/Hz。dBFS和dBc类似,都是一个相对值,dBFS是相对于ADC的满量程输入信号的功率而言,而dBc是相对于载波功率功率而言。从手册上可知,AD6676的满量程输入为-2dBm。所以AD6676的噪声谱密度为-161dBm/Hz。热噪声为-174dBm/Hz,可以看到NF=(-161)-(-174)=13dB。完全吻合。

       那如果手册上只给出信噪比,可不可以推出噪声系数呢,答案也是可以的。噪声系数还有种定义,即NF=SNRin/SNRout,其dB形式为dB(NF)=dB(SNRin)-dB(SNRout)。一般ADC给出的SNR指标,都是在带宽为fs/2下,接近满量程输入时测得的。所以dB(SNRin)=P_FS(dBm)-(-174dBm/Hz+10log(fs/2))。而ADC给出的SNR即是SNRout。即可求出NF。

       有人会问,如果我通过ADC输入端滤波器或者后续的基带数字滤波器,使得BW(上面是fs/2)减小,SNRout提高了,那我NF是不是也提高了呢?答案是否定的,因为,BW减小,那换算出来的dB(SNRout)也跟着提高了。

       ADC的噪声系数知道了,假设射频前端的噪声系数为N1,增益为G1,ADC的噪声系数为N2。则整机的噪声系数为N=N1+(N2-1)/G1。根据此式以及整机要求的噪声系数,即可估算出射频链路所需增益。


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