CN109787648A - 一种基于数字移相合成的adc谐波电平降低系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于数字移相合成的ADC谐波电平降低系统及方法，所述系统包括功分移相网络、ADC模块和数字移相合成网络；所述功分移相网络的输入端接收待处理的模拟信号，功分移相网络的输出端与ADC模块连接，ADC模块的输出端与数字移相合成网络连接；所述功分移相网络，用于对模拟信号进行处理，形成多路移相值不同模拟信号；所述ADC模块，用于对来自功分移相网络每一路模拟信号进行模数转换，得到多路数字信号；所述数字移相合成网络包括数字移相单元和合成单元。本发明将待处理的模拟信号分为八路，并对每一路信号进行移相，输出移相值不同的八路模拟信号，经ADC模块转换后再对各路信号进行数字移相和合成，有效降低了ADC的谐波电平。
Description
技术领域
本发明涉及谐波消除，特别是涉及一种基于数字移相合成的ADC谐波电平降低系统及方法。
背景技术
对于高动态宽带数字接收机来说，提高ADC的动态范围非常重要，受限于目前ADC设计与制造工艺，高速ADC的动态范围无法满足实际需要。影响ADC动态范围的诸多因素中，高速ADC自身产生的偶次谐波和奇次谐波是主要的虚假信号。
因此，如何降低ADC产生的偶次谐波和奇次谐波，对于大瞬时带宽、高动态数字接收机设计技术的具有重大意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于数字移相合成的ADC谐波电平降低系统及方法，将待处理的模拟信号分为八路，并对每一路信号进行移相，输出移相值不同的八路模拟信号，经ADC模块转换后再对各路信号进行数字移相和合成，有效降低了ADC的谐波电平。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于数字移相合成的ADC谐波电平降低系统，包括功分移相网络、ADC模块和数字移相合成网络；所述功分移相网络的输入端接收待处理的模拟信号，功分移相网络的输出端与ADC模块连接，ADC模块的输出端与数字移相合成网络连接；
所述功分移相网络，用于对模拟信号进行处理，形成多路移相值不同模拟信号；
所述ADC模块，用于对来自功分移相网络每一路模拟信号进行模数转换，得到多路数字信号；
所述数字移相合成网络包括数字移相单元和合成单元；所述数字移相单元，用于对ADC模块输出的多路信号分别进行数字移相；所述合成单元，用于将数字移相得到的各路信号相加，降低数字信号的谐波电平。
优选地，所述ADC模块包括多路AD转换单元；所述功分移相网络的每一路输出信号对应于ADC模块中不同的AD转换单元；所述功分移相网络输出的模拟信号路数为八路，移相值分别为：270°、90°、180°、0°、315°、135°、225°、45°；所述ADC模块将功分移相网络输出的各路模拟信号进行模数转换后，得到八路数字信号，移相值也分别为270°、90°、180°、0°、315°、135°、225°、45°。
一种基于数字移相合成的ADC谐波电平降低系统的谐波电平降低方法，包括以下步骤：
S1.功分移相网络将待处理的模拟信号分为八路，并对每一路信号进行移相，输出移相值不同的八路模拟信号；
S2.ADC模块分别对来自功分移相网络每一路模拟信号进行模数转换，输出移相值不同的八路数字信号；
S3.数字移相合成网络中，数字移相单元对ADC模块输出的各路信号分别进行数字移相；
S4.数字移相合成网络中，合成单元将数字移相得到的各路信号相加，对偶次谐波、4n+3次谐波和8n+5次谐波进行消除，得到所需的数字信号进行输出。
其中，步骤S1中，功分移相网络输出的八路模拟信号移相值分别为：270°、90°、180°、0°、315°、135°、225°、45°；相应的，步骤S2中，ADC模块输出的八路数字信号移相值也分别为270°、90°、180°、0°、315°、135°、225°、45°。
其中，所述步骤S3包括以下子步骤：
S301.数字移相单元对移相值270°的数字信号进行-90°的数字移相，将移相得到的信号传输给合成单元；
S302.数字移相单元对移相值90°的数字信号进行-270°的数字移相，将移相得到的信号传输给合成单元；
S303.数字移相单元对移相值180°的数字信号进行-0°的数字移相，将移相得到的信号传输给合成单元；
S304.数字移相单元对移相值0°的数字信号进行-180°的数字移相，将移相得到的信号传输给合成单元；
S305.数字移相单元对移相值315°的数字信号进行-135°的数字移相，将移相得到的信号传输给合成单元；
S306.数字移相单元对移相值135°的数字信号进行-315°的数字移相，将移相得到的信号传输给合成单元；
S307.数字移相单元对移相值225°的数字信号进行-45°的数字移相，将移相得到的信号传输给合成单元；
S308.数字移相单元对移相值45°的数字信号进行-225°的数字移相，将移相得到的信号传输给合成单元。
本发明的有益效果是：本发明将待处理的模拟信号分为八路，并对每一路信号进行移相，输出移相值不同的八路模拟信号，经ADC模块转换后再对各路信号进行数字移相和合成，有效降低了ADC的谐波电平。
附图说明
图1为本发明的系统原理框图；
图2为实施例中系统的原理示意图；
图3为本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种基于数字移相合成的ADC谐波电平降低系统，包括功分移相网络、ADC模块和数字移相合成网络；所述功分移相网络的输入端接收待处理的模拟信号，功分移相网络的输出端与ADC模块连接，ADC模块的输出端与数字移相合成网络连接；
所述功分移相网络，用于对模拟信号进行处理，形成多路移相值不同模拟信号；
所述ADC模块，用于对来自功分移相网络每一路模拟信号进行模数转换，得到多路数字信号；
所述数字移相合成网络包括数字移相单元和合成单元；所述数字移相单元，用于对ADC模块输出的多路信号分别进行数字移相；所述合成单元，用于将数字移相得到的各路信号相加，降低数字信号的谐波电平。
在本申请的实施例中，所述ADC模块包括多路AD转换单元；所述功分移相网络的每一路输出信号对应于ADC模块中不同的AD转换单元；所述功分移相网络输出的模拟信号路数为八路，移相值分别为：270°、90°、180°、0°、315°、135°、225°、45°；如图2所示，该实施例中，所述功分移相网络包括；一个功分器和八个移相器，所述功分器的输入端接收待处理的模拟信号，所述功分器的输出端分别与每一个移相器连接；各个移相器输出移相值不同的模拟信号，其中八个移相器的移相值分别为270°、90°、180°、0°、315°、135°、225°、45°；所述ADC模块将功分移相网络输出的各路模拟信号进行模数转换后，得到八路数字信号，移相值也分别为270°、90°、180°、0°、315°、135°、225°、45°。
如图2所示，在本申请的实施例中，所述数字移相单元包括八个数字移相器，第一个数字移相器用于将移相值270°的数字信号进行-90°的数字移相，将移相得到的信号传输给合成单元；第二个数字移相器用于将移相值90°的数字信号进行-270°的数字移相，将移相得到的信号传输给合成单元；第三个数字移相器用于将移相值180°的数字信号进行-0°的数字移相，在一些实施例中，也可以省略第三个数字移相器，将移相值180°的数字信号直接传输给合成单元；第四个数字移相器用于将移相值0°的数字信号进行-180°的数字移相，将移相得到的信号传输给合成单元；第五个数字移相器用于将移相值315°的数字信号进行-135°的数字移相，将移相得到的信号传输给合成单元；第六个数字移相器用于将移相值135°的数字信号进行-315°的数字移相，将移相得到的信号传输给合成单元；第七个数字移相器用于将移相值225°的数字信号进行-45°的数字移相，将移相得到的信号传输给合成单元；第八个数字移相器用于将移相值45°的数字信号进行-225°的数字移相，将移相得到的信号传输给合成单元；该实施例中，所述合成单元可以采用加法器实现，将来自各个数字移相器的信号相加，得到所需的数字信号。
如图3所示，一种基于数字移相合成的ADC谐波电平降低系统的谐波电平降低方法，包括以下步骤：
S1.功分移相网络将待处理的模拟信号分为八路，并对每一路信号进行移相，输出移相值不同的八路模拟信号；
S2.ADC模块分别对来自功分移相网络每一路模拟信号进行模数转换，输出移相值不同的八路数字信号；
S3.数字移相合成网络中，数字移相单元对ADC模块输出的各路信号分别进行数字移相；
S4.数字移相合成网络中，合成单元将数字移相得到的各路信号相加，对偶次谐波、4n+3次谐波和8n+5次谐波进行消除，得到所需的数字信号进行输出。
其中，步骤S1中，功分移相网络输出的八路模拟信号移相值分别为：270°、90°、180°、0°、315°、135°、225°、45°；相应的，步骤S2中，ADC模块输出的八路数字信号移相值也分别为270°、90°、180°、0°、315°、135°、225°、45°。
其中，所述步骤S3包括以下子步骤：
S301.数字移相单元对移相值270°的数字信号进行-90°的数字移相，将移相得到的信号传输给合成单元；
S302.数字移相单元对移相值90°的数字信号进行-270°的数字移相，将移相得到的信号传输给合成单元；
S303.数字移相单元对移相值180°的数字信号进行-0°的数字移相，将移相得到的信号传输给合成单元；
S304.数字移相单元对移相值0°的数字信号进行-180°的数字移相，将移相得到的信号传输给合成单元；
S305.数字移相单元对移相值315°的数字信号进行-135°的数字移相，将移相得到的信号传输给合成单元；
S306.数字移相单元对移相值135°的数字信号进行-315°的数字移相，将移相得到的信号传输给合成单元；
S307.数字移相单元对移相值225°的数字信号进行-45°的数字移相，将移相得到的信号传输给合成单元；
S308.数字移相单元对移相值45°的数字信号进行-225°的数字移相，将移相得到的信号传输给合成单元。
本发明的工作原理如下：经功分移相网络后得到的八路模拟信号如下：
Signal_315°＝sin(ωt+7π/4)
Signal_270°＝sin(ωt+3π/2)
Signal_225°＝sin(ωt+5π/4)
Signal_180°＝sin(ωt+π)
Signal_135°＝sin(ωt+3π/4)
Signal_90°＝sin(ωt+π/2)
Signal_45°＝sin(ωt+π/4)
Signal_0°＝sin(ωt)
其中，Signal_X°表示移相值为X°的模拟信号；
考虑到模拟信号经ADC模块进行转换时，ADC模块自身产生的谐波中，偶次谐波、4n+3次谐波、8n+5次谐波占有较大的比重，故只要将偶次谐波、4n+3次谐波、8n+5次谐波滤除，就能够明显降低ADC模块的谐波电平，减少ADC模块自身产生的虚假信号；在本申请中，考虑基波、偶次谐波、4n+3次谐波、8n+5次谐波，ADC模块对各个模拟信号进行转换后，得到的数字信号表示如下：
其中，ADC_Signal_X°表示移相值为X°的模拟信号经ADC模块转换后得到的信号，即移相值为X°的数字信号。
ADC_Signal_315°移相-135°后结果为：
ADC_Signal_270°移相-90°后结果为：
ADC_Signal_225°移相-45°后结果为：
ADC_Signal_180°移相-0°后结果为：
ADC_Signal_135°移相-315°后结果为：
ADC_Signal_90°移相-270°后结果为：
ADC_Signal_45°移相-225°后结果为：
ADC_Signal_0°移相-180°后结果为：
合成单元将数字移相得到的各路信号相加，其中偶次谐波相加结果为：
4n+3次谐波相加结果为：
8n+5次谐波相加结果为：
基波信号相加结果为：
sin(ωt+π)+sin(ωt+π)+sin(ωt+π)+sin(ωt+π)+sin(ωt+π)+sin(ωt+π)+sin(ωt+π)＝8×sin(ωt+π)
由此可见，本发明消除了偶次谐波、4n+3次谐波和8n+5次谐波，得到了所需的基波信号进行输出。综上，本发明将待处理的模拟信号分为八路，并对每一路信号进行移相，输出移相值不同的八路模拟信号，经ADC模块转换后再对各路信号进行数字移相和合成，有效降低了ADC的谐波电平。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应该看作是对其他实施例的排除，而可用于其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (7)
1.一种基于数字移相合成的ADC谐波电平降低系统，其特征在于：包括功分移相网络、ADC模块和数字移相合成网络；所述功分移相网络的输入端接收待处理的模拟信号，功分移相网络的输出端与ADC模块连接，ADC模块的输出端与数字移相合成网络连接；
所述功分移相网络，用于对模拟信号进行处理，形成多路移相值不同模拟信号；
所述ADC模块，用于对来自功分移相网络每一路模拟信号进行模数转换，得到多路数字信号；
所述数字移相合成网络包括数字移相单元和合成单元；所述数字移相单元，用于对ADC模块输出的多路信号分别进行数字移相；所述合成单元，用于将数字移相得到的各路信号相加，降低数字信号的谐波电平。
2.根据权利要求1所述的一种基于数字移相合成的ADC谐波电平降低系统，其特征在于：所述ADC模块包括多路AD转换单元。
3.根据权利要求1所述的一种基于数字移相合成的ADC谐波电平降低系统，其特征在于：所述功分移相网络的每一路输出信号对应于ADC模块中不同的AD转换单元。
4.根据权利要求1所述的一种基于数字移相合成的ADC谐波电平降低系统，其特征在于：所述功分移相网络输出的模拟信号路数为八路，移相值分别为：270°、90°、180°、0°、315°、135°、225°、45°；所述ADC模块将功分移相网络输出的各路模拟信号进行模数转换后，得到八路数字信号，移相值也分别为270°、90°、180°、0°、315°、135°、225°、45°。
5.根据权利要求1~4中任意一项所述的一种基于数字移相合成的ADC谐波电平降低系统的谐波电平降低方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.功分移相网络将待处理的模拟信号分为八路，并对每一路信号进行移相，输出移相值不同的八路模拟信号；
S2.ADC模块分别对来自功分移相网络每一路模拟信号进行模数转换，输出移相值不同的八路数字信号；
S3.数字移相合成网络中，数字移相单元对ADC模块输出的各路信号分别进行数字移相；
S4.数字移相合成网络中，合成单元将数字移相得到的各路信号相加，对偶次谐波、4n+3次谐波和8n+5次谐波进行消除，得到所需的数字信号进行输出。
6.根据权利要求5所述的一种基于数字移相合成的ADC谐波电平降低系统的谐波电平降低方法，其特征在于：步骤S1中，功分移相网络输出的八路模拟信号移相值分别为：270°、90°、180°、0°、315°、135°、225°、45°；相应的，步骤S2中，ADC模块输出的八路数字信号移相值也分别为270°、90°、180°、0°、315°、135°、225°、45°。
7.根据权利要求5所述的一种基于数字移相合成的ADC谐波电平降低系统的谐波电平降低方法，其特征在于：所述步骤S3包括以下子步骤：
S301.数字移相单元对移相值270°的数字信号进行-90°的数字移相，将移相得到的信号传输给合成单元；
S302. 数字移相单元对移相值90°的数字信号进行-270°的数字移相，将移相得到的信号传输给合成单元；
S303.数字移相单元对移相值180°的数字信号进行-0°的数字移相，将移相得到的信号传输给合成单元；
S304.数字移相单元对移相值0°的数字信号进行-180°的数字移相，将移相得到的信号传输给合成单元；
S305.数字移相单元对移相值315°的数字信号进行-135°的数字移相，将移相得到的信号传输给合成单元；
S306.数字移相单元对移相值135°的数字信号进行-315°的数字移相，将移相得到的信号传输给合成单元；
S307.数字移相单元对移相值225°的数字信号进行-45°的数字移相，将移相得到的信号传输给合成单元；
S308.数字移相单元对移相值45°的数字信号进行-225°的数字移相，将移相得到的信号传输给合成单元。
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