CN109818616A - 一种基于数字对消的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对消的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模块和数字对消网络;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对消网络连接;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;所述数字对消网络,用于对ADC模块输出的信号进行数字对消,降低数字信号的谐波电平。本发明通过多路信号的数字对消,有效降低了ADC的谐波电平,减少了ADC自身产生的虚假信号。
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对消的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,提供一种基于数字对消的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模块转换后再对多路信号进行数字对消,有效降低了ADC的谐波电平,减少了ADC自身产生的虚假信号。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:一种基于数字对消的ADC谐波电平降低系统,包括功分移相网络、ADC模块和数字对消网络;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对消网络连接;
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;
所述数字对消网络,用于对ADC模块输出的信号进行数字对消,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。
优选地,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°。
优选地,所述数字对消网络包括:第一对消单元,用于对于ADC模块输出的八路信号进行数字对消,消除偶次谐波,得到四路数字信号;第二对消单元,用于对第一对消单元输出的四路信号进行数字对消,消除4n+3次谐波,得到两路数字信号;第三对消单元,用于对第二对消单元输出的两路信号进行数字对消,消除8n+5次谐波,得到所需的数字信号进行输出。
一种基于数字对消的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.数字对消网络中,第一对消单元对ADC模块输出的八路信号进行数字对消,消除偶次谐波,输出四路数字信号;
S4.数字对消网络中,第二对消单元对第一对消单元输出的四路信号进行数字对消,消除4n+3次谐波,输出两路数字信号,其中n为自然数;
S5.数字对消网络中,第三对消单元对第二对消单元输出的两路信号进行数字对消,消除8n+5次谐波,得到所需的数字信号进行输出,其中n为自然数。
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.第一对消单元将移相值270°与90°的数字信号相减,对偶次谐波进行消除,得到第一对消单元的第一路输出信号;
S302.第一对消单元将移相值180°与0°的数字信号相减,对偶次谐波进行消除,得到第一对消单元的第二路输出信号;
S303.第一对消单元将移相值315°与135°的数字信号相减,对偶次谐波进行消除,得到第一对消单元的第三路输出信号;
S304.第一对消单元将移相值225°与45°的数字信号相减,对偶次谐波进行消除,得到第一对消单元的第四路输出信号。
其中,所述步骤S4包括以下子步骤:
S401.第二对消单元将第一对消单元的第一路输出信号进行-90°移相,并将-90°移相得到的信号与第一对消单元的第二路输出信号相加,对4n+3次谐波进行消除,得到第二对消单元的第一路输出信号;
S402.第二对消单元将第一对消单元的第三路输出信号进行-90°移相,并将-90°移相得到的信号与第一对消单元的第四路输出信号相加,对4n+3次谐波进行消除,得到第二对消单元的第二路输出信号。
其中,所述步骤S5包括:
第三对消单元将第二对消单元的第二路输出信号进行-45°移相,并将-45°移相得到的信号与第二对消单元的第一路输出信号相加,消除8n+5次谐波,得到所需的数字信号进行输出。
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模块转换后再对多路信号进行数字对消,有效降低了ADC的谐波电平,减少了ADC自身产生的虚假信号。
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,一种基于数字对消的ADC谐波电平降低系统,包括功分移相网络、ADC模块和数字对消网络;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对消网络连接;
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;
所述数字对消网络,用于对ADC模块输出的信号进行数字对消,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;
在本申请的实施例中,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°。
在本申请的实施例中,所述数字对消网络包括:第一对消单元,用于对于ADC模块输出的八路信号进行数字对消,消除偶次谐波,得到四路数字信号;第二对消单元,用于对第一对消单元输出的四路信号进行数字对消,消除4n+3次谐波,得到两路数字信号;第三对消单元,用于对第二对消单元输出的两路信号进行数字对消,消除8n+5次谐波,得到所需的数字信号进行输出。如图2所示,该实施例中,所述第一对消单元包括四个减法器,第一个减法器将移相值270°与90°的数字信号相减,得到第一路输出信号;第二个减法器将移相值180°与0°的数字信号相减,得到第二路输出信号;第三减法器将移相值315°与135°的数字信号相减,得到第三路输出信号;第四个减法器将移相值225°与45°的数字信号相减,得到第四路输出信号;这四路数字信号即为消除偶次谐波后的数字信号;所述第二对消单元包括两路对消通道,每路对消通道包括一个-90°移相器和一个加法器;第一路对消通道中,由-90°移相器将第一对消单元的第一路输出信号进行移相,并由加法器将-90°移相器输出的信号与第一对消单元的第二路输出信号相加;第二路对消通道中,由-90°移相器将第一对消单元的第三路输出信号进行移相,并由加法器将-90°移相器输出的信号与第一对消单元的第四路输出信号相加。所述第三对消单元包括一个-45°移相器和一个加法器,由-45°移相器对第二路对消通道输出的信号进行移相;并由加法器将-45°移相器输出的信号与第一类对消通道输出的信号相加。
如图3所示,一种基于数字对消的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.数字对消网络中,第一对消单元对ADC模块输出的八路信号进行数字对消,消除偶次谐波,输出四路数字信号;
S4.数字对消网络中,第二对消单元对第一对消单元输出的四路信号进行数字对消,消除4n+3次谐波,输出两路数字信号,其中n为自然数;
S5.数字对消网络中,第三对消单元对第二对消单元输出的两路信号进行数字对消,消除8n+5次谐波,得到所需的数字信号进行输出,其中n为自然数。
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.第一对消单元将移相值270°与90°的数字信号相减,对偶次谐波进行消除,得到第一对消单元的第一路输出信号;
S302.第一对消单元将移相值180°与0°的数字信号相减,对偶次谐波进行消除,得到第一对消单元的第二路输出信号;
S303.第一对消单元将移相值315°与135°的数字信号相减,对偶次谐波进行消除,得到第一对消单元的第三路输出信号;
S304.第一对消单元将移相值225°与45°的数字信号相减,对偶次谐波进行消除,得到第一对消单元的第四路输出信号。
其中,所述步骤S4包括以下子步骤:
S401.第二对消单元将第一对消单元的第一路输出信号进行-90°移相,并将-90°移相得到的信号与第一对消单元的第二路输出信号相加,对4n+3次谐波进行消除,得到第二对消单元的第一路输出信号;
S402.第二对消单元将第一对消单元的第三路输出信号进行-90°移相,并将-90°移相得到的信号与第一对消单元的第四路输出信号相加,对4n+3次谐波进行消除,得到第二对消单元的第二路输出信号。
其中,所述步骤S5包括:
第三对消单元将第二对消单元的第二路输出信号进行-45°移相,并将-45°移相得到的信号与第二对消单元的第一路输出信号相加,消除8n+5次谐波,得到所需的数字信号进行输出。
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。
第一数字对消单元中,ADC_Signal_270°与ADC_Signal_90°相减的结果为:
该信号即为第一对消单元的第一路输出信号;
ADC_Signal_180°与ADC_Signal_0°相减的结果为:
该信号即为第一对消单元的第二路输出信号;
ADC_Signal_315°与ADC_Signal_135°相减的结果为:
该信号即为第一对消单元的第三路输出信号;
ADC_Signal_225°与ADC_Signal_45°相减的结果为:
该信号即为第一对消单元的第四路输出信号;
可以看出,ADC_Signal_270°与ADC_Signal_90°相减、ADC_Signal_180°与ADC_Signal_0°相减、ADC_Signal_315°与ADC_Signal_135°相减、ADC_Signal_225°与ADC_Signal_45°相减可以消除偶次谐波;
第二数字对消单元中,ADC_Signal_270°与ADC_Signal_90°相减后,移相-90°,其信号变为:
加上ADC_Signal_180°与ADC_Signal_0°的相减结果,输出的信号为:
该信号即为第二对消单元的第一路输出信号;
ADC_Signal_315°与ADC_Signal_135°相减后,移相-90°,其信号变为:
加上ADC_Signal_225°与ADC_Signal_45°的相减结果,输出的信号为:
该信号即为第二对消单元的第二路输出信号;
可以看出,在第二对消单元中,已经实现了4n+3次谐波消除。
第三对消单元中,将第二对消单元的第二路输出信号进行-45°移相,并将-45°移相得到的信号与第二对消单元的第一路输出信号相加:
可以看出,在第三对消单元中,实现了8n+5次谐波的消除,得到了基波信号进行输出。
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模块转换后再对多路信号进行数字对消,有效降低了ADC的谐波电平,减少了ADC自身产生的虚假信号。
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 (10)
1.一种基于数字对消的ADC谐波电平降低系统,其特征在于:包括功分移相网络、ADC模块和数字对消网络;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对消网络连接;
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;
所述数字对消网络,用于对ADC模块输出的信号进行数字对消,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对消的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2所述的一种基于数字对消的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3所述的一种基于数字对消的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所述的一种基于数字对消的ADC谐波电平降低系统,其特征在于:所述数字对消网络包括:
第一对消单元,用于对于ADC模块输出的八路信号进行数字对消,消除偶次谐波,得到四路数字信号;
第二对消单元,用于对第一对消单元输出的四路信号进行数字对消,消除4n+3次谐波,得到两路数字信号;
第三对消单元,用于对第二对消单元输出的两路信号进行数字对消,消除8n+5次谐波,得到所需的数字信号进行输出。
6.根据权利要求1~5所述的一种基于数字对消的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.数字对消网络中,第一对消单元对ADC模块输出的八路信号进行数字对消,消除偶次谐波,输出四路数字信号;
S4.数字对消网络中,第二对消单元对第一对消单元输出的四路信号进行数字对消,消除4n+3次谐波,输出两路数字信号,其中n为自然数;
S5.数字对消网络中,第三对消单元对第二对消单元输出的两路信号进行数字对消,消除8n+5次谐波,得到所需的数字信号进行输出,其中n为自然数。
7.根据权利要求6所述的一种基于数字对消的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°。
8.根据权利要求7所述的一种基于数字对消的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.第一对消单元将移相值270°与90°的数字信号相减,对偶次谐波进行消除,得到第一对消单元的第一路输出信号;
S302.第一对消单元将移相值180°与0°的数字信号相减,对偶次谐波进行消除,得到第一对消单元的第二路输出信号;
S303.第一对消单元将移相值315°与135°的数字信号相减,对偶次谐波进行消除,得到第一对消单元的第三路输出信号;
S304.第一对消单元将移相值225°与45°的数字信号相减,对偶次谐波进行消除,得到第一对消单元的第四路输出信号。
9.根据权利要求8所述的一种基于数字对消的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S4包括以下子步骤:
S401.第二对消单元将第一对消单元的第一路输出信号进行-90°移相,并将-90°移相得到的信号与第一对消单元的第二路输出信号相加,对4n+3次谐波进行消除,得到第二对消单元的第一路输出信号;
S402.第二对消单元将第一对消单元的第三路输出信号进行-90°移相,并将-90°移相得到的信号与第一对消单元的第四路输出信号相加,对4n+3次谐波进行消除,得到第二对消单元的第二路输出信号。
10.根据权利要求9所述的一种基于数字对消的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S5包括:
第三对消单元将第二对消单元的第二路输出信号进行-45°移相,并将-45°移相得到的信号与第二对消单元的第一路输出信号相加,消除8n+5次谐波,得到所需的数字信号进行输出。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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