7 実践的な例：デシメーションによる周波数計画

ADC でのデシメーションを使用すると、周波数計画プロセスが簡素化されます。サンプリング レートを下げると、目的の帯域幅が実質的に狭くなるからです。デシメーションは、スペクトルのより狭い部分に選択的に焦点を当てるものと考えてください。より狭い帯域に焦点を合わせることで、不要な高調波やスプリアスの多くが目的の通過帯域から外れて落ちることになり、結果的にフィルタリングされます。以下の例では、ADC3669 を使用して、周波数計画時のデシメーションの違いを示しています。図 5 に、16384 ポイントのFFTサイズを使用して ADC がデシメーションを実行していない従来のスペクトル キャプチャを示します。不要な高調波が帯域内にあり、パフォーマンスに悪影響を及ぼしていることがわかります。

これらの高調波は、ADC からの付加ノイズまたは何らかの外部アナログ周波数であることが考えられます。ADC が実数デシメーション モードで、デシメーション係数が 2 の例を、図 6 に示します。望ましくない高調波スプリアスが帯域外に落ち、デシメーション フィルタでフィルタ処理されて除去されることがわかります。プロセスゲインにより、+3dB の改善が追加されていることに注意してください。

さらに FFT の分解能帯域幅は実際には 2 分の 1 に低減されますFFT計算で同じポイント数を維持するからですこれにより、アナログ周波数をより近いビンに分解できます。これまでは実数のデシメーションについてのみ説明してきました周波数シフトなしでデータのフィルタリングを実行しますあなたの関心の信号がデシメーションするたびに FS/4 未満のどこかに落ちるならば、実数デシメーションは素晴らしいです。ただし、この範囲外の信号をデシメーションする場合はどうすればよいでしょうか。関心のある信号は多くの場合、ゼロ周波数 (ベースバンド) ではなく、ある程度の中間周波数を中心にします。ここでは複雑なデシメーションが行われます。ADC3669 などの新しいデジタル機能を持つ ADC では、複雑な DDC 段に NCO ミキサが組み込まれています。目的の信号を NCO 周波数と混合すると、デシメーションの前に信号がベースバンドにシフトされ、デバイスの帯域幅内にある任意の場所で、デシメーション機能の利点を活用できます。

図 7 に、複素数間引きモードでの ADC3669 のキャプチャを示します。このとき、デシメーション係数 64 を使用して FFTが 8192 ポイントを使用して計算されると、実効サンプリング帯域幅は 7.8125 MHz が得られます。入力周波数は 70MHz、NCO 周波数は 71MHz です。信号が NCO 周波数と混合されると、信号はベースバンドにシフトし、約 1MHz のトーンが得られます。

ADC3669 は、最大 32768 のデシメーション係数 (デシメーション) で狭帯域をキャプチャできます。この値は、高密度の RF 帯域や狭いチャネル間隔を使用するアプリケーションに役立ちます。このような高いファクターでデシメーションすると、関心のある信号を拡大し、事実上すべてのものをフィルタリングして除去できます。ADC3669 のような最新の ADC が実現するデシメーション ファクタの範囲を活用すると、不要なスプリアスを除外しやすくなるため、周波数計画でフレキシビリティを高めることができます。図 8 に、8192 FFTポイントを使用して計算した 16384 のデシメーション係数によるキャプチャを示します。この結果、分解能帯域幅は 3.726Hz になります。スプリアスが基本波から数千ヘルツ以内にある場合でも高いデシメーション レートで簡単にフィルタリングで除外できます

NCO 周波数は入力信号より 4kHz 低いため、ダウン変換された信号は正の周波数オフセットで現れます。この ADC は、このデシメーション モードと 500MSPS の動作を実現しているほか、プログラマブルな NCO (数値制御発振器) 周波数から 30.517kHz の範囲で信号をサンプリングできます。