Wie können Sie ein 6-GHz-Signal mit nur 64 MS/s ADC empfangen?

Das Ettus Research Software Defined Radio B210 hat einen Bereich von 70 MHz - 6 GHz, eine Bandbreite von 56 MHz und seine maximale ADC-Rate beträgt 61,44 MS/s. Besagt das Nyquist-Theorem nicht, dass die Abtastrate 2*Fmax sein sollte, wobei Fmax hier 6 GHz ist?

BEARBEITEN: Das Board verwendet Analog Devices AD9361 RFIC

Der Schlüssel ist, dass das Ziel der Abtastung nicht darin besteht, ein detailliertes Zeitbereichsbild des Funksignals zu erhalten. Das ist nicht notwendig, weil der tatsächliche Inhalt, der in dem Signal getragen wird, nicht auf die Amplitudendetails jedes einzelnen Schwingungszyklus des Trägers angewiesen ist.

Antworten (3)

Bitte beachten Sie Folgendes:

  1. Das Gerät tastet tatsächlich keine HF ab. Es wird auf 0 Hz herunterkonvertiert (bei Frequenz-Downkonvertierung) und dann abgetastet.

Intern verfügt es über verschiedene analoge Stufen zur Steuerung von Verstärkung, Bandbreite sowie Zustandsmaschinen, um die Einschränkungen der direkten Umwandlung zu überwinden.

Einzelheiten entnehmen Sie bitte dem folgenden Blockdiagramm des AD9361. https://github.com/analogdevicesinc/iio-oscilloscope/blob/master/block_diagrams/AD9361.svg

  1. Die HF-Bandbreite kann 56 MHz betragen und 64 MSPS sind ausreichend. Warum? Weil das Gerät 12 Bits von I- und 12 Bits von Q-Samples bei jeder angegebenen MSPS-Rate ausgibt. Daher kann davon ausgegangen werden, dass die tatsächliche Abtastrate das 2-fache der angegebenen MSPS beträgt.
  2. Das Gerät tastet HF mit viel höherer Rate ab, aber der wahre Grund dafür ist etwas anders als nur die Erfüllung von Nyquist.
  • Der ADC-Typ im Gerät erfordert eine höhere Abtastung, um die gewünschte 12-Bit-Auflösung zu erzeugen. Es ist ein fortschrittlicher Sigma-Delta-Modulator (3-Bit-SDM + Vorzeichen, dh -4 bis 4). Mit etwas Mathematik konvertiert es diese 3-Bit-Werte und erzeugt 12-Bit-Werte. Einzelheiten entnehmen Sie bitte dem Abschnitt AD9361-Referenzhandbuch zum ADC-Überlastungsdetektor.
  • Das Gerät muss etwas filtern, damit kein Aliasing auftritt. Dazu wird mit einer viel höheren Rate gesampelt und dann digital heruntergesampelt. Während dieses Vorgangs werden ADC-Bilder abgeschwächt. Es gibt auch einen zusätzlichen FIR-Filter im Inneren zum Korrigieren von Downconversion-Unvollkommenheiten.
  • Beachten Sie, dass das Gerät für eine gute Leistung immer noch externe Filter benötigt.

Schauen Sie sich das aktualisierte Blockdiagramm des Chips auf dem B200 an.

https://github.com/analogdevicesinc/iio-oscilloscope/blob/master/block_diagrams/AD9361.svg

Ein paar Dinge:

  • Die maximale ADC-Rate beträgt nicht 61,44, sondern 640 MSPS, aber das setzt eine gewisse Dezimierung auf dem Weg voraus.
  • Die maximale Datenausgabe beträgt 61,44 MSPS
  • Die maximale HF-Bandbreite beträgt 56 MHz und wird von den analogen Filtern eingestellt, nicht von der ADC-Abtastrate.

Viele weitere Fragen können auf der Website von ADI beantwortet werden: https://ez.analog.com/community/wide-band-rf-transceivers

Das Abtasten führt zum Duplizieren des Eingangssignals im Frequenzbereich. Das Nyquist-Kriterium gibt an, wie Sie ein Signal von DC bis Fmax ohne Aliasing abtasten müssen. Mit dem richtigen ADC können Sie jedoch ein Signal von F1 bis F2 abtasten, wobei sowohl F1 als auch F2 höher als Ihre Abtastrate sind. Alles, was Sie tun müssen, ist sicherzustellen, dass es keine Signale unter F1 oder über F2 gibt, die mit dem gewünschten Signal gealiased werden. Dies erfordert einen Bandpassfilter anstelle eines Tiefpassfilters. Die Abtastrate bestimmt nur die Empfangsbandbreite, nicht den Empfangsfrequenzbereich. Dies wird als Undersampling bezeichnet und ist bei Funkempfängern weit verbreitet, da es einen oder mehrere Mischer und lokale Oszillatoren eliminieren kann.

Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Undersampling

In diesem Fall ist es auch möglich, dass sie einen Mischer und LO verwenden, um das Eingangssignal für den Empfang auf eine niedrigere Frequenz herunterzuwandeln. Ihr Blockschaltbild fehlt eher.

Wenn ich die Gleichungen in Ihrem Link verwende, ist n = Fh / (Fh-Fl) = 6000 / (6000-70) = 1,01, und da wir ganze Zahlen benötigen, ist n = 1. Daher wird das Herunterwandeln nicht "funktionieren" oder "einen Vorteil bringen", da Sie immer noch eine Abtastrate>= 2 * Fh / 1 = 2 * Fh = 1200 MS / s benötigen.
OK, ich denke, wir müssen davon ausgehen, dass die BW 56 MHz beträgt, nicht (6000-70) MHz, aber die Abtastrate sollte trotzdem 2 * 56 = 112 MS / s betragen, größer als die 61,44 MS / s ??
"Bandbreite von 56 MHz und seine maximale ADC-Rate beträgt 61,44 MS/s" schlägt ein Zweikanal-IQ-System vor, bei dem die Bandbreite von -FS/2 bis +FS/2 reicht. Wenn der zweite Kanal in Quadratur ist, können positive und negative Frequenzen voneinander unterschieden werden - wenn eine der Quadraturkomponenten entfernt wird und nur die verbleibende betrachtet wird, sind sie ununterscheidbar etwa 0.
@ChrisStratton Das macht Sinn, ich habe das Datenblatt überprüft und das ist tatsächlich der Fall.
Ja, ich denke, das ist wahrscheinlich das, was hier stattdessen vor sich geht - Herunterkonvertieren und Verwenden eines IQ-Mixers und Abtasten der Ausgabe davon mit dem ADC. Jetzt könnte der Ausgang des IQ-Mischers je nach Design immer noch unterabgetastet werden.
Wie können Sie ein 6-GHz-Signal mit nur 64 MS/s ADC empfangen?
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