ADC是如何影響EVM指標(biāo)的

EVM是量化系統(tǒng)中所有信號(hào)綜合損害的簡(jiǎn)單指標(biāo)。采用數(shù)字調(diào)制的器件經(jīng)常定義這個(gè)指標(biāo)，可通過(guò)同相(I)和正交(Q)矢量圖（也稱(chēng)為星座圖）來(lái)表示。

一般來(lái)說(shuō)，計(jì)算EVM的方式是針對(duì)每個(gè)接收信號(hào)找到理想星座位置。通過(guò)計(jì)算接收信號(hào)的位置與其最接近的理想星座位置之間的所有誤差矢量幅度的均方根(rms)，可得出器件的EVM值。

EVM與給定系統(tǒng)的誤碼率(BER)密切相關(guān)。當(dāng)接收信號(hào)遠(yuǎn)離目標(biāo)星座點(diǎn)時(shí)，它們落入另一星座點(diǎn)判定邊界內(nèi)的概率會(huì)隨之而增加。這會(huì)使BER變大。進(jìn)而造成丟包誤碼的情況出現(xiàn)。

說(shuō)到對(duì)EVM的影響，工程師第一個(gè)想到的就是功放。

那么ADC對(duì)EVM有沒(méi)有影響呢？有影響是怎么產(chǎn)生的？

要了解ADC對(duì)EVM的影響，需要先知道他們之間的工作原理和聯(lián)系。

信號(hào)經(jīng)過(guò)前端射頻鏈路的放大、抑制、變頻，然后送給ADC采樣，給ADC的是一個(gè)模擬量，ADC輸出的是一個(gè)數(shù)字量。

ADC把模擬量變?yōu)閿?shù)字量的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)采樣誤差。

ADC的在轉(zhuǎn)換的過(guò)程中分為兩種指標(biāo)：

靜態(tài)指標(biāo)

靜態(tài)指標(biāo)主要反映ADC在靜止?fàn)顟B(tài)下的性能，常見(jiàn)的靜態(tài)指標(biāo)包括：

分辨率：表示ADC能夠分辨的最小電壓變化，通常以位數(shù)（如8位、10位、12位等）表示。分辨率越高，ADC能表示的電壓級(jí)別越多，量化噪聲越小。

失調(diào)誤差（Offset Error）：指ADC輸出的數(shù)字值與實(shí)際輸入信號(hào)的偏差。

增益誤差（Gain Error）：表示ADC輸出的增益與理想增益之間的差異。

微分非線(xiàn)性（DNL）：描述相鄰輸出碼之間的實(shí)際電壓差與理想電壓差（1 LSB）之間的偏差。DNL越接近0，表示線(xiàn)性度越好。

積分非線(xiàn)性（INL）：描述ADC輸出的實(shí)際量化值與理想量化值之間的最大偏差。INL是DNL的累加。

單調(diào)性：確保ADC的輸出隨著輸入信號(hào)的增加而單調(diào)增加，避免出現(xiàn)丟碼現(xiàn)象。

總結(jié)一句話(huà)就是：模擬轉(zhuǎn)數(shù)字的過(guò)程中由于位數(shù)有限的原因產(chǎn)生了誤差。

上述的靜態(tài)指標(biāo)誤差會(huì)影響動(dòng)態(tài)指標(biāo)，最終影響了ADC的動(dòng)態(tài)范圍。

動(dòng)態(tài)指標(biāo)

動(dòng)態(tài)指標(biāo)描述的是ADC性能隨著信號(hào)頻率變化而變化的特征，包括：

信噪比（SNR, Signal-to-Noise Ratio）：信號(hào)功率與噪聲功率的比，或者說(shuō)信號(hào)均方根電壓與噪聲均方根電壓的比值。

總諧波失真（THD, Total Harmonic Distortion）：信號(hào)的均方根值與諧波的平方和根的平均值之比（通常算高5個(gè)諧波）。

信噪失真比（SNDR, Signal-to-Noise-and-Distortion Ratio）或SINAD（Signal-to-Noise and Distortion Ratio）：信號(hào)+噪聲+諧波的功率與諧波+噪聲的功率比值。SINAD很好地反映了ADC的整體動(dòng)態(tài)性能，因?yàn)樗ㄋ袠?gòu)成噪聲和失真的成分。

無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR, Spurious-free Dynamic Range）：信號(hào)的均方根值與最差雜散信號(hào)的均方根值的比值，無(wú)論它在頻譜的哪個(gè)位置。

有效位數(shù)（ENOB, Effective Number Of Bits）：綜合考慮了ADC的非理想特性后，實(shí)際能夠提供的位數(shù)。

THD+N（Total Harmonic Distortion plus Noise）：信號(hào)的均方根值與諧波的平方和根加上所有噪聲分量（不包括直流電流）的平均值的比值。

SNR就是SNR=6.02N+1.76

需要明白SNR與SINDA之間的關(guān)系，SINAD所有構(gòu)成噪聲和失真的成分，所以SINDA比SNR差

ENOB=SINDA-1.76/6.02

這也就是我們常說(shuō)的有效位數(shù)和實(shí)際位數(shù)之間的關(guān)系

在EVM的計(jì)算公式中EVM和SNR之間可以相互轉(zhuǎn)換。在某些情況下，

SNR≈-20log10(EVM)

ADC除了有效位數(shù)的SNR，同時(shí)ADC是一個(gè)時(shí)鐘輸入?yún)⒖计骷?，?huì)引入類(lèi)似相位噪聲一樣的噪聲-稱(chēng)之為ADC的抖動(dòng)

采樣時(shí)鐘抖動(dòng) (Tj) 是由時(shí)鐘源 (Tjclk) 和內(nèi)部 ADC 孔徑抖動(dòng) (Tjapt) 產(chǎn)生的抖動(dòng)的組合：

如果參考時(shí)鐘的相位噪聲小于SNR，那么

EVM≈10^(-SNR/20)

如果參考時(shí)鐘的相位噪聲高于SNR，那么需要將參考時(shí)鐘的相噪考慮進(jìn)去。

抖動(dòng)的組合

TJ=2+Tjcl2

抖動(dòng)的信噪比

SNRjitter-20log(2πfTj)

SNR=SNRjitter+SNRadc

EVM≈10^(-SNR/20)

█?最后的話(huà)

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