我們一般使用連續(xù)波(CW) 信號(hào)來描述高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)。這樣做的原因是：1）就ADC 而言，CW 信號(hào)更易于通過CW 生成器和窄帶通濾波器無噪生成；2）就DAC 而言，CW 信號(hào)更容易分析；3）它們具有許多標(biāo)準(zhǔn)參考測(cè)試，可在各種器件之間清楚地比較。然而，大多數(shù)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)都將高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器用于采樣調(diào)制波形。彌合基于CW 測(cè)量的各種規(guī)范和調(diào)制信號(hào)的系統(tǒng)要求之間存在的差異具有一定的挑戰(zhàn)。

CW 信號(hào)和調(diào)制信號(hào)之間存在兩種差異，會(huì)影響高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的行為。首先，CW 信號(hào)沒有帶寬——能量被限定在某個(gè)單一頻率；而調(diào)制信號(hào)有帶寬，能量分布于某個(gè)頻率范圍。其中的一個(gè)結(jié)果便是CW 信號(hào)失真在另一個(gè)頻率引起CW 諧波，而調(diào)制信號(hào)失真引起該信號(hào)之外更寬頻率范圍的諧波和交叉調(diào)制：二次諧波2x、三次諧波3x 等。在帶寬與調(diào)制信號(hào)相同的某個(gè)頻段能量的傳播帶來更低完整度的失真能量。

其次，大多數(shù)調(diào)制信號(hào)（只有如GSM 中使用的GMSK 等調(diào)制方案除外）均是對(duì)振幅進(jìn)行調(diào)制，其產(chǎn)生比最大功率要低的平均功率。為了對(duì)比方便，CW 信號(hào)的功率恒定。圖1 顯示了存在的差異，其表明了調(diào)制長期演進(jìn)(LTE) 信號(hào)的功率與時(shí)間的對(duì)比關(guān)系。平均功率約為最大功率的7%，即比最大功率低11 dB。

圖1調(diào)制LTE 信號(hào)的功率與時(shí)間的對(duì)比關(guān)系

大多數(shù)器件中，諧波失真結(jié)果隨信號(hào)功率增加而增加。例如，信號(hào)功率每增加1dB，三階諧波結(jié)果便增加3dB。因此，相比較低平均功率的調(diào)制信號(hào)，最大功率的CW 信號(hào)具有更加明顯的失真。圖2描述了這種情況，其將最大功率的CW 信號(hào)三階諧波失真同調(diào)制LTE 信號(hào)進(jìn)行了對(duì)比。所用失真模型是一個(gè)簡單的多項(xiàng)式：

Vout = Vin + coeff*Vin³

其中，諧波失真系數(shù)coeff為任意選取，旨在說明巨大的失真量。

CW 信號(hào)生成CW 信號(hào)以下三階失真結(jié)果42 dB，而LTE 信號(hào)生成LTE 信號(hào)以下三階失真結(jié)果56 dB。請(qǐng)注意，圖2所示功率已被標(biāo)準(zhǔn)化為每個(gè)信號(hào)的最大功率。

圖2諧波失真CW 和調(diào)制LTE 信號(hào)

    因此，使用最大功率CW 信號(hào)來估算我們理論器件中調(diào)制LTE 信號(hào)的諧波失真將LTE 信號(hào)失真高估算了14 dB。

    什么是更精確的CW 測(cè)試呢？一次CW 測(cè)試永遠(yuǎn)都無法捕獲完全一樣的調(diào)制信號(hào)效果，而調(diào)制信號(hào)失真取決于信號(hào)功率的統(tǒng)計(jì)分布。在我們的例子中，一個(gè)最大功率以下–7 dB的CW 信號(hào)會(huì)產(chǎn)生與LTE 信號(hào)相同的三次諧波失真水平（請(qǐng)參見圖2）。由于調(diào)制LTE 信號(hào)的平均功率為最大功率或者峰值功率以下~11 dB，這相當(dāng)于將CW 信號(hào)功率設(shè)置為調(diào)制信號(hào)平均功率以上4 dB。

    對(duì)調(diào)制信號(hào)性能進(jìn)行更精確評(píng)估的一個(gè)快速法則是使用調(diào)制信號(hào)峰值功率與平均功率的dB 比，然后設(shè)置CW 功率為最大功率以下2/3。例如，如果調(diào)制信號(hào)PAR 為6dB，則應(yīng)將CW 信號(hào)設(shè)置為最大功率以下-4 dB，然后測(cè)得相對(duì)于信號(hào)功率的諧波失真。這種法則對(duì)各種調(diào)制信號(hào)類型（例如：OFDM、WCDMA 和QAM 等）都很有效。

下次，我們將討論更多詳情，敬請(qǐng)期待。

參考文獻(xiàn)

    如欲了解數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的更多詳情，敬請(qǐng)?jiān)L問：www.ti.com.cn/dataconverters。

作者簡介

    Robert Keller現(xiàn)任高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)與應(yīng)用經(jīng)理。他在無線基礎(chǔ)架構(gòu)通信、測(cè)試與測(cè)量以及軍用系統(tǒng)的高速產(chǎn)品技術(shù)支持方面擁有長達(dá)9 年的工作經(jīng)驗(yàn)。他畢業(yè)于圣路易斯華盛頓大學(xué)(Washington University, St. Louis)，獲物理與數(shù)學(xué)學(xué)士學(xué)位，后又畢業(yè)于斯坦福大學(xué)(Stanford University)，獲應(yīng)用物理學(xué)博士學(xué)位。他擁有10 項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)與傳感器應(yīng)用美國專利。