專利名稱：一種用于采樣系統(tǒng)的窄帶大幅度抖動(dòng)發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字處理采樣系統(tǒng)，具體的說(shuō)是一種用于采樣系統(tǒng)的窄帶大幅度抖動(dòng)
發(fā)生裝置。
背景技術(shù)：
由于數(shù)字處理方法有著模擬處理所沒有的靈活、穩(wěn)定、速度、零溫漂等優(yōu)越特性， 隨著集成電路技術(shù)的快速發(fā)展，越來(lái)越多的功能由數(shù)字處理的方式實(shí)現(xiàn)。其中高速高分辨 率的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)成為系統(tǒng)中至關(guān)重要的一環(huán)，與系統(tǒng)的信噪比、無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范 圍和ADC的位數(shù)(即精度)、線性息息相關(guān)。眾所周知ADC本身固有的微分非線性和量化誤 差不可避免，導(dǎo)致信號(hào)在量化后引入了輸入信號(hào)的諧波和雜散。而在一些周期性的輸入信 號(hào)的采樣系統(tǒng)中，由ADC微分非線性和量化誤差引入的失真尤為明顯。
為了克服這些失真，最好的方法是引入抖動(dòng)。抖動(dòng)的引入使ADC輸入信號(hào)變成無(wú) 周期的隨機(jī)信號(hào)，從而使ADC的非線性誤差隨機(jī)化，而由其引入的失真被抵消，淹沒入噪聲 基底內(nèi)。 在多種抖動(dòng)信號(hào)的實(shí)現(xiàn)形式中，大幅度的窄帶抖動(dòng)信號(hào)實(shí)現(xiàn)起來(lái)較為容易，其頻 帶可處于DC —側(cè)或者Fs/2 (Fs為采樣頻率) 一側(cè)，其原則是確保窄帶抖動(dòng)信號(hào)和分析頻帶 不重疊，同時(shí)抖動(dòng)信號(hào)與輸入信號(hào)的交調(diào)產(chǎn)物也位于分析頻帶之外。 A亂0G DEVICE公司應(yīng)用手冊(cè)AN-410 [Overcoming Co読rterNonli固rities with Dither]有設(shè)計(jì)一些抖動(dòng)的基本理論及基礎(chǔ)的實(shí)現(xiàn)方法。介紹了一種基于噪聲二極管 產(chǎn)生寬帶白噪聲，然后級(jí)聯(lián)放大，低通濾波的方式產(chǎn)生DC —側(cè)的抖動(dòng)信號(hào)。
申請(qǐng)?zhí)枮?1111823. 7的、發(fā)明名稱《用于模擬-數(shù)字變化的依賴于載波的抖動(dòng)》專 利中采用的抖動(dòng)的發(fā)生方式為方法是[隨機(jī)噪聲源]—[VGA]—[低通濾波器]—[信 號(hào)耦合器]—[幅度量化器](即ADC)其中VGA可由處理器根據(jù)載波功率之和的大小調(diào)整 抖動(dòng)幅度，已防止量化溢出。該方法的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)與ANALOG DEVICE公司應(yīng)用手冊(cè)AN-410提 到的方法類似，只是提及隨機(jī)噪聲源可以為數(shù)字偽隨機(jī)信號(hào)或其他模擬噪聲源。但發(fā)生的 抖動(dòng)信號(hào)的形式是一樣的，同為DC —側(cè)的抖動(dòng)信號(hào)。 但未查到具體的提出位于非DC —側(cè)的抖動(dòng)信號(hào)的發(fā)生裝置，如頻率位于Fs/2處 的抖動(dòng)信號(hào)的發(fā)生裝置。由此可知，現(xiàn)有的方法大都是產(chǎn)生DC—側(cè)的一定幅度的抖動(dòng)信 號(hào)。未有提及如何產(chǎn)生Fs/2處抖動(dòng)信號(hào)的方法。DC—側(cè)的抖動(dòng)信號(hào)的發(fā)生裝置存在以下 不足 1、DC —側(cè)的一定幅度的抖動(dòng)信號(hào)不能應(yīng)用于基帶采集的系統(tǒng)，因?yàn)榛鶐Х治鱿到y(tǒng) 其分析帶寬為DC Fs/2 (Fs為采樣率)。這樣上述方法產(chǎn)生的抖動(dòng)其頻帶與分析信號(hào)帶寬 相重疊，導(dǎo)致無(wú)法應(yīng)用與基帶采集系統(tǒng)。 2、通過(guò)寬帶噪聲源產(chǎn)生寬帶噪聲，經(jīng)過(guò)多級(jí)放大，再經(jīng)過(guò)多級(jí)低通濾波器保留一 定帶寬內(nèi)的噪聲信號(hào)作為抖動(dòng)信號(hào)。這種方式因?yàn)楫a(chǎn)生的是寬帶白噪聲，所以需要足夠好 的濾波器，以防止在分析帶寬內(nèi)引入噪聲，從而惡化信噪比。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種用于采樣系統(tǒng)的窄帶大 幅度抖動(dòng)發(fā)生裝置，通過(guò)在ADC的模擬輸入端引入抖動(dòng)，減小了量化系統(tǒng)中ADC量化誤差、 非線性誤差及相關(guān)采樣引入的諧波失真和雜散，提高量化系統(tǒng)的無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍。
為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是 —種用于采樣系統(tǒng)的窄帶大幅度抖動(dòng)發(fā)生裝置，其特征在于包括以下部件
模擬抖動(dòng)電壓發(fā)生器06，產(chǎn)生模擬抖動(dòng)電壓08 ;
調(diào)諧電壓發(fā)生器07，產(chǎn)生調(diào)諧電壓09 ; 電壓累加器IO，接收并放大模擬抖動(dòng)電壓08和調(diào)諧電壓09，產(chǎn)生抖動(dòng)調(diào)諧電壓 11 ; 壓控振蕩器12，根據(jù)輸入的抖動(dòng)調(diào)諧電壓11產(chǎn)生隨機(jī)振蕩信號(hào)13，且隨機(jī)振蕩信 號(hào)13振蕩的中心頻率由調(diào)諧電壓09決定，振蕩的頻寬由模擬抖動(dòng)電壓08決定；
帶通濾波器14，對(duì)輸入的隨機(jī)振蕩信號(hào)13進(jìn)行濾波，濾除壓控振蕩器12產(chǎn)生的雜 散和諧波信號(hào)，輸出窄帶抖動(dòng)信號(hào)15 ; 抗混疊濾波器17，對(duì)模擬輸入信號(hào)16進(jìn)行抗混疊濾波處理產(chǎn)生無(wú)混疊的模擬輸 入信號(hào)18 ; 耦合器19，將無(wú)混疊的模擬輸入信號(hào)18和窄帶抖動(dòng)信號(hào)15耦合，產(chǎn)生抖動(dòng)的模擬 輸入信號(hào)20 ; ADC 21，將抖動(dòng)的模擬輸入信號(hào)20量化成數(shù)字信號(hào)22 ; 數(shù)字濾波器23，將數(shù)字信號(hào)22中的窄帶抖動(dòng)信號(hào)的頻率分量濾除。 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，是可調(diào)諧電壓源，或者是數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器。 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所說(shuō)的壓控振蕩器12為一個(gè)低相噪的壓控振蕩器。 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所說(shuō)的模擬抖動(dòng)電壓發(fā)生器06由數(shù)字偽隨機(jī)碼發(fā)生
器01、緩沖電路03和低通濾波電路05依次串接組成。 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所說(shuō)的數(shù)字偽隨機(jī)碼發(fā)生器Ol為可編程邏輯器件或 數(shù)字電路。 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，數(shù)字偽隨機(jī)碼發(fā)生器01產(chǎn)生數(shù)字偽隨機(jī)信號(hào)02，且數(shù) 字偽隨機(jī)信號(hào)02的周期長(zhǎng)度要遠(yuǎn)長(zhǎng)于分析處理時(shí)間，以保持在分析時(shí)間內(nèi)是隨機(jī)的。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，數(shù)字偽隨機(jī)信號(hào)02經(jīng)過(guò)緩沖電路03轉(zhuǎn)換為隔直的模 擬電平信號(hào)04，然后經(jīng)過(guò)低通濾波電路05，得到模擬抖動(dòng)電壓08。 本發(fā)明所述的用于采樣系統(tǒng)的窄帶大幅度抖動(dòng)發(fā)生裝置，在模擬輸入信號(hào)進(jìn)入 ADC量化之前首先和一個(gè)模擬抖動(dòng)信號(hào)相疊加，該模擬抖動(dòng)信號(hào)為一種隨機(jī)調(diào)頻信號(hào)，與模 擬輸入信號(hào)疊加后，使得ADC的模擬輸入信號(hào)也變成一個(gè)無(wú)周期的隨機(jī)信號(hào)，能夠隨機(jī)化 ADC的非線性，提高ADC無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍。


本發(fā)明有如下附圖
圖1本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)圖
圖2. A引入抖動(dòng)之前對(duì)ADC的量化輸出進(jìn)行傅立葉變換的結(jié)果
圖2. B引入抖動(dòng)之后對(duì)ADC的量化輸出進(jìn)行傅立葉變換的結(jié)果
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
圖1為本發(fā)明所述的用于采樣系統(tǒng)的窄帶大幅度抖動(dòng)發(fā)生裝置的電路結(jié)構(gòu)圖，包 括以下部件(下述各器件間的具體連接可采用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)，例如可以用線纜直接連接 兩器件間對(duì)應(yīng)的輸入接口和輸出接口 ，本文不再詳述。)
模擬抖動(dòng)電壓發(fā)生器06，產(chǎn)生模擬抖動(dòng)電壓08 ;
調(diào)諧電壓發(fā)生器07，產(chǎn)生調(diào)諧電壓09 ; 電壓累加器IO，接收并放大模擬抖動(dòng)電壓08和調(diào)諧電壓09，產(chǎn)生抖動(dòng)調(diào)諧電壓 11 ; 壓控振蕩器12，根據(jù)輸入的抖動(dòng)調(diào)諧電壓11產(chǎn)生隨機(jī)振蕩信號(hào)13，且隨機(jī)振蕩信 號(hào)13振蕩的中心頻率由調(diào)諧電壓09決定，振蕩的頻寬由模擬抖動(dòng)電壓08決定；
帶通濾波器14，對(duì)輸入的隨機(jī)振蕩信號(hào)13進(jìn)行濾波，濾除壓控振蕩器12產(chǎn)生的雜 散和諧波信號(hào)，輸出窄帶抖動(dòng)信號(hào)15 ;帶通濾波器14目的是濾除振蕩器所產(chǎn)生的基波的諧 波信號(hào)或者雜散，以防止混疊進(jìn)入系統(tǒng)的分析帶寬內(nèi)；窄帶抖動(dòng)信號(hào)15與模擬輸入信號(hào)16 所處的帶寬應(yīng)不重合；窄帶抖動(dòng)信號(hào)15與模擬輸入信號(hào)16的交調(diào)產(chǎn)物也應(yīng)落在分析帶寬 之外；
抗混疊濾波器17，對(duì)模擬輸入信號(hào)16進(jìn)行抗混疊濾波處理產(chǎn)生無(wú)混疊的模擬輸 入信號(hào)18 ; 耦合器19，將無(wú)混疊的模擬輸入信號(hào)18和窄帶抖動(dòng)信號(hào)15耦合，產(chǎn)生抖動(dòng)的模擬 輸入信號(hào)20 ; ADC 21，將抖動(dòng)的模擬輸入信號(hào)20量化成數(shù)字信號(hào)22 ; 數(shù)字濾波器23，將數(shù)字信號(hào)22中的窄帶抖動(dòng)信號(hào)的頻率分量濾除。 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所說(shuō)的調(diào)諧電壓發(fā)生器07是可調(diào)諧電壓源，或者是數(shù)
字模擬轉(zhuǎn)換器。在具體的實(shí)施例中，選用了一個(gè)SPI串行總線控制的8位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器
來(lái)產(chǎn)生可調(diào)諧電壓。 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所說(shuō)的壓控振蕩器12為一個(gè)低相噪的壓控振蕩器，在 具體的實(shí)施例中可采用集成射頻振蕩器MAX2620加諧振電路包含變?nèi)莨艽罱ǘ桑捎谧?容管電容隨著電壓的變化而發(fā)生改變，所以其諧振頻率也隨之改變，從而達(dá)到調(diào)諧的目的。 也可直接采用符合振蕩頻率要求的VCO。壓控振蕩器的振蕩中心頻率調(diào)諧至Fs/2附近。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所說(shuō)的模擬抖動(dòng)電壓發(fā)生器06由數(shù)字偽隨機(jī)碼發(fā)生 器01、緩沖電路03和低通濾波電路05依次串接組成。 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所說(shuō)的數(shù)字偽隨機(jī)碼發(fā)生器Ol為可編程邏輯器件或 數(shù)字電路。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，數(shù)字偽隨機(jī)碼發(fā)生器01產(chǎn)生數(shù)字偽隨機(jī)信號(hào)02， 且數(shù)字偽隨機(jī)信號(hào)02的周期長(zhǎng)度要遠(yuǎn)長(zhǎng)于分析處理時(shí)間，以保持在分析時(shí)間內(nèi)是隨機(jī)的。 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，數(shù)字偽隨機(jī)信號(hào)02經(jīng)過(guò)緩沖電路03轉(zhuǎn)換為隔直的模擬電平信 號(hào)04，然后經(jīng)過(guò)低通濾波電路05，得到模擬抖動(dòng)電壓08。在一個(gè)具體的實(shí)施例中我們采用EPM240T100C5來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字偽隨機(jī)碼發(fā)生器，通過(guò)32階線性反饋移位寄存器(LFSR)來(lái)實(shí)現(xiàn) 偽隨機(jī)碼，抽頭位置[1，5，6，31]，工作時(shí)鐘為30MHz，可實(shí)現(xiàn)周期為143. 166s的數(shù)字偽隨機(jī) 信號(hào)02。采用一個(gè)模擬運(yùn)算放大器放將將CPLD的產(chǎn)生的數(shù)字偽隨機(jī)信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào) 并完成濾波和幅度調(diào)整。 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所說(shuō)的電壓累加器10，在具體實(shí)施例中可采用運(yùn)算放 大器完成模擬抖動(dòng)電壓08和調(diào)諧電壓09的加法運(yùn)算并完成一定比例的放大產(chǎn)生適合壓控 振蕩器12的調(diào)諧電壓。 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所說(shuō)的耦合器19，在具體實(shí)施例中可由ADC的前級(jí)驅(qū) 動(dòng)電路來(lái)完成無(wú)混疊的模擬輸入信號(hào)18和窄帶抖動(dòng)信號(hào)15的疊加，耦合器具體可以是變 壓器或者高速運(yùn)算放大器。舉例來(lái)說(shuō)如果ADC采用AD6644,可采用AD9632來(lái)完成模擬輸 入信號(hào)與窄帶抖動(dòng)信號(hào)的疊加并輸出至AD8138，由差分運(yùn)算放大器AD8138，完成單端到差 分的轉(zhuǎn)換并驅(qū)動(dòng)AD6644。 本發(fā)明中將一個(gè)隨機(jī)抖動(dòng)電壓疊加到一個(gè)低相噪的壓控振蕩器的調(diào)諧電壓之上， 使壓控振蕩器輸出一個(gè)包絡(luò)恒定頻率隨機(jī)變化的信號(hào)。其頻率的中心由調(diào)諧電壓來(lái)控制， 頻率變化范圍由隨機(jī)抖動(dòng)電壓來(lái)控制。該窄帶抖動(dòng)信號(hào)相對(duì)于分析時(shí)間是一個(gè)周期很長(zhǎng)的 的隨機(jī)信號(hào)，其周期和隨機(jī)抖動(dòng)電壓的周期相關(guān)。通過(guò)調(diào)整調(diào)諧電壓，可以使壓控振蕩器振 蕩在其振蕩頻率范圍的任意一點(diǎn)。模擬輸入信號(hào)和振蕩器輸出的窄帶抖動(dòng)信號(hào)相疊加后 也成為一個(gè)一定時(shí)間內(nèi)隨機(jī)變化的信號(hào)，使ADC模擬輸入信號(hào)與采樣頻率不再相關(guān)，使ADC 固有的非線性誤差偏離原位且隨機(jī)化。通過(guò)引入抖動(dòng)使得ADC所有碼的非線性更加一致統(tǒng) 一，不再具有周期性。那么由ADC量化誤差及非線性所帶來(lái)的諧波失真或者雜散被抵消，淹 沒入噪聲基底內(nèi)。從頻譜搬移的角度考慮即是諧波失真或者雜散分量被搬移到一個(gè)很寬的 頻帶內(nèi)，從而幅度小了 ，淹沒入噪聲基底內(nèi)。 本發(fā)明中壓控振蕩器振蕩輸出的窄帶抖動(dòng)信號(hào)調(diào)諧至Fs/2附近，窄帶抖動(dòng)信號(hào) 在與模擬輸入信號(hào)疊加之前經(jīng)過(guò)了一組帶通濾波器，來(lái)濾除振蕩器輸出的雜散及諧波信 號(hào)，以免影響輸入信號(hào)分析。 ADC的模擬輸入信號(hào)和窄帶抖動(dòng)信號(hào)的幅度之和不應(yīng)超過(guò)ADC的量程范圍，窄帶 抖動(dòng)信號(hào)15不應(yīng)和分析信號(hào)的頻帶重疊，否則會(huì)導(dǎo)致分析結(jié)果錯(cuò)誤。且窄帶抖動(dòng)信號(hào)的幅 度一般要大于ADC的非線性的周期?；诙嗉?jí)流水線結(jié)構(gòu)的高速ADC其非線性主要來(lái)源于 多級(jí)流水結(jié)構(gòu)級(jí)P肌to > PFulls。ale-201og(2N) (1)聯(lián)導(dǎo)致，其非線性的周期為第一級(jí)ADC的位 數(shù)。那么在實(shí)施過(guò)程中抖動(dòng)到達(dá)ADC模擬前端的幅度需要滿足以下條件
PFullScale = 101og[1000X[V2
FullScaleEMS
/|Z|]](2) PDithCT—到達(dá)ADC模擬輸入端的模擬抖動(dòng)信號(hào)的功率 PFullScale——ADC滿量程功率 N——流水線ADC的第一級(jí)ADC位數(shù) VFullSealeKMS——ADC模擬輸入的最大有效值 Z——模擬輸入阻抗50歐姆 如在 一 個(gè)具體實(shí)施例中模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器采用Analog Devices, Inc公司的 AD6644，它由3級(jí)ADC級(jí)聯(lián)組成，第一級(jí)為5_bit，第二級(jí)5_bit，第三級(jí)6_bit， VFullScaleEMS = 0. 7777V,根據(jù)公式(1) (2)可得PFullScale = 10. 83dBm， PDither = -19. 27dBm。抖動(dòng)信號(hào)到達(dá)ADC前端幅度應(yīng)大于-19. 27dBm。 ADC工作的采樣速率為30MSPS，模擬輸入信號(hào)的中心頻率 為7. 5MHz，我們將抖動(dòng)的中心頻率設(shè)置為llMHz，在分析帶寬小于或等于2MHz時(shí)，使能抖動(dòng) 信號(hào)。保證抖動(dòng)信號(hào)與模擬輸入信號(hào)的頻帶不重疊。
本發(fā)明的工作過(guò)程如下 ADC的模擬輸入信號(hào)16，首先經(jīng)過(guò)抗混疊濾波器17，濾除分析帶寬之外的帶外信 號(hào)，以防止產(chǎn)生混疊，之后通過(guò)耦合器19將無(wú)混疊的模擬輸入信號(hào)18和窄帶抖動(dòng)信號(hào)15 疊加。窄帶抖動(dòng)信號(hào)為一個(gè)幅度恒定，在一定頻率范圍內(nèi)隨機(jī)振蕩的隨機(jī)信號(hào)。它將ADC 模擬輸入信號(hào)與ADC采樣率之間的相關(guān)性打亂，使ADC的非線性誤差與被量化信號(hào)抖動(dòng)的 模擬輸入信號(hào)20不再有相關(guān)性。由ADC非線性產(chǎn)生的諧波的頻譜分量被擴(kuò)展到很寬的頻 帶內(nèi)，淹沒入噪聲基底內(nèi)。數(shù)字濾波器23，將數(shù)字信號(hào)22中的窄帶抖動(dòng)信號(hào)的頻率分量濾 除。 模擬抖動(dòng)電壓發(fā)生器06產(chǎn)生的模擬抖動(dòng)電壓08和調(diào)諧電壓發(fā)生器07產(chǎn)生的調(diào) 諧電壓09通過(guò)電壓累加器10相疊加產(chǎn)生抖動(dòng)調(diào)諧電壓11。 壓控振蕩器12，根據(jù)輸入的抖動(dòng)調(diào)諧電壓11產(chǎn)生隨機(jī)振蕩信號(hào)13，且隨機(jī)振蕩信 號(hào)13振蕩的中心頻率由調(diào)諧電壓09決定，振蕩的頻寬由模擬抖動(dòng)電壓08決定。在本發(fā)明 中我們通過(guò)調(diào)整壓控振蕩器的調(diào)諧電壓09，使壓控振蕩器振蕩在Fs/2處。
帶通濾波器14，對(duì)輸入的隨機(jī)振蕩信號(hào)13進(jìn)行濾波，濾除壓控振蕩器12產(chǎn)生的雜 散和諧波信號(hào)，輸出為窄帶抖動(dòng)信號(hào)15。 模擬抖動(dòng)電壓發(fā)生器06可通過(guò)線性反饋移位寄存的方法產(chǎn)生一種周期相對(duì)于分 析時(shí)間足夠長(zhǎng)的數(shù)字偽隨機(jī)信號(hào)02 ;該偽隨機(jī)信號(hào)經(jīng)過(guò)緩沖電路03轉(zhuǎn)換為隔直的模擬電 平信號(hào)04，然后經(jīng)過(guò)低通濾波電路05，得到模擬抖動(dòng)電壓08 圖2A和圖2B為同一采樣系統(tǒng)中，未引入抖動(dòng)信號(hào)和引入抖動(dòng)信號(hào)的對(duì)比圖。圖 表中分析帶寬10kHz，顯示10dB/格。 圖2A和圖2B中的大信號(hào)為模擬輸入信號(hào)，圖2A中的其他小信號(hào)為ADC非線性引 入的諧波和雜散，模擬輸入信號(hào)與諧波之差為71. lldB，在引入抖動(dòng)信號(hào)后圖2B，諧波基本 淹沒到噪聲基底之下，模擬輸入信號(hào)與諧波之差增加至93. 92dB，將無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍提高了 20個(gè)dB之多。 本發(fā)明利用抖動(dòng)電壓調(diào)制壓控振蕩器，使壓控振蕩器產(chǎn)生一定帶寬內(nèi)的隨機(jī)調(diào)頻 信號(hào)，然后再作為抖動(dòng)信號(hào)引入采樣系統(tǒng)以提高采樣系統(tǒng)的無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍。具有以下優(yōu) 點(diǎn) 1.本發(fā)明發(fā)生的抖動(dòng)信號(hào)由一個(gè)低相噪的振蕩器產(chǎn)生，其振蕩中心頻率可由調(diào)諧 電壓調(diào)整，也即本方法可產(chǎn)生幾乎任意頻帶內(nèi)的抖動(dòng)信號(hào)，以避免與分析信號(hào)的帶寬重合。 本發(fā)明的裝置適應(yīng)更多的采樣系統(tǒng)。 2.振蕩器直接振蕩在設(shè)計(jì)者所設(shè)定的中心頻率點(diǎn)，以頻率點(diǎn)為中心左右一定帶寬 內(nèi)隨機(jī)振蕩。使得在抖動(dòng)信號(hào)頻帶外有著很低的相噪，對(duì)后級(jí)的帶通濾波器設(shè)計(jì)壓力較小， 對(duì)ADC信噪比不會(huì)產(chǎn)生惡化影響。
權(quán)利要求
一種用于采樣系統(tǒng)的窄帶大幅度抖動(dòng)發(fā)生裝置，其特征在于包括以下部件模擬抖動(dòng)電壓發(fā)生器(06)，產(chǎn)生模擬抖動(dòng)電壓(08)；調(diào)諧電壓發(fā)生器(07)，產(chǎn)生調(diào)諧電壓(09)；電壓累加器(10)，接收并放大模擬抖動(dòng)電壓(08)和調(diào)諧電壓(09)，產(chǎn)生抖動(dòng)調(diào)諧電壓(11)；壓控振蕩器(12)，根據(jù)輸入的抖動(dòng)調(diào)諧電壓(11)產(chǎn)生隨機(jī)振蕩信號(hào)(13)，且隨機(jī)振蕩信號(hào)(13)振蕩的中心頻率由調(diào)諧電壓(09)決定，振蕩的頻寬由模擬抖動(dòng)電壓(08)決定；帶通濾波器(14)，對(duì)輸入的隨機(jī)振蕩信號(hào)(13)進(jìn)行濾波，濾除壓控振蕩器(12)產(chǎn)生的雜散和諧波信號(hào)，輸出窄帶抖動(dòng)信號(hào)(15)；抗混疊濾波器(17)，對(duì)模擬輸入信號(hào)(16)進(jìn)行抗混疊濾波處理產(chǎn)生無(wú)混疊的模擬輸入信號(hào)(18)；耦合器(19)，將無(wú)混疊的模擬輸入信號(hào)(18)和窄帶抖動(dòng)信號(hào)(15)耦合，產(chǎn)生抖動(dòng)的模擬輸入信號(hào)(20)；ADC(21)，將抖動(dòng)的模擬輸入信號(hào)(20)量化成數(shù)字信號(hào)(22)；數(shù)字濾波器(23)，將數(shù)字信號(hào)(22)中的窄帶抖動(dòng)信號(hào)的頻率分量濾除。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于采樣系統(tǒng)的窄帶大幅度抖動(dòng)發(fā)生裝置，其特征在于所說(shuō) 的調(diào)諧電壓發(fā)生器(07)是可調(diào)諧電壓源，或者是數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器。
3. 如權(quán)利要求1所述的用于采樣系統(tǒng)的窄帶大幅度抖動(dòng)發(fā)生裝置，其特征在于所說(shuō) 的壓控振蕩器(12)為一個(gè)低相噪的壓控振蕩器。
4. 如權(quán)利要求1所述的用于采樣系統(tǒng)的窄帶大幅度抖動(dòng)發(fā)生裝置，其特征在于所說(shuō)的模擬抖動(dòng)電壓發(fā)生器(06)由數(shù)字偽隨機(jī)碼發(fā)生器(01)、緩沖電路(03)和低通濾波電路 (05)依次串接組成。
5. 如權(quán)利要求4所述的用于采樣系統(tǒng)的窄帶大幅度抖動(dòng)發(fā)生裝置，其特征在于所說(shuō) 的數(shù)字偽隨機(jī)碼發(fā)生器(01)為可編程邏輯器件或數(shù)字電路。
6. 如權(quán)利要求4所述的用于采樣系統(tǒng)的窄帶大幅度抖動(dòng)發(fā)生裝置，其特征在于數(shù)字 偽隨機(jī)碼發(fā)生器(01)產(chǎn)生數(shù)字偽隨機(jī)信號(hào)(02)，且數(shù)字偽隨機(jī)信號(hào)(02)的周期長(zhǎng)度要遠(yuǎn) 長(zhǎng)于分析處理時(shí)間，以保持在分析時(shí)間內(nèi)是隨機(jī)的。
7. 如權(quán)利要求4所述的用于采樣系統(tǒng)的窄帶大幅度抖動(dòng)發(fā)生裝置，其特征在于數(shù)字 偽隨機(jī)信號(hào)(02)經(jīng)過(guò)緩沖電路(03)轉(zhuǎn)換為隔直的模擬電平信號(hào)(04)，然后經(jīng)過(guò)低通濾波 電路(05)，得到模擬抖動(dòng)電壓(08)。
全文摘要
一種用于采樣系統(tǒng)的窄帶大幅度抖動(dòng)發(fā)生裝置，電壓累加器接收模擬抖動(dòng)電壓和調(diào)諧電壓，產(chǎn)生抖動(dòng)調(diào)諧電壓；壓控振蕩器根據(jù)輸入的抖動(dòng)調(diào)諧電壓產(chǎn)生隨機(jī)振蕩信號(hào)；隨機(jī)振蕩信號(hào)經(jīng)過(guò)帶通濾波器得到窄帶抖動(dòng)信號(hào)；經(jīng)抗混疊濾波器處理后的模擬輸入信號(hào)，在耦合器中與窄帶抖動(dòng)信號(hào)耦合，再經(jīng)ADC量化成數(shù)字信號(hào)；最后由數(shù)字濾波器濾除窄帶抖動(dòng)信號(hào)的頻率分量。本發(fā)明所述的用于采樣系統(tǒng)的窄帶大幅度抖動(dòng)發(fā)生裝置，在模擬輸入信號(hào)進(jìn)入ADC量化之前首先和一個(gè)模擬抖動(dòng)信號(hào)相疊加，該模擬抖動(dòng)信號(hào)為一種隨機(jī)調(diào)頻信號(hào)，與模擬輸入信號(hào)疊加后，使得ADC的模擬輸入信號(hào)也變成一個(gè)無(wú)周期的隨機(jī)信號(hào)，能夠隨機(jī)化ADC的非線性，提高ADC無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍。
文檔編號(hào)H03M1/06GK101707483SQ20091021090
公開日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月12日
發(fā)明者張超, 杜以濤, 杜會(huì)文, 詹永衛(wèi), 許建華 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所