7 실제 환경에서의 예: 데시메이션을 사용한 주파수 계획

ADC에서 데시메이션 기능을 사용하여 샘플링 속도를 줄이면 관심 대역폭을 효과적으로 좁힐 수 있어 주파수 계획 프로세스가 간소화됩니다. 데시메이션은 스펙트럼의 좁은 부분을 선택하여 초점을 맞추는 것으로 생각하면 됩니다. 더 좁은 대역에 집중하면 원치 않는 고조파나 스퍼가 관심 통과 대역 밖으로 밀려나 필터링되어 제외됩니다. 다음 예에서는 ADC3669를 사용하여 주파수 계획 시 데시메이션이 만들어내는 차이를 보여줍니다. 그림 5은(는) 16384 포인트의 FFT 크기를 사용하여 ADC가 데시메이션을 수행하지 않을 때 기존의 스펙트럼 캡처를 보여줍니다. 원치 않는 고조파가 대역에 있고 성능에 부정적인 영향을 준다는 것을 알 수 있습니다.

이러한 고조파는 ADC 또는 일부 외부 아날로그 주파수에 의한 가산 잡음일 수 있습니다. 그림 6은(는) ADC가 실제 데시메이션 모드이고 데시메이션 인수로 2를 사용한 경우의 예를 보여줍니다. 이제 원치 않는 고조파 스퍼가 대역에서 떨어져서 데시메이션 필터에 의해 필터링되어 제외되는 것을 볼 수 있습니다. 프로세스 게인으로 +3dB가 추가로 개선됩니다.

또한 FFT 계산에도 동일한 인수를 유지하므로 FFT의 해상도 대역폭도 실제로 2배 감소합니다. 이는 아날로그 주파수를 더 가까운 빈으로 해석하는 데 도움이 됩니다. 지금까지는 주파수 변화 없이 데이터를 필터링하는 실제 데시메이션에 대해서만 이야기했습니다. 실제 데시메이션은 데시메이션을 할 때마다 관심 신호가 Fs/4 이하로 떨어질 경우 유용합니다. 하지만 이 범위를 벗어나는 신호를 데시메이션을 하려면 어떻게 해야 할까요? 관심 신호는 보통 제로 주파수(베이스밴드)가 아니라 중간 주파수에 몰려 있습니다. 바로 이런 경우에 복합 데시메이션을 수행해야 합니다. ADC3669와 같이 최신 디지털 기능을 갖춘 ADC는 복합 DDC 단계에 NCO 믹서를 통합합니다. 관심 신호를 NCO 주파수와 혼합하면 데시메이션 전에 신호를 베이스밴드로 이동시켜, 장치 대역폭 내 어느 곳에서든 신호 데시메이션의 이점을 활용할 수 있습니다.

그림 7은(는) ADC3669를 사용한 복합 데시메이션 모드에서 데시메이션 인수가 64일 경우의 결과를 보여줍니다. 8192 포인트를 사용하여 FFT를 계산할 때 7.8125MHz라는 유효 샘플링 대역폭이 얻어집니다. 입력 주파수는 70MHz이고 NCO 주파수는 71MHz입니다. 신호가 NCO 주파수와 혼합되면 신호가 베이스밴드로 이동해 약 -1MHz에서 톤이 발생합니다.

ADC3669는 최대 32768의 데시메이션 인수로 좁은 대역을 캡처할 수 있어, 고밀도 RF 대역 또는 정밀한 채널 간격을 가진 애플리케이션에 유용합니다. 이렇게 높은 인수로 데시메이션하면 관심 신호를 확대하고 거의 모든 것을 필터링하여 제외할 수 있습니다. ADC3669와 같은 최신 ADC에서 제공하는 데시메이션 인수는 원치 않는 스퍼를 훨씬 쉽게 필터링할 수 있기 때문에 주파수 계획에서 더 유연하게 사용할 수 있습니다. 그림 8은(는) 데시메이션 인수 16384로 8192 FFT 포인트를 사용하여 계산된 캡처를 보여줍니다. 결과적으로 해상도 대역폭은 3.726Hz입니다. 스퍼가 기본 대역인 수천 헤르츠 내에 있더라도 높은 데시메이션 비율로 손쉽게 필터링할 수 있습니다.

NCO 주파수가 입력 신호보다 4kHz 낮기 때문에 하향 변환된 신호가 양의 주파수 오프셋으로 나타납니다. 500MSPS에서 이 데시메이션 모드가 작동하는 동안 이 ADC는 프로그래밍 가능한 NCO 주파수 주변에서 30.517kHz 범위 내의 신호를 샘플링할 수 있습니다.