通信系统关键的AD器件发展情况及瓶颈

而且当下的ADC能够处理的信号的频谱范围有限，仅能够对一小部分频谱进行转换，很可能忽略通信、雷达和其他方面有问题的电磁频谱信号。对于美国国防部来说，实现可进行超高速采样的ADC是当务之需［11］。美国国防先期研究计划局（DARPA）已经通过"商用时标阵列"（ATC）开发出超高速ADC，采样速率可以达到60 GS/s，是现有商用ADC采样速率的10倍，完全可以胜任探测分析30 GHz及以下频谱范围内的任何信号，基本可以覆盖现有电子战通信和雷达等武器装备的工作频段［12］。该ADC在带来惊人的采样速率的同时，也给数据处理能力提出了更高的要求。ADC中每秒采样所产生的数据量将达到1 Tbit，这将会导致巨大的功耗。此外ADC的信号处理能力也要达到同等量级，而且需要对数据量有效降级，从而能够与相邻的电子器件的信号处理能力相匹配，这就进一步对制造工艺和设计提出了更高的要求。该ADC采用32 nm绝缘体Si工艺，在达到了功耗的要求下，达到了所需的数据转换能力［13］。

　　但是随着采样速率的不断提高，会出现很多无法按照预定次数采样的问题，如孔径抖动以及传统ADC采样保持电路的固有限制，已经成为更高精度、更高速度的ADC的发展瓶颈。当下主要是通过插入模拟下变频，适当降低被采样信号的频率以及采用带通技术来适当提高ADC的转换速度，但是仍需要不断探究更好的解决方法［14］。

　　此外人们常常忽略一个ADC限制：信噪比的限制。ADC中的噪声主要由三部分构成：量化噪声；带内噪声或干扰；原来在带外经转换后搬移到带内的噪声或干扰，及混叠噪声。这些噪声在高信噪比时，可能对器件性能的影响并不大，但是在信噪比较低的时候就会严重影响器件的性能，这就会严重影响信号传输的质量。为了减少噪声，通常会把信号尽量放大，但是不能超过ADC的模拟输入信号的幅度，因为在接近ADC的满刻度时，ADC的非线性失真最大，解决这一问题的措施是：增加ADC的动态范围；提高ADC的转换精度；采用新的A/D变换技术，如∑-Δ技术［15］。

　　这些瓶颈都是制约A/D器件性能提高的因素，这将是研究设计ADC的科研人员以后要着力解决的问题，只有解决好这个问题，才能设计实现更高性能的模数转换器。

　　4 结束语

　　本文对A/D器件的国内外发展情况进行了分析总结，并得出了A/D器件的发展瓶颈，即采样速率的不断提高带来的孔径抖动问题以及ADC采样电路固有的限制。可以说A/D器件是整个通信系统中的关键所在，也是整个系统的瓶颈，必须投入大量的物力、人力、财力致力于A/D器件的研究。

　　林朋飞，陈少昌（海军工程大学 电子工程学院，湖北 武汉 430033）

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