7 實(shí)際案例：利用抽取功能規(guī)劃頻率

在 ADC 上使用抽取可簡化頻率規(guī)劃過程，因?yàn)榻档筒蓸勇士捎行У乜s小目標(biāo)帶寬。將抽取視為有選擇地集中在頻譜的較窄部分。通過專注于較窄的頻帶，更多不需要的諧波或偽波最終會(huì)落在目標(biāo)通帶之外，進(jìn)而被濾除。以下示例使用 ADC3669 來演示在進(jìn)行頻率規(guī)劃時(shí)抽取產(chǎn)生的差異。圖 5 顯示了一個(gè)傳統(tǒng)的頻譜采集，此時(shí) ADC 未使用大小為 16384 點(diǎn)的 FFT 執(zhí)行抽取。您可以看到，不需要的諧波在頻帶內(nèi)，對(duì)性能產(chǎn)生了負(fù)面影響。

這些諧波可能是 ADC 或一些外部模擬頻率造成的附加噪聲。圖 6 顯示了 ADC 處于實(shí)時(shí)抽取模式（抽取因子為 2）時(shí)的示例。您可以看到不需要的諧波偽波現(xiàn)在會(huì)出現(xiàn)在頻帶外并通過抽取濾波器濾除。請(qǐng)注意，由于過程增益而額外提高了 +3dB。

此外，F(xiàn)FT 的分辨率帶寬實(shí)際上也減小了 2 倍，因?yàn)槲覀優(yōu)?FFT 計(jì)算保持相同的點(diǎn)數(shù)。這有助于將模擬頻率解析為更密集的頻段。到目前為止，我們只討論了實(shí)數(shù)抽取，它僅對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，不涉及頻率移位。如果您的目標(biāo)信號(hào)在您每次抽取時(shí)降至 Fs/4 以下，則實(shí)數(shù)抽取非常有用。但是，如果您想抽取超出此范圍的信號(hào)，該怎么辦？目標(biāo)信號(hào)通常不以零頻率（基帶）為中心，而是以某個(gè)中頻為中心。這時(shí)就需要使用復(fù)數(shù)抽取。具有較新數(shù)字特性（例如 ADC3669）的 ADC 在復(fù)數(shù) DDC 級(jí)中包含 NCO 混頻器。將目標(biāo)信號(hào)與 NCO 頻率混合會(huì)在抽取之前將信號(hào)移動(dòng)到基帶，使您能夠利用在器件帶寬內(nèi)任何位置抽取信號(hào)的優(yōu)勢(shì)。

圖 7 顯示了 ADC3669 在復(fù)數(shù)抽取模式（抽取因子為 64）下的采集結(jié)果，當(dāng)使用 8192 點(diǎn)計(jì)算 FFT 時(shí)，產(chǎn)生的有效采樣帶寬為 7.8125MHz。輸入頻率為 70MHz，而 NCO 頻率為 71MHz。當(dāng)信號(hào)與 NCO 頻率混合時(shí)，信號(hào)會(huì)移位至基帶，從而產(chǎn)生約 -1MHz 的音調(diào)。

ADC3669 可采集抽取因子高達(dá) 32768 的窄帶，這對(duì)于具有高密度射頻頻帶或緊湊通道間距的應(yīng)用非常有用。通過如此高的因子抽取可以放大您的目標(biāo)信號(hào)，濾除幾乎所有其他內(nèi)容。現(xiàn)代 ADC（例如 ADC3669）提供的抽取因子范圍使頻率規(guī)劃具有更高的靈活性，因?yàn)榭捎酶p松地濾除不需要的偽波。圖 8 顯示了一個(gè)抽取因子為 16384 的采集，使用 8192 個(gè) FFT 點(diǎn)計(jì)算，分辨率帶寬為 3.726Hz。即使偽波在基頻的幾千赫茲以內(nèi)，您也可以輕松地以高抽取率將其濾除。

由于 NCO 頻率比輸入信號(hào)低 4kHz，因此降頻轉(zhuǎn)換信號(hào)出現(xiàn)在正頻率偏移處。在此抽取模式下以 500MSPS 運(yùn)行時(shí)，此 ADC 可以在 30.517kHz 范圍內(nèi)以可編程 NCO 頻率對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣。