射頻（RF）采樣：數字混頻器能使混頻操作妙趣橫生

　　采用傳統的收發(fā)器架構，數據轉換器工作時(shí)支持低頻模擬信號。在該隊列的其它地方要有附加的模擬混頻器，以便將較低的頻率轉換成較高的頻率或將較高的頻率轉換成較低的頻率。而使用RF采樣數據轉換器，則可在高頻率下直接生成或接收模擬信號。這些數據轉換器配備了數字混頻器，可將基帶信號移入或移出要求的高頻率位置。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，筆者將集中討論數模轉換器(DAC)，但是這些理念在信號流方向相反的模數轉換器(ADC)中是同等重要的。有兩個(gè)適用于數字混頻器的主要選項：從真實(shí)數字輸入到真實(shí)數字輸出或從復雜數字輸入到真實(shí)數字輸出。圖1展示了DAC中的這兩個(gè)選項。

　　圖1：真實(shí)數字混頻器和復雜數字混頻器

　　復雜混頻器更有利，因為輸入I和Q數據可占用輸出信號帶寬的一半，圖像及載波分量自然而然會(huì )受到抑制。與其模擬對應產(chǎn)品不同的是，數字混頻器近乎完美，因此不存在能轉化為不完善邊帶抑制或載波饋通的瑕疵。

　　數字混頻器像其模擬對應產(chǎn)品一樣，需要適用于混頻操作的振蕩器信號源。一種輕松的實(shí)施方法是使用基于該數據轉換器采樣時(shí)鐘的固定頻率。使用固定振蕩器頻率、采樣速率被4除(Fs/4)的粗調混頻器非常容易實(shí)現。該復雜混頻器將I和Q輸入數據乘以正交音調：余弦和正弦。當采用Fs/4混頻時(shí)，乘法因子可簡(jiǎn)化為1、0或-1：無(wú)需實(shí)際的乘法運算。通過(guò)在I/Q數據流內提取合適的數據點(diǎn)，您可得到輸出 —— 這是一種能最大限度降低電流消耗的簡(jiǎn)單方法。圖2展示了Fs/4混頻操作和輸出模式。

　　圖2：適用于復雜Fs/4混頻操作的輸出模式

　　當您需要更多靈活性時(shí)，數控振蕩器(NCO)可提供這種振蕩器功能。該NCO經(jīng)過(guò)編程，可處于該器件奈奎斯特區內的任意頻率下。這就允許信號通過(guò)軟件被移動(dòng)到任意的RF頻帶。該NCO可使用快速查找表來(lái)創(chuàng )建振蕩器信號。常見(jiàn)的實(shí)施方案利用可提供子赫茲級頻率分辨率的32位至48位NCO。此外，該混頻器還具有相位調整功能。圖3是該NCO的方框圖。

　　圖3：48位NCO方框圖

　　與其模擬對應產(chǎn)品相比，數字混頻器可提供更卓越的性能。用戶(hù)可即時(shí)為精確的頻率輸出進(jìn)行編程，無(wú)需硬件改裝。像DAC38J84這樣的DAC可采用適合發(fā)射器的所有粗調與精調混頻器選項。而像ADC12J4000這樣的ADC則包含一個(gè)適合在接收器上使用的復雜混頻器。

　　為了在軟件定義架構中增加靈活性，該轉換器可使用多個(gè)數字混頻器，以便讓多種信號能在頻率范圍內獨立地移動(dòng)。這可提供非常輕松地支持多頻帶應用并根據需要實(shí)時(shí)更改頻帶的機會(huì )。