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Interpolierte DDS Technik in SDG2000X

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Interpolierte DDS Technik in SDG2000X

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1. Einleitung

Im Leistungsblatt für Siglents Wellenformgenerator-Reihe SDG2000X so gesehen werden willkürliche, kann die Abtastratespezifikation (1.2GSa/s) wird gefolgt von einer Anmerkung „der Interpolation 4X“.

Dieses ist möglicherweise zu einigen Kunden, sogar einige erfahrene Benutzer von den Funktionsgeneratoren verwirrend. Dieses Weißbuch soll diese Spezifikation erklären und die Vorteile der interpolierten DDS-Technik besprechen, die mit einem traditionelles DDS basierten Funktionsgenerator verglichen wird.

2. Profil des traditionellen DDSS

Die folgende Zahl zeigt den grundlegenden Entwurf der traditionellen DDS-Technik, in der digitale Wellenformdaten Ertrag in Erwiderung auf einen Bezugtaktgeber für den DDS-Schaltkreis sind, dann wandelte durch den D-/Akonverter unter Verwendung der gleichen Uhr um. Das heißt, in einer traditionellen DDS-Struktur die Uhr für das DDS und für den D-/Akonverterlauf bei der gleichen Frequenz.

Ein Rekonstruktionsfilter, der dem D-/Akonverter folgt, hilft, die Schritte vom D-/Aertrag glatt zu machen, um einen Polierer zu produzieren, mehr „analoges“ Signal.

3. Einleitung zu interpoliertem DDS

Die folgende Zahl zeigt die Struktur des interpolierten DDSS. Ein Interpolator wird zwischen den DDS-Schaltkreis und D-/Akonverter eingefügt. In dieser Struktur sind digitale Wellenformdaten Ertrag in Erwiderung auf den Bezugtaktgeber des DDS-Schaltkreises, interpoliert bis zum „I“ (in SDG2000X I = 4) und dann umgewandelt durch das D/A, mit ein Zeiten der Probenahmeuhr „I“ die Frequenz des Bezugtaktgebers. Nach dem D-/Akonverter wird ein Rekonstruktionsfilter auch angewendet.

Siglents SDG2000X wendet diese Technik mit dem Interpolationsfaktor I = 4. an. Der Bezugtaktgeber des DDS-Schaltkreises auf dem SDG2000X ist 300 MHZ. Unter Verwendung des Interpolationsschaltkreises wird die Repräsentativuhr des D-/Akonverters auf 1,2 Gigahertz erhöht. Dieses ist die Erklärung hinter 1,2 GSa-/sspezifikation, die im Leistungsblatt - 1,2 GSa/s gefunden wird, die von einer „Anmerkung der Interpolation 4X“ gefolgt werden.

Dieses erklärt die Mechaniker hinter der interpolierten Abtasttechnik. Jedoch ist was die technische Argumentation hinter Siglents innovativer Abtasttechnik?

4. Warum Interpolation?

4,1 Zu die Bandbreiten-Grenze brechen

Zuerst lassen Sie uns die Wellenform im Zeitgebiet unter Verwendung der zwei unterschiedlichen Beispielrate vergleichen. Das Ausgangssignal des D/A betrachten, die 1,2 GSa-/sbeispielratenergebnisse in den kleineren Schritten (höhere Entschließung) als mit der 300 MSa-/sprobenahmeuhr

Der Leser bittet möglicherweise, „wenn beide Wellenformen durch einen Umstrukturierungsfilter überschritten werden sollen, um die Wellenformschritte glatt zu machen, dann sollte die Beispielrate nicht von Bedeutung sein.“ Die Tatsache ist, die Schrittgröße beeinflußt die abschließende glatt gemachte Wellenform.

Lassen Sie uns jetzt diesen Unterschied bezüglich des Frequenzbereichs betrachten, um ein besseres Verständnis zu erhalten.

Die folgende Zahl stellt dar, dass ein Spektrumbeispiel, in dem eine 80 MHZ-Sinuswelle ist, Ertrag durch ein D/A mit Spektrum 300 MSa/s. Output des D/A die Grundlage und seine Spiegelfrequenzen N umfasst· Rumpfstations-± fout, N=1,2…. Umfänge aller Spektrumkomponenten mit der Sünde einwilligen (x)-/xumschlag. Verwendung des Rekonstruktionsfilters ist, alle Spiegelfrequenzen zu filtern, die außerhalb der Nyquist-Bandbreite sich befinden.

Ein idealer Rekonstruktionsfilter sollte alle Signale behalten, die in der Nyquist-Bandbreite gelegen sind und filtert die außerhalb er heraus. Das heißt, sollte sein Frequenzgang mit der Nyquist-Bandbreite zusammentreffend sein, da der Schattenanteil an Abbildung 4. in diesem Fall, die maximale Frequenz die Nyquist-Grenze (z.B. 1/2 Repräsentativtaktfrequenz) erreichen kann.

Wie wir wissen, wenn, den idealen Filter mit „Backsteinmauer“ Antwort ausführend, existiert nicht. In der realen Welt haben Filter wirklich irgendeinen Grad an ausspeichern.

Abbildung 4 zeigt das Spektrum des Ertrages von einem Konverter 300 MSa/s A/D mit einer Ausgangsfrequenz von 80 MHZ. Das nächste Bild tritt bei 220 MHZ auf, also speichern das Maximum würde auftreten bei 140 MHZ aus.

Aber für ein 150 MHZ-Signal, ist das nächste Bild 300 – 150 = 150 MHZ, der Raum, der für bleibt, speichern ist null aus, der nicht realisierbar ist. Im Allgemeinen ist- die Grenzbandbreite eines Rekonstruktionsfilters 40% der Repräsentativuhr. Das heißt, für ein 300 MSa/s D/A, ist die maximale verfügbare Ausgangsfrequenz 120 MHZ.

Die folgende Zahl zeigt 2 Rekonstruktionsfilterentwürfe mit Rollen-offs von 120 MHZ zu 180 MHZ. Beide Entwürfe sind 9 elliptische Filter des Auftrages. Der Unterschied ist der Entwurf auf den idealen Komponenten des linken Gebrauches, und die auf dem Recht benutzt realistische Komponenten, mit parasitären Parametern. Wie wir sehen können, hat ein wirklicher Filter eine Extra-~3dB-Verminderung auf der Grenzfrequenz (d.h. 120 MHZ), und seine Verminderungsleistung auf der Endband-Grenzfrequenz (d.h. 180 MHZ) vermindert.

Darüber hinaus die Sünde (x)-/xumschlag der D-/Aantwort selbst fügt Verminderung dem Signal hinzu. Bei 40% der Repräsentativuhr (z.B. ist 120 MHZ in Tabelle 4), die Verminderung, die durch das D/A verursacht wird, DB ungefähr 2,4. Eine umgekehrte Sünde (x)-/xfilter ist im Allgemeinen notwendig, um diese Verminderung zu kompensieren.

Wenn die Abtastrate von D/A ist, ist 1,2 GSa/s, für ein 80 MHZ-Signal, das nächste Bild 1,12 Gigahertz, also könnte das Maximum auszuspeichern des Rekonstruktionsfilters 1,04 Gigahertz, wie in Abbildung 6.-Entwurf des Rekonstruktionsfilters gezeigt sein wird vereinfacht groß.

Andererseits als die Hauptkeulenbreite der Sünde (x)-/xumschlagzunahmen, die Verminderung trugen durch die D-/Aabnahmen bei. Bei 120 MHZ ist die Verminderung, die durch die 1,2 GSa/s D/A verursacht wird, ungefähr 0,14 DB, das in den meisten Fällen ignoriert werden kann. Umgekehrtere Sünde (x)/x Entstörung ist erforderlich.

Basiert auf dem oben genannten, wegen der Grenzen auf den Rekonstruktionsfilter kann ein 300 MSa/s D/A eine 120-MHZ-maximale Frequenz nur ausgeben. Aber ein 1,2 GSa/s D/A kann eine höhere obere Frequenzgrenze erzielen. Selbstverständlich in der interpolierten DDS-Struktur, schränkt der digitale Filter im Interpolator die Frequenz auf die Nyquist-Grenze auf die DDS-Uhr (z.B. 150 MHZ) ein, aber ein digitaler Filter ist viel einfacher als ein analoger Rekonstruktionsfilter zu entwerfen. Unter Verwendung des interpolierten DDSS ist es einfach, die obere Grenze auf Ausgangsfrequenz von 120 MHZ zu 130 MHZ zu erhöhen oder mehr.

4,2 die Sporne entfernen erzeugt durch D-/Akonverter

Intermodulationsverzerrung ist in einem D-/Akonverter unvermeidbar. In einer traditionellen DDS-Struktur ist es schwierig, einige Intermodulationsverzerrungskomponenten zwischen der Uhr und dem Ausgangssignal, wie Rumpfstation -2fout zu entfernen, Rumpfstation -3fout. Die folgende Zahl zeigt ein Beispiel mit 120-MHZ- Ausgangsfrequenz und 300 MSa-/sabtastrate. Die Verzerrung = die Rumpfstation -2fout = 60 MHZ-Fälle in den Durchlassbereich des Rekonstruktionsfilters. Entfernt zu werden ist nicht möglich.

Aber mit einem 4X interpolierte DDS-Struktur, für 120 MHZ Frequenzausgang, die Verzerrungskomponenten = die Rumpfstation -2fout = 960 MHZ, Rumpfstation -3fout = 840 MHZ, die weit weg vom Durchlassbereich des Rekonstruktionsfilters sich befinden.

5. Zusammenfassung

Verglichen mit einem traditionellen DDS-Entwurf, fügt die interpolierte DDS-Technik einen Interpolator zwischen dem DDS-Schaltkreis und dem D-/Akonverter ein und erbringt eine höhere Abtastrate. Mit solch einer Struktur ist der Entwurf des Rekonstruktionsfilters nicht mehr der Engpass für Bandbreite. Andererseits wird die Probleme wegen der Intermodulationsverzerrungsprodukte, die in den Durchlassbereich des Rekonstruktionsfilters fallen, mit dem Ergebnis besserer SFDR-Leistung gelöst.

6. Hinweis

[1] Analog Devices, ein technisches Tutorium auf Digital-Signal-Synthese

[2] A.V. Oppenheim, R.W. Schafer, J.R. Buck, Einzelzeit-Signalaufbereitung