数字信道化技术中ADC的性能分析

摘要：在卫星通信系统中，数字信道化技术的应用越来越广泛，而模数转换器(ADC)作为数字信道化器前端不可缺少的一部分起着至关重要的作用。基于ADC基本原理和性能，仿真分析了在ADC量化位数不同的条件下，ADC对数字已调信号解调性能的影响。
关键词：卫星通信；数字信道化；模数转换器

0 引言
当今，通信技术飞速发展。由于数字通信具有抗干扰能力强、信道差错可通过编码控制、通信设备易于集成化、易于对信号进行加密处理、易于与各种数字终端实现对接等特点，数字通信技术发展势头强劲。在卫星通信领域亦是如此，早期的卫星转发器基本上都是采用透明转发器。随着卫星通信技术软硬件的不断发展更新，星上处理转发器逐渐得到人们的青睐，尤其在军事活动中应用较为广泛。作为数字设备前端不可缺少的重要器件，模数转换器(ADC)在卫星有效载荷的应用中发挥着至关重要的作用，它将中频模拟信号转变为可进行各种处理的数字信号。在某种程度上说，ADC的性能好坏直接影响着星上处理转发器性能的发挥。因此，研究ADC对多路数字已调信号性能的影响具有重要的理论和现实意义。

1 信道化技术
信道化，简单地说，是指通过指定信道对通信实施管理的过程，进而可以指采用多信道传输数据的结构。信道化技术可以将同时输入的不同频率信号分开，在不同的信道内处理，以达到同时处理多个信号的目的。在卫星通信系统中，数字信道化技术是一种运用数字信号处理方法实现对多路信号灵活处理交换的技术，该技术可以在传统透明转发器下用模拟滤波器和中频交换矩阵实现对信号的处理交换，它融合了透明转发器和处理转发器的优点，是一种新型的星上信号处理技术。
卫星通信中的数字信道化技术大致可分为三个步骤：第一，模拟信号和数字信号之间的转换，包括模数转换器(ADC)和数模转换器(DA C)；第二，信号的解复用和复用；第三，星上处理，包括数字子信号的处理和交换等过程。模数转换和数模转换是数字信号处理的前提，也是信道化技术发展必须解决的首要问题。实现数字信道化的方法很多，综合起来有以下几种：解析信号法、多相／离散傅里叶变换(PDFT)法、频域滤波(FFT滤波)法、树型滤波器组(多相滤波器)法等。实现数字信道化技术的星上设备称之为数字信道器，如图1所示。其中LNA表示低噪声放大器，HPA表示高功率放大器，DC表示下变频器，UC表示上变频器，ADC表示模数转换器，DAC表示数模转换器，MCD表示多路信号分离器，MCM表示多路复用器，OBP表示星上处理。

2 数字信遒化器中ADC的性能分析
2．1 模数转换器
模数转换器(ADC)，是实现将连续的模拟信号转换为时间离散、幅度离散的数字信号的器件。ADC在软件无线电、数据的监控采样等方面应用十分广泛，发挥着重要的作用。一般的ADC包括四个主要部分：(1)防混叠滤波器：用于滤除可通过采样而混叠进入信号带宽内的其它信号和干扰；(2)采样保持器：在数字化期间，保持输入信号不变；(3)量化编码器：在采样保持的基础上，将模拟电压转换为数字电压；(4)数字缓存器：对待输出信号进行缓存并输出信号，减轻后续器件的处理能力。ADC的基本结构如图2所示。ADC与接收机有关的重要参数还包括：量化比特位数、量化噪声、最大采样频率、最大输入功率和满量程输入范围等。