Как расширить динамический диапазон АЦП?

[SoundMaster]

Доброго времени суток участникам форума! Меня интересует один вопрос. Если имеется к примеру 12-битный высокоскоростной АЦП то для постороения коротковолнового цифрового широкополосного приемника эта разрядность все же недостаточна (4096 уровней). Как решаются подобные вопросы без применения супергетеродинной аналоговой части?
У меня напрашивается вывод - один АЦП подключается к выходу, второй - через широкополосный усилитель с фиксированным коэффициентом усиления, который может быть с достаточной точностью определен программной частью в ходе работы. Это правильно? И восстанавливается первоначальный вид сигнала

[RXDX]

Вопрос решается за счет накопления (суммирования) отсчётов АЦП при цифровой фильтрации после АЦП.
Вот тема по этому поводу: http://www.cqham.ru/forum/archive/index.php/t-5787.html
Где-то на радиосканнере была тоже подобная тема.

[Леонид3]

SoundMaster, если опустить математические выкладки, то по-колхозному можно объяснить так: большое количество измерений позволяет уменьшить погрешность измерения, причём пропорционально корню квадратному из количества отсчётов. На практике это означает увеличение битности измерения, например, АЦП делает 12-битные отсчёты (погрешность 1/2^12=0.00024) со скоростью 60 000 000 раз/сек, а Вам нужна полоса пропускания всего 3 000 Гц и Вы разбиваете 60 МГц поток на части по 60000000/3000=20 000 отсчётов и уменьшаете погрешность измерения в КОРЕНЬ(20000)~=141 раз или на 7 бит и с уверенностью говорите, что за эти 1/3000 сек амплитуда принимаемой частоты Вами измерена с точностью 19 бит.
Впрочем по нику Вы сами не раз выбирали АЦП для звука, и видели в характеристиках АЦП метод измерения "сигма-дельта", означающий, что разрядность самого АЦП не 24 (что весьма трудно обеспечить метрологически), а гораздо меньше, остальные биты вычисляются по указанному принципу :D

[ivan219]

Увеличение разрядности АЦП на 1 бит даёт +6.02 дБ ДД
Увеличение частоты дискретизации в 2 раза даёт +3.01 дБ ДД
В идеале 1 бит = 4 * Fдискретизации

Итого: для того что бы из 12 бит АЦП сделать 16 Бит нужно Fдискретизации * 256

[SoundMaster]

SoundMaster, если опустить математические выкладки, то по-колхозному можно объяснить так: большое количество измерений позволяет уменьшить погрешность измерения, причём пропорционально корню квадратному из количества отсчётов. На практике это означает увеличение битности измерения, например, АЦП делает 12-битные отсчёты (погрешность 1/2^12=0.00024) со скоростью 60 000 000 раз/сек, а Вам нужна полоса пропускания всего 3 000 Гц и Вы разбиваете 60 МГц поток на части по 60000000/3000=20 000 отсчётов и уменьшаете погрешность измерения в КОРЕНЬ(20000)~=141 раз или на 7 бит и с уверенностью говорите, что за эти 1/3000 сек амплитуда принимаемой частоты Вами измерена с точностью 19 бит.
Впрочем по нику Вы сами не раз выбирали АЦП для звука, и видели в характеристиках АЦП метод измерения "сигма-дельта", означающий, что разрядность самого АЦП не 24 (что весьма трудно обеспечить метрологически), а гораздо меньше, остальные биты вычисляются по указанному принципу :D
Спасибо, а я правильно понял - НЕТ разницы где лежит эта 3-килогерцовая полоса в интервале 0-3 кГц или 20000-20003 кГц. Меня интересует именно преобразование по ВЧ а не по НЧ

[Леонид3]

НЕТ разницы где лежит эта 3-килогерцовая полоса в интервале 0-3 кГц или 20000-20003 кГц Да, конечно, только сверху по понятным причинам ограничено половиной частоты дискретизации, в расматриваемом примере -- 30 МГц.

[Relayer]

Спасибо, а я правильно понял - НЕТ разницы где лежит эта 3-килогерцовая полоса в интервале 0-3 кГц или 20000-20003 кГц. Меня интересует именно преобразование по ВЧ а не по НЧ
ознакомтесь с блок схемами DDC приемников - многие ответы прояснятся сами собой.
оцифрованный вч сигнал на dsp-процессоре обрабатывается, а именно квадратурно домножается на цифровой гетеродин, а уже после происходит передискредизация и выфильтровка полосы 3кгц. т.е. работает как сдр, только все в цифре.
еще 12-16дб SFDR можно выжать используя технологию дизеринга. суть ее в подмешивании во входной сигнал псевдошумовой последовательности которую генерит процессор, с последующим ее вычитанием, но уже в цифровом виде после оцифровки. SFDR увеличивается за счет того, что спуры "размазываются" в шумовую дорожку.
где-то на форуме года 3-4 тому назад я выкладывал скрины спектров с разными уровнями дизеринга (модель)

[ledum]

еще 12-16дб SFDR можно выжать используя технологию дизеринга. суть ее в подмешивании во входной сигнал псевдошумовой последовательности которую генерит процессор, с последующим ее вычитанием, но уже в цифровом виде после оцифровки. SFDR увеличивается за счет того, что спуры "размазываются" в шумовую дорожку.

Это для сферического коня в вакууме - чистой измерительной установки с инструментальными генераторами дабы чем-то померяться производителям микросхем АЦП или ЦП со встроенным АЦП - AD6654, например. Или для моделировщика типа матлаба. Для реального эфира диззеры у нас всегда выключены - их роль играют внеполосные сигналы. Если не играют такой роли - у Вас неправильно используется энергетика приемника.
Что касается битности АЦП. Еще раз - смотреть надо на эффективные биты, а не нарисованные на выходном порту чипы. У LTC2208 их где-то 12.5. Опора - большая проблема. Как и перекос фаз во входном трансе. Поэтому при широких полосах приходится использовать два одинаковых - один симметрирующий, второй - компенсирующий фазовые перекосы первого, само собой, 1:1, на входное сопротивление АЦП забиваем - ставим резистор согласования. Из-за этих перекосов внутри АЦП образуются уже ничем не убираемые гармошки. Опера сильно шумят - типичный Кш ~13-17дБ с учетом резисторов и шумовых токов и напряжений. Поэтому повторители на них особого смысла не имеют. Только усилители с достаточно большим Ку. Это все ИМХО.

[SoundMaster]

А может кто-нибудь предоставить ссылки на описание и блок-схемы цифровой части КВ приемников, а особенно желательно на какой-нибудь учебно-разьяснительный материал по этой теме

[ledum]

А может кто-нибудь предоставить ссылки на описание и блок-схемы цифровой части КВ приемников, а особенно желательно на какой-нибудь учебно-разьяснительный материал по этой теме
Существует много разных схем. От получения квадратур сразу на частоте со сбросом в ноль или почти в ноль внизу аналоговым способом, и отфильтровки после оцифровки звуковухой, оцифровки выфильтрованой ПЧ и сброса в ноль цифровым методом, до оцифровки всей полосы диапазона и сброса в ноль и выфильтровкой цифровым способом. У всех есть свои достоинства и недостатки.
Посмотрите описание на простейший DDC AD6620 http://www.analog.com/ru/digital-to-analog-converters/digital-updown-converters/ad6620/products/product.html ,
пдф-ку в сообщении http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?t=971 5&p=271424&viewfull=1#post27142 4 и вообще ветку по SDR.