數(shù)字信道化技術(shù)中ADC的性能分析

摘要：在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，數(shù)字信道化技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，而模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)作為數(shù)字信道化器前端不可缺少的一部分起著至關(guān)重要的作用?；?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/ADC">ADC基本原理和性能，仿真分析了在ADC量化位數(shù)不同的條件下，ADC對(duì)數(shù)字已調(diào)信號(hào)解調(diào)性能的影響。
關(guān)鍵詞：衛(wèi)星通信；數(shù)字信道化；模數(shù)轉(zhuǎn)換器

0 引言
當(dāng)今，通信技術(shù)飛速發(fā)展。由于數(shù)字通信具有抗干擾能力強(qiáng)、信道差錯(cuò)可通過(guò)編碼控制、通信設(shè)備易于集成化、易于對(duì)信號(hào)進(jìn)行加密處理、易于與各種數(shù)字終端實(shí)現(xiàn)對(duì)接等特點(diǎn)，數(shù)字通信技術(shù)發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁。在衛(wèi)星通信領(lǐng)域亦是如此，早期的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器基本上都是采用透明轉(zhuǎn)發(fā)器。隨著衛(wèi)星通信技術(shù)軟硬件的不斷發(fā)展更新，星上處理轉(zhuǎn)發(fā)器逐漸得到人們的青睞，尤其在軍事活動(dòng)中應(yīng)用較為廣泛。作為數(shù)字設(shè)備前端不可缺少的重要器件，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)在衛(wèi)星有效載荷的應(yīng)用中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，它將中頻模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蛇M(jìn)行各種處理的數(shù)字信號(hào)。在某種程度上說(shuō)，ADC的性能好壞直接影響著星上處理轉(zhuǎn)發(fā)器性能的發(fā)揮。因此，研究ADC對(duì)多路數(shù)字已調(diào)信號(hào)性能的影響具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

1 信道化技術(shù)
信道化，簡(jiǎn)單地說(shuō)，是指通過(guò)指定信道對(duì)通信實(shí)施管理的過(guò)程，進(jìn)而可以指采用多信道傳輸數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)。信道化技術(shù)可以將同時(shí)輸入的不同頻率信號(hào)分開(kāi)，在不同的信道內(nèi)處理，以達(dá)到同時(shí)處理多個(gè)信號(hào)的目的。在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，數(shù)字信道化技術(shù)是一種運(yùn)用數(shù)字信號(hào)處理方法實(shí)現(xiàn)對(duì)多路信號(hào)靈活處理交換的技術(shù)，該技術(shù)可以在傳統(tǒng)透明轉(zhuǎn)發(fā)器下用模擬濾波器和中頻交換矩陣實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的處理交換，它融合了透明轉(zhuǎn)發(fā)器和處理轉(zhuǎn)發(fā)器的優(yōu)點(diǎn)，是一種新型的星上信號(hào)處理技術(shù)。
衛(wèi)星通信中的數(shù)字信道化技術(shù)大致可分為三個(gè)步驟：第一，模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DA C)；第二，信號(hào)的解復(fù)用和復(fù)用；第三，星上處理，包括數(shù)字子信號(hào)的處理和交換等過(guò)程。模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)模轉(zhuǎn)換是數(shù)字信號(hào)處理的前提，也是信道化技術(shù)發(fā)展必須解決的首要問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)數(shù)字信道化的方法很多，綜合起來(lái)有以下幾種：解析信號(hào)法、多相／離散傅里葉變換(PDFT)法、頻域?yàn)V波(FFT濾波)法、樹(shù)型濾波器組(多相濾波器)法等。實(shí)現(xiàn)數(shù)字信道化技術(shù)的星上設(shè)備稱(chēng)之為數(shù)字信道器，如圖1所示。其中LNA表示低噪聲放大器，HPA表示高功率放大器，DC表示下變頻器，UC表示上變頻器，ADC表示模數(shù)轉(zhuǎn)換器，DAC表示數(shù)模轉(zhuǎn)換器，MCD表示多路信號(hào)分離器，MCM表示多路復(fù)用器，OBP表示星上處理。

2 數(shù)字信遒化器中ADC的性能分析
2．1 模數(shù)轉(zhuǎn)換器
模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，是實(shí)現(xiàn)將連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)間離散、幅度離散的數(shù)字信號(hào)的器件。ADC在軟件無(wú)線(xiàn)電、數(shù)據(jù)的監(jiān)控采樣等方面應(yīng)用十分廣泛，發(fā)揮著重要的作用。一般的ADC包括四個(gè)主要部分：(1)防混疊濾波器：用于濾除可通過(guò)采樣而混疊進(jìn)入信號(hào)帶寬內(nèi)的其它信號(hào)和干擾；(2)采樣保持器：在數(shù)字化期間，保持輸入信號(hào)不變；(3)量化編碼器：在采樣保持的基礎(chǔ)上，將模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓；(4)數(shù)字緩存器：對(duì)待輸出信號(hào)進(jìn)行緩存并輸出信號(hào)，減輕后續(xù)器件的處理能力。ADC的基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。ADC與接收機(jī)有關(guān)的重要參數(shù)還包括：量化比特位數(shù)、量化噪聲、最大采樣頻率、最大輸入功率和滿(mǎn)量程輸入范圍等。