8. 射频数据转换器：示例接收器架构
8.1 示例1：奈奎斯特一区，射频直采
在本例中，使用4Gsps的RF-ADC采样率，模拟RF信号占据奈奎斯特一区的频谱，因此RF- ADC可以直接将其数字化如图10.2(a)所示。信号频带的频率范围为400 - 700 MHz，中心频率为 550 MHz。
8.1.1 等效正交混频器和复混频器架构
图8.1(a)为实信号正交混频器形式的射频直采接收器架构框图，图8.1(b)为同一射频直采接收器的复混频器形式。图8.1的接收机中，第一级进行RF模拟信号的调整，包括一些RF增益和抗混叠滤波器，这两个组件都位于RFSoC器件的外部。抗混叠滤波器滤除奈奎斯特二区内所不想要的2GHz以上的分量。图8.2(a)中的虚线展示了通过奈奎斯特一区的低通滤波器的幅度响应。
低通抗混叠滤波器的输出作为采样率为4Gsps的RF-ADC的输入，输出如图8.2(b)实信号，该信号随后被输入到混频器中。混频后的正频谱移到了基带，复频谱则以-1100MHz为中心。图8.1(a)与(b)中的架构完全等效，(a)中的混频器工作在R2C模式下时分别在输出处显示为实分量和虚分量。
8.1.2 混合目标射频信号到复基带
8.1.3 对混频器输出进行抽取
最后的低通抽取滤波器链将信号低通滤波到250MHz，并以8倍的倍数将采样率从4GHz降至500MHz如图8.2(d)所示。这个射频直采接收器之后，单独的I和Q信号随后被传递到PL用于下一阶段的处理。
8.1.4 接收频带翻转
8.2 示例2：奈奎斯特二区，射频直采
本示例考虑3到3.5GHz之间的感兴趣信号，同样使用采样率为4Gsps的RF-ADC。该信号在奈奎斯特二区，仍可以由RF-ADC直接数字化，因此可以使用射频直采架构。该接收机的框图如图8.3所示，其中展示了实信号路径正交混频器、复混频器以及各种滤波级和抽取级。
8.2.1 使用带通滤波器选择奈奎斯特二区
首先，模拟射频带通滤波器通过奈奎斯特二区，衰减奈奎斯特一区及三区以上的频率，如图8.3所示。之后由RF-ADC对信号进行采样，并且奈奎斯特二区的信号将作为采样过程的结果混叠到奈奎斯特一区。此时与原始信号相比，频谱将发生翻转，如图8.4(b)所示。图8.4(b)展示了RF-ADC输出端的实双边信号频谱。
8.2.2 混合目标射频信号到复基带
如图8.3(c)所示，可以将感兴趣的信号与混频器中750MHz的信号混合将信号转移到基带。
8.2.3 对混频器输出进行抽取
本例中信号带宽比上例更宽，因此需要更高的采样率，并选择较低的下采样因子4，这意味着I/Q样本以更高的速率被传输到PL进行进一步处理。抽取级的低通滤波至500MHz截止，以1.25GHz为中心的图像滤除。得到如图10.4(d)所示的基带信号。
8.3 示例3：奈奎斯特一区，模拟中频阶段
示例三中，希望接收一个范围为5.8到5.9GHz的QAM生成的信号。该范围内的射频频率不能由RF-ADC直接数字化，因此需要在RFSoC外部包含从射频到中频的模拟本地振荡器混频器的前一级。
8.3.1 模拟混频到中频
图8.5展示了通过中频级在5.8至5.9GHz范围内对信号进行数字化处理的架构。图8.6(a)展示了以5.85GHz为中心的感兴趣的射频信号。首先用合适的射频模拟带通滤波器将其隔离。使用工作频率为5.5GHz的射频到中频模拟本地振荡器将信号变到中频，如图8.5所示。因此，出现在RF-ADC奈奎斯特一区的频带的中心频率为：
频率范围转换到250MHz到350MHz，如图8.6(b)所示。
8.3.2 对奈奎斯特一区的中频信号进行采样
将混频到奈奎斯特一区的中频的信号用低通滤波器去除高频，再用4Gsps的RF-ADC对信号进行数字化。图8.6(c)中展示了以300MHz为中心的数字信号两侧对称频谱。将频谱向左移动以将上层频谱混合到基带，产生图8.6(d)中的复频谱。从中频到基带的解调使两侧频谱的频率下降了300 MHz，使得目标信号占据了-50 ~ 50 MHz的频率范围，而负频谱占据了-650 ~ -550 MHz的频率范围，如图8.6(d)所示。
8.3.3 对混频器输出进行抽取
在复混频器之后，信号通过低通滤波和10倍降采样来抽取，产生如图8.6(e)所示的最终基带信号，采样率为400MHz。并传递到PL级进行进一步的DSP处理。
来源：威视锐科技
