接收機(jī)指標(biāo)中補(bǔ)充最后一個需要關(guān)注的指標(biāo),雖然這個指標(biāo)也是選好以后我們管不了(完全靠設(shè)計師的選擇),但是它里面涉及一些重要的原理知識。
一、ADC是啥
A是模擬,D是數(shù)字,ADC就是模數(shù)轉(zhuǎn)換器,它是一個將模擬信號采樣后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(也就是類似電腦中的數(shù)據(jù)),這就是數(shù)字化的過程。
通過天線發(fā)射和接收的都是模擬信號,不能是數(shù)字信號,所以在所有無線電設(shè)備中,不管發(fā)射還是接收,最終要通過天線進(jìn)行發(fā)和收,都必須是模擬信號。發(fā)射時,先將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號,需要使用DAC(與ADC相反);將收到的模擬信號數(shù)字化,需要用ADC進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
二、ADC的簡單原理
這里先說一下模擬信號和數(shù)字信號是怎么回事。模擬信號可以用日常看到的一些事物來類比,比如跑步時跑動的距離就是隨著時間連續(xù)變化的、太陽運(yùn)動時也是連續(xù)變化的,對于信號來說,其幅度隨時間連續(xù)變化,這就是模擬信號,可見,模擬信號是連續(xù)的(幅度連續(xù)變化,不會跳變,信號與系統(tǒng)中出現(xiàn)的一些信號并不存在,僅用于理論分析而已);對于數(shù)字信號來說,它用一組數(shù)字來表示信號(因此,它是用數(shù)據(jù)來近似一個真實信號),信號此時是離散的,也就是有跳變,中間跳過了一些幅度值,得到數(shù)據(jù)經(jīng)過與時間結(jié)合起來看就像是樓梯一樣。數(shù)據(jù)記錄的就是跳變點的時刻和幅度值。
通過上面的說明,要將一個連續(xù)的東西變成數(shù)字的,也就是變成離散的,就需要在一定的時刻讀取模擬信號的幅度值,這個過程叫做采樣,那么這里出現(xiàn)一個疑問,采樣之后怎么保證這組數(shù)據(jù)還是能夠表示原來的信號呢?這里自然有一些要求,主要就是采樣的速度問題,一般的準(zhǔn)則是必須符合奈奎斯特采樣定理,也就是采樣的頻率(采樣周期的倒數(shù))至少是信號最高頻率的2倍以上。當(dāng)然,還有一種所謂的帶寬采樣定理,也就是采樣頻率滿足信號帶寬(帶寬是個頻率差值)的2倍以上,它針對的信號變換到零中頻之后,此時帶寬就和信號的最高頻率值相等了。
好,進(jìn)行采樣之后,得到了一組數(shù)據(jù),似乎數(shù)字化就完成了,實際上這組數(shù)據(jù)還不行,因為得到的值還需要是0和1這種二進(jìn)制來表示(計算機(jī)里面只能處理0和1),所以下一步就需要將得到的數(shù)據(jù)用0、1來編碼,這個過程叫做量化,量化中就涉及用幾位數(shù)字(也就是幾個0或1)來表示信號幅度的問題,如果用4位數(shù)字,那么它最多表示16種不同的信號幅度值,如果用5位,那么它最多表示2 ^5^ =32種信號幅度,因此根據(jù)信號幅值變化情況,不同雷達(dá)中采用的是位數(shù)差異很大的ADC。同時,量化過程會產(chǎn)生誤差,比如采樣得到兩個值:1.10101和1.10102,在量化中可能得到的就是一個相同的數(shù)字,這就出現(xiàn)了量化誤差。如果用更多位的ADC,那么就可以表示更多層級的值,也就可能將這兩個信號用不同的數(shù)字表示出來。
三、ADC相關(guān)參數(shù)
通過以上介紹,可以很明顯的看到ADC的兩個參數(shù):采樣頻率和位數(shù),這個是其核心指標(biāo),能夠有更好的采樣率和位數(shù)自然更好,但是要看雷達(dá)系統(tǒng)是否需要如此高的采樣率和位數(shù),也就是需要和系統(tǒng)匹配選擇,單純將ADC選高的意義并不大,因為數(shù)據(jù)的最終處理是在后端的信號處理和數(shù)據(jù)處理。
另外ADC還有一些參數(shù)如:1.動態(tài)范圍,這個和我們前面說的接收機(jī)動態(tài)范圍一樣,自然越大越好;2.量化噪聲,ADC作為一種電子器件,本身自然也有噪聲的問題,自然是越小越好;3.接口,使用不同的接口可以應(yīng)用于不同的場景中,不同的接口可能有不同的衰減,這也是需要考慮的。
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