高速奈奎斯特模數(shù)轉(zhuǎn)換器頻域特性測(cè)試方法研究.pdf

1、高速奈奎斯特模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)在信號(hào)和信息處理中起著非常重要的作用。很多應(yīng)用領(lǐng)域越來越關(guān)注高速奈奎斯特ADC的頻域特性，其頻域特性的測(cè)試方法可分為基于相干采樣方式的測(cè)試方法和基于非相干采樣方式的測(cè)試方法。
　　 基于相干采樣方式的頻域特性測(cè)試方法的測(cè)試精度雖然非常高，但是在測(cè)試過程中實(shí)現(xiàn)和穩(wěn)定保持相干采樣條件需要昂貴復(fù)雜的高性能ADC專用測(cè)試系統(tǒng)，其系統(tǒng)構(gòu)建難度大，測(cè)試成本高。對(duì)于輸入測(cè)試信號(hào)頻率未知或不確知的測(cè)試場合，也無法

2、采用相干采樣方式。相比之下，基于非相干采樣方式的頻域特性測(cè)試方法是一種更為實(shí)際的、低成本的測(cè)試方法。但是，該類測(cè)試方法需要解決頻譜泄漏和DFT/FFT柵欄效應(yīng)。另外，當(dāng)輸入測(cè)試信號(hào)頻率未知或不確知時(shí)，還需要解決頻率的精確估計(jì)問題。為此，本文展開基于非相干采樣方式的頻域特性測(cè)試方法的研究工作，具有重要的理論和實(shí)際意義。
　　 本文分析了相干采樣方式下的ADC噪音估計(jì)和ADC頻域特性參數(shù)測(cè)試，分析了利用相干采樣方式下的測(cè)試結(jié)果作為衡

3、量基于非相干采樣方式測(cè)試方法精度的標(biāo)準(zhǔn)參比值原因。
　　 對(duì)非相干采樣獲得的ADC輸出信號(hào)施加窗函數(shù)，可以在一定程度上抑制頻譜泄漏，泄漏抑制效果與窗函數(shù)性能有很大關(guān)系。本文對(duì)窗函數(shù)進(jìn)行了分類，研究了組合余弦窗函數(shù)。從窗函數(shù)優(yōu)化一般原則出發(fā)，基于組合余弦窗函數(shù)及其n階導(dǎo)數(shù)在兩端邊沿處的連續(xù)性考慮，本文研究了組合余弦窗函數(shù)系數(shù)優(yōu)化問題，提出了最大旁瓣衰落速度(MSLD)優(yōu)化組合余弦窗函數(shù)，導(dǎo)出了求解不同階次MSLD窗函數(shù)的通用方程組

4、，并給出了2～8階MSLD窗函數(shù)的具體表達(dá)式。
　　 本文推導(dǎo)證明了組合余弦窗函數(shù)及其平方的峰值信號(hào)增益、峰值信號(hào)功率增益、噪音功率增益和等效噪音帶寬以及組合余弦窗函數(shù)的最大扇形損失等特性的通用解析表達(dá)式。這些解析表達(dá)式在組合余弦窗函數(shù)的特性與其系數(shù)之間建立了嚴(yán)密的數(shù)學(xué)關(guān)系，克服了以往文獻(xiàn)所采用的數(shù)值計(jì)算方法的缺點(diǎn)。這些解析表達(dá)式有助于基于非相干采樣方式的高速奈奎斯特ADC頻域特性測(cè)試方法研究工作的進(jìn)一步展開。
　　 本

5、文研究了非相干采樣方式下窗函數(shù)對(duì)ADC測(cè)試信號(hào)頻率要求和噪音估計(jì)的影響。對(duì)信號(hào)施加窗函數(shù)會(huì)造成能量損失，本文基于時(shí)域與頻域能量守恒的原則，推導(dǎo)證明了離散組合余弦窗函數(shù)的能量損失因子與其系數(shù)以及歸一化噪音功率增益NNPG的關(guān)系。
　　 本文研究了非相干采樣方式下測(cè)試信號(hào)頻率未知或不確知時(shí)的高速奈奎斯特ADC頻域特性測(cè)試方法，解決了頻率未知或不確知測(cè)試場合的測(cè)試問題，拓展了用能量方法測(cè)試ADC頻域特性的適用范圍。
　　 最后