A/D转换器的功能是将接收机的回波模拟信号转换成二进制的数字信号,A/D的工作过程大致可分为采样、保持、量化、编码和输出等几个环节。而衡量A/D转换性能的指标有:A/D转换位数、转换灵敏度、信噪比、转换速度、无杂散动态范围、孔径抖动、输入信号的带宽、微分非线性和积分非线性等。
雷达接收机模拟前端的输出必须要满足后续A/D采样电路的幅度要求(灵敏度和满刻度电压)。而一般情况下,A/D的动态范围会小于模拟前端混频器、放大器等的动态范围,所以整个接收机的动态范围基本由A/D部分决定。因此A/D转换位数的选择是首要考虑的因素。
设A/D输入电压为-V~V,A/D转换位数为N,则最小分层电压,即量化间隔为:
这里V(p-p)max为输入电压的峰-峰最大值。这样最大功率为:
在没有噪声输入的情况下,最小功率为:
此时的A/D动态范围是:
如果A/D是舍入方式的话,则量化误差为(截断方式的量化误差为0~Q),假设噪声在上均匀分布,则量化噪声功率为:(www.xing528.com)
当最小位为噪声位时,理想A/D的最大信噪比为:
式(3-26)的对数形式为:
SNR max=6.02N+1.76(dB)
如果信号带宽固定,而提高采样频率,效果相当于在一个更宽的频率范围内扩展量化噪声,从而提高信噪比;如果信号带宽变窄,在此带宽内的噪声也减少,信噪比也会有所改善。可得:
这里fs为采样频率,B为模拟信号带宽。
A/D位数确定之后,还需要考虑其他一些基本参数。A/D采样速率必须满足中频带通采样定理。采样速率要求大于两倍的信号带宽。采样率可以很低(相对于输入信号频率),但A/D必须要能可靠工作于输入信号的最高频,因此A/D的工作带宽也在考虑之列。此外,时钟孔径抖动与模拟信号的接口也是接收机设计A/D需要考虑的问题。
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