數字信道化技術(shù)中ADC的性能分析
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星上數字信道化技術(shù)具有極大的靈活性和較高的通信容量，這一切都要歸功于所有的處理過(guò)程都是在數字域進(jìn)行的。數字信道化器前端的ADC將接收到的中頻模擬信號轉換為數字信號。因此，數字信道化器前端的ADC對于整個(gè)數字信道化器功能的實(shí)現和性能的發(fā)揮具有重要作用。衛星通信系統中，上行鏈路的射頻信號下變頻為中頻信號后進(jìn)入ADC，ADC輸出的數字信號用于信道化、交換等后續處理。為了防止采樣后頻譜混疊，無(wú)失真地重構原信號，ADC的采樣速率至少是接收信號帶寬的兩倍。這就要求ADC滿(mǎn)足高速、高精度和大的線(xiàn)性范圍的要求。其次，ADC的非均勻量化產(chǎn)生的量化噪聲也會(huì )引起信號失真；并且，當輸入信號是一系列數字已調信號時(shí)，ADC可能產(chǎn)生寄生信號；當輸入信號的瞬時(shí)幅值超過(guò)量化器的最大線(xiàn)性范圍時(shí)，會(huì )出現信號剪切效應。通過(guò)功率控制，理論上可以控制輸入信號的功率使其不超過(guò)量化器的最大線(xiàn)性范圍，但是實(shí)際信號具有隨機性以及夾雜著(zhù)隨機干擾信號，使得量化器的剪切效應不可避免。因此，ADC的性能直接影響著(zhù)后續信道化處理，也是實(shí)現數字信道化的重要制約因素之一。
2．2 ADC對數字已調信號的影響
ADC將中頻模擬信號數字化后，在數字域實(shí)現信道化、交換等各種處理功能。一方面，在數字域對信號進(jìn)行的處理、交換，可以采用大量集成度高的數字設備，減輕衛星有效載荷的重量，使其運行更加靈活、高效；另一方面，這種系統也會(huì )產(chǎn)生寄生信號，寄生信號可能來(lái)自ADC、頻率綜合器和數字信號處理器部分的其它子系統。寄生信號的存在會(huì )嚴重惡化通信系統的性能。另外，ADC本身固有的特性也會(huì )不可避免的產(chǎn)生量化噪聲。文獻對此做了詳細的分析。
寬帶全球衛星系統(WGS)是美軍新一代的寬帶衛星系統，其星載有效載荷上采用了許多先進(jìn)技術(shù)，其中就包括星上數字信道化技術(shù)。WGS衛星上的數字信道器將4．875GHz的瞬時(shí)可交換帶寬劃分為39個(gè)獨立的信道，每個(gè)信道125 MHz，此信道又可劃分為48個(gè)2．6 MHz的子信道，從而形成1 872個(gè)帶寬為2．6 MHz的子信道。每個(gè)獨立子信道的帶寬可以從2．6 MHz等帶寬地擴展到125MHz。WGS數字信道化有效載荷與傳統的透明轉發(fā)器不同：傳統透明轉發(fā)器僅僅對上行信號進(jìn)行濾波、變頻和放大，并不對信號進(jìn)行處理交換等過(guò)程。數字信道化有效載荷與再生式處理轉發(fā)器也不相同：再生式轉發(fā)器要對信號進(jìn)行解碼、解調處理，恢復出原始信號流，轉發(fā)器對其進(jìn)行一定處理后，重新編碼、調制、放大后送入下行信號。而WGS數字信道化有效載荷在數字域內對信號進(jìn)行處理，交換前后并不對信號進(jìn)行編譯碼和解調調制，實(shí)現方式更加靈活，是一種新型的透明數字彎管轉發(fā)器。
假設ADC的輸入信號為N路數字已調信號之和，仿真分析中采用的調制方式為正交相移鍵控QPSK，在沒(méi)有干擾和噪聲的情況下，ADC的輸入信號可表示為：
其中，Ai表示調制載波的幅度，fi表示調制載波的頻率，θid表示第i個(gè)信號的數據相位調制，φi表示調制載波的初相位，θid=(2n+1)π／4，n=0，1，2，3。
根據圖1的信道模型，利用MATLAB 7．4．0軟件仿真了多路相同帶寬、相同功率的QPSK信號通過(guò)不同量化位數的ADC后的比特誤碼率性能，6路信號仿真參數設置如下：載波的頻率分別取200 Hz、500 Hz、800 Hz、1 100 Hz、1 400 Hz、1700 Hz，載波的幅度為1，信號帶寬為200Hz，信號保護間隔為100 Hz；圖3繪出了6路信號的頻譜圖。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/155314.htm
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