射頻信號模數轉換方法技術

本發明專利技術提供了一種射頻信號模數轉換方法，其包括以下步驟：步驟一，將被采樣信號的電平范圍劃分為若干個電平區域，若干個采樣電路的電平范圍與所述電平區域匹配，步驟二，某個采樣電路基于預定限幅和預定參考電平確定被采樣信號的電平的特定電平區域，步驟三，所述若干個采樣電路基于采樣時鐘同步對所述若干個電平區域和所述預定參考電平進行采樣。本發明專利技術采用多片ADC芯片，顯著擴大了模擬?數字變換器的動態范圍，實現無線通信接收射頻信號直接數字化，同時還提高了分辨率，采用多片ADC芯片組成模擬?數字變換器，操作簡單易實現。

RF signal analog to digital conversion method

The present invention provides a method for converting RF analog signals, which comprises the following steps: step one, will be sampled signal level range divided into several regional level, several level range sampling circuit and the level of regional matching, step two, a sampling circuit specific level, the sampled signal level to determine the predetermined limiting and a predetermined reference level based on step three, the number of sampling circuit based on sampling clock synchronization of the plurality of regional level and the predetermined reference level of sampling. The invention adopts a plurality of ADC chip, greatly expand the dynamic range of analog to digital converter, wireless communication receiving RF signal digitization, but also improve the resolution, using multi chip ADC chip analog to digital converter, the operation is simple and easy to realize.

【技術實現步驟摘要】
射頻信號模數轉換方法
本專利技術涉及一種無線通信
，具體地，涉及一種射頻信號模數轉換方法。
技術介紹
射頻數字化是各種無線電設備的發展趨勢，將可編程和重新配置功能擴展到射頻前端，是實現無線電設備智能化的重要方面。高速模擬-數字(A/D)變換器是射頻數字化的核心部件。近兩年來，隨著現代深亞微米技術的應用，出現了多種模擬-數字(A/D)變換器結構，例如，Σ△結構和管狀結構。Σ△結構A/D變換器的優勢在于能提供較大的動態范圍和高線性度，但變換速度有限；管狀A/D變換器能實現最高的變換速率，但分辨率只能限于13～14位。A/D變換器的發展需要通過優化結構、采用先進的校準電路和糾錯算法，以及采用光采樣實現更高的分辨率和變換速率。在無線通信領域，大多數通信信號是帶寬有限的，因此，通過帶通采樣技術進行射頻數字化是一種可行方法，而A/D變換器的動態范圍成為限制射頻數字化的主要因素。鑒于上述情況，如何實現無線通信接收射頻信號直接數字化，提高分辨率成為目前亟待解決的問題之一。
技術實現思路
針對現有技術中的缺陷，本專利技術的目的是提供一種射頻信號模數轉換方法，其采用多片ADC芯片，顯著擴大了模擬-數字(A/D)變換器的動態范圍，實現無線通信接收射頻信號直接數字化，同時還提高了分辨率，采用多片ADC芯片組成模擬-數字(A/D)變換器，操作簡單易實現。根據本專利技術的一個方面，提供一種射頻信號模數轉換方法，其特征在于，其包括以下步驟：步驟一，將被采樣信號的電平范圍劃分為若干個電平區域，若干個采樣電路的電平范圍與所述電平區域匹配；步驟二，某個采樣電路基于預定限幅和預定參考電平確定被采樣信號的電平的特定電平區域；步驟三，所述若干個采樣電路基于采樣時鐘同步對所述若干個電平區域和所述預定參考電平進行采樣。優選地，所述電平范圍均分為四個電平區域，所述采樣電路為四個，每個采樣電路包括兩個采樣芯片，一個采樣芯片對被采樣信號對應電平區域采樣，另一個采樣芯片對參考電平采樣，對參考電平的采樣用于誤差的校正處理。優選地，所述采樣芯片基于輸入信號同步對所述芯片電平范圍和所述預定參考電平進行采樣時，瞬時電平的值為所述參考電平的值與所述采樣芯片的輸出值的和。優選地，所述采樣芯片采用時為并行工作。優選地，所述采樣芯片為模數轉換芯片，所述采樣芯片組成模擬-數字變換器。與現有技術相比，本專利技術具有如下的有益效果：本專利技術采用多片ADC芯片，顯著擴大了模擬-數字(A/D)變換器的動態范圍，實現無線通信接收射頻信號直接數字化，同時還提高了分辨率。采用多片ADC芯片組成模擬-數字(A/D)變換器，操作簡單易實現。附圖說明通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本專利技術的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：圖1為本專利技術實施例提供的射頻信號模數轉換的方法的流程圖。圖2為本專利技術實施例提供的擴展動態范圍多芯片AD采樣電平區域劃分的示意圖。圖3為本專利技術實施例提供的擴展動態范圍多芯片AD采樣原理的示意圖。圖4為本專利技術實施例提供的改進的采樣電路的示意圖。具體實施方式下面結合具體實施例對本專利技術進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本專利技術，但不以任何形式限制本專利技術。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本專利技術構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本專利技術的保護范圍。射頻數字化是各種無線電設備的發展趨勢，高速模擬-數字(A/D)變換器是射頻數字化的核心部件。就軟件無線電系統而言，在天線或預放大之后對寬帶RF信號進行數字化，通過軟件來完成所有的濾波、解調和其他操作。去除了傳統模擬體制的所有中頻處理的本振、混頻和濾波電路，不僅使元件數量顯著減少，而且數字信號處理可以實現無線電系統的中心頻率和處理帶寬重構，同一無線電設備可工作在寬頻段并可處理不同的業務。向真正的軟件無線電系統演進，實現全數字化接收機具有很大的優勢，主要包括：去掉了模擬本振、混頻和濾波電路，降低系統成本；增強溫度穩定性；保證良好的I、Q正交性；數字濾波器具有出色的頻率選擇特性；可利用豐富的軟硬件信號處理算法；具備數據存儲和事后分析處理能力等。這些優勢推動數字化不斷靠近射頻前端。就目前的技術發展水平，射頻數字化所采用的寬帶A/D變換器已達到14bit/600NHz或16bit/300NHz的水平，已能夠滿足軟無線電在中頻進行A/D變換，實現中頻數字信號處理的需要，但目前還很難實現在寬頻段射頻頻段直接A/D變換。限制無線通信接收射頻信號直接數字化的因素主要有兩點：一是A/D變換器的采樣率，對于500MHz～2000MHz射頻信號，采樣率一般要在1GHz和5GHz之間；二是要求A/D變換器的動態范圍大，滿足通信接收數字信號處理的動態范圍要求100dB～120dB，也就是說A/D變換器的分辨率為17bit～20bit。射頻直接采樣對A/D變換器既要求采樣速率高，又要分辨率高。目前，主流A/D變換器尚難滿足要求，可以通過采用多片ADC芯片來提高A/D變換器的性能。像寬帶實時頻譜分析儀、寬帶數字示波器，為了提高A/D變換器的性能，通常采用的方法是，采用較低速的高分辨率ADC器件，在時間域擴展，采用多個分相時鐘驅動多片ADC芯片，達到提高A/D變換器采樣速率的目標。例如，采用500MHz的14bit分辨率的ADC芯片，通過40個分相時鐘驅動40片ADC芯片，就可以實現等效20GHz采樣率。配合寬帶高速采樣保持電路，就可以實現寬帶高速采樣。對于通信的射頻直接數字化需求，A/D變換器的分辨率要求達到18～20bit。如果采用上述方法，即采用18bit分辨率ADC器件，采用多個分相時鐘驅動多片ADC芯片，達到提高A/D變換器采樣速率的目標。當前，18bit分辨率的ADC芯片采樣速率只能達到1～2兆赫茲，如果要達到300MHz采樣率，則需要多達150片以上的ADC芯片。這樣規模的電路模塊設計將非常復雜，以至于難以實現。基于上述情況，如圖1所示，本專利技術射頻信號模數轉換方法包括以下步驟：步驟S1，將被采樣信號的電平范圍劃分為若干個電平區域，若干個采樣電路的電平范圍與所述電平區域匹配；步驟S2，某個采樣電路基于預定限幅和預定參考電平確定被采樣信號的電平的特定電平區域；步驟S3，所述若干個采樣電路基于采樣時鐘同步對所述若干個電平區域和所述預定參考電平進行采樣。所述步驟S1中，所述將電平范圍劃分為若干電平區域包括將所述電平范圍均分為所述電平區域，具體實施過程中，所述采樣芯片為四個，每個采樣電路包括兩個采樣芯片，一個采樣芯片對被采樣信號對應電平區域采樣，另一個采樣芯片對參考電平采樣，對參考電平的采樣用于誤差的校正處理。所述步驟S3中，所述采樣芯片基于輸入信號同步對所述芯片電平區域和所述預定參考電平進行采樣時，瞬時電平的值為所述參考電平的值與所述采樣芯片的輸出值的和，所述采樣芯片采用時為并行工作，所述采樣芯片為ADC芯片，所述采樣芯片組成A/D變換器。本專利技術的工作原理如下：本專利技術的技術方案采用16bit分辨率300MHz的ADC器件，在幅度域擴展，使其在不同的參考電平下工作，達到擴展ADC采樣動態范圍的目的，只需采用4片16bit分辨率300MHz的ADC器件，另加4片對參考電平進行采樣的16bit分辨率10本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種射頻信號模數轉換方法，其特征在于，其包括以下步驟：步驟一，將被采樣信號的電平范圍劃分為若干個電平區域，若干個采樣電路的電平范圍與所述電平區域匹配；步驟二，某個采樣電路基于預定限幅和預定參考電平確定被采樣信號的電平的特定電平區域；步驟三，所述若干個采樣電路基于采樣時鐘同步對所述若干個電平區域和所述預定參考電平進行采樣。

【技術特征摘要】
1.一種射頻信號模數轉換方法，其特征在于，其包括以下步驟：步驟一，將被采樣信號的電平范圍劃分為若干個電平區域，若干個采樣電路的電平范圍與所述電平區域匹配；步驟二，某個采樣電路基于預定限幅和預定參考電平確定被采樣信號的電平的特定電平區域；步驟三，所述若干個采樣電路基于采樣時鐘同步對所述若干個電平區域和所述預定參考電平進行采樣。2.根據權利要求1所述的射頻信號模數轉換方法，其特征在于，所述電平范圍均分為四個電平區域，所述采樣電路為四個，每個采樣電路包括兩個采樣芯片，一個采樣芯片對被采樣...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊成，
申請(專利權)人：中國電子科技集團公司第五十研究所，
類型：發明
國別省市：上海,31