射频人员眼中的ADC

作为两者皆有涉猎的射频人员，我想说，其实如果射频人员做，对射频系统的简化，是有帮助的。

                                               (1) ADC的噪声系数

做射频系统时会想，ADC前面的链路增益到应该是多少呢？是就假设到ADC前端的功率要到0dBm，然后就利用灵敏度和0dBm之间的差值，来算出链路的增益？可是实际上链路需要这么大的增益么？

个人认为是不需要的。

只要求出ADC的噪声系数，然后根据噪声系数级联公式，就可以很简便的得到链路增益。

链路增益只要能抑制住ADC的噪声系数，使其不要对整个系统的噪声系数造成恶化，就可以了。增益太高，反而会影响抗干扰性能。

那么怎样来计算ADC的噪声系数呢？

以AD6676为例，手册上直接给出了噪声系数以及噪声谱密度公式，这就很简单了。

但是如果手册上光给出噪声谱密度，我们能不能推出噪声系数呢，答案是可以。我们知道噪声系数的定义可以用NF=Nout/(Nin*G)来表示，而对于ADC而言，G=1，所以NF=Nout/Nin。其dB形式，为NF(dB)=噪声谱密度-热噪声。

手册上指出AD6676的噪声系数是13dB，噪声谱密度为-159dBFS/Hz。dBFS和dBc类似，都是一个相对值，dBFS是相对于ADC的满量程输入信号的功率而言，而dBc是相对于载波功率功率而言。

从手册上可知，AD6676的满量程输入为-2dBm。所以AD6676的噪声谱密度为-161dBm/Hz。热噪声为-174dBm/Hz，可以看到NF=(-161)-(-174)=13dB。完全吻合。

那如果手册上只给出信噪比，可不可以推出噪声系数呢，答案也是可以的。

噪声系数还有种定义，即NF=SNRin/SNRout，其dB形式为dB(NF)=dB(SNRin)-dB(SNRout)。一般ADC给出的SNR指标，都是在带宽为fs/2下，接近满量程输入时测得的。所以dB(SNRin)=P_FS(dBm)-(-174dBm/Hz+10log(fs/2))。而ADC给出的SNR即是SNRout。即可求出NF。

有人会问，如果我通过ADC输入端滤波器或者后续的基带数字滤波器，使得BW(上面是fs/2)减小，SNRout提高了，那我NF是不是也提高了呢？

答案是否定的，因为，BW减小，那换算出来的dB(SNRout)也跟着提高了。

 ADC的噪声系数知道了，假设射频前端的噪声系数为N1，增益为G1，ADC的噪声系数为N2。则整机的噪声系数为N=N1+(N2-1)/G1。

根据此式以及整机要求的噪声系数，即可估算出射频链路所需增益。

(2) 无杂散动态范围

 做射频链路方案时，ADC的另一个指标，也需要我们关注，那就是无杂散动态范围(SFDR)。

 ADC的SFDR，定义为信号功率与最高杂散功率的比值，如图1所示，主要是衡量ADC同时输入大小信号时，对小信号的识别能力。其有两种单位，分别为dBc和dBFS。dBc是相对于载波功率而言，dBFS是相对于满量程信号而言。

图1 SFDR的定义

SFDR对于射频前端方案的影响则主要表现为射频链路中滤波器对干扰信号的抑制度。假设，ADC的SFDR能达到90dBFS，以AD6672为例，如图2所示。

 图2 当输入频率为30.1MHz时单音FFT

当输入信号功率为-1dBFS时，SFDR为88dBc，即当输入功率为7.84dBm时，最高杂散功率为-80.16dBm。该杂散可能落在有用信号带宽内或外。

假设输出解调信噪比为SNR dB，ADC的最高杂散功率为Pspur dBm，整个链路(至ADC输出端)的带内噪声为Pnoise dBm.若ADC的最高杂散功率落在有用信号带宽内时，则要求有用信号至ADC输入端的功率比(Pspur+Pnoise)高SNRdB；若ADC落在有用信号带宽外，则没有影响，因为后面的数字滤波器会将其滤除，但需要保证到ADC输入端的功率不会使ADC饱和。通常前期估算的时候，按照最差情况考虑，即假设ADC的杂散落在有用信号带宽内。

 假设干扰信号的功率为P dBm，则其经过前端链路，包括放大和滤波后，其经过ADC时产生的spur的功率需满足上述要求。据此，可以粗略估算前端链路对干扰信号的抑制度。