هنگامی که برای یک کاربرد خاص سامانه ای در نظر گرفته می شود، در گام اول شبیه سازی تمام زیر ماژول های سیستم انجام می پذیرد. تجربه طولانی سیستم سازی در شرکت ریزموج صنعت سبب شده است این موضوع به عنوان یکی از خدمات مجموعه مستقل از سامانه های ساخته شده ارائه گردد.
نمونه ای از بخش های طراحی سیستمی به منظور انتخاب نرخ نمونه برداری در یک سامانه رادار در ادامه آمده است
انتخاب نرخ نمونه برداری و نوع ADC
قضیه شانون[1] میگوید که به منظور اجتناب از الیاسینگ[2] بایستی یک سیگنال را با حداقل دو برابر پهنای باند آن، نمونه برداری کنیم. برای سیگنالهای باند پایه (که فرکانس آنها از DC شروع میشود و تا یک مقدار معلوم ادامه پیدا میکند)، این کار به این معنی است که نرخ نمونه برداری بایستی دو برابر فرکانس ماکزیمم موجود در طیف سیگنال باشد (نایکوئیست[3]). در این حالت پهنای باند و فرکانس ماکزیمم یکی هستند
[1] Shannon
[2] Aliasing
[3] Nyquist
در مورد سیگنالهای باند میانی[1] موضوع تا حدی متفاوت است. فرض کنید یک سیگنال IF با فرکانس 70MHz و پهنای باند 5MHz را میخواهیم نمونه برداری کنیم. اگر بخواهیم فرکانس نمونه برداری را دو برابر ماکزیمم فرکانس قرار دهیم، بایستی حداقل با فرکانس 150MHz از سیگنال نمونه برداری کرد. اگر راهکاری وجود داشته باشد که بدون انتقال سیگنال به باند پایه، بتوان آنرا با فرکانس 10MHz نمونه برداری کرد (دو برابر پهنای باند)، برای ما مزایای بسیاری دارد. این کار بوسیله نمونه برداری IF[2] و یا زیر نمونه برداری[3] انجام میپذیرد. به منظور به کارگیری موفق IF Sampling، ملاحظاتی بایستی در نظر گرفته شود که در ادامه به آنها میپردازیم.
[1] Bandpass
[2] IF Sampling
[3] Undersampling
ملاحظات اولیه در IF Sampling
تفاوت بین سیگنالهای آنالوگ و دیجیتال باعث شده است که مباحث مهمی در مورد نمونه برداری همیشه مطرح باشد. به عنوان نمونه اگر حاصل ضرب (فرکانس سیگنال) در (زمان نمونه برداری) ثابت باشد، از یک سیگنال پیوسته سینوسی با فرکانسهای مختلف میتوان سیگنال گسسته ای با شکل ثابت تولید کرد
Shore with Blue Sea
شکل 1 نمونهبرداری از دو سیگنال مختلف آنالوگ را نشان میدهد که در حالت دیجیتال به یک شکل استخراج شدهاند.
بر اساس آنچه که گفته شد، همیشه در انتخاب فرکانس نمونهبرداری ملاحظاتی وجود دارد که بایستی در نظر گرفته شود. در مورد نمونه برداری IF نیز ملاحظات اولیه زیر بسیار مهم میباشند
- اولاً آنکه به منظور IF Sampling بایستی از ADC ای استفاده کرد که به همین منظور طراحی و ساخته شده است. به عبارت دیگر ADC ای هایی که به منظور نمونه برداری از سیگنال باند پایه طراحی شدهاند مناسب این کار نیستند.
- مبدل A/D مورد استفاده بایستی حتماً دارای پهنای باندی بیش از حداکثر فرکانس IF درون سیگنال باشد.
- کیفیت بلوک Sample and Hold در ADC از اهمیت ویژهای برخوردار است.
- به منظور کاهش اثرات سیگنالهای ناخواسته، استفاده از یک فیلتر با پهنای گذر متناسب با پهنای باند سیگنال IF (در قبل از ورودی ADC) بسیار ضروری است.
- کم بودن نویز فاز[1] و jitter مبدل ADC از اهمیت زیادی برخوردار است.
- نمونه برداری IF به آفست DC سیگنال بسیار وابسته است و میتوان دچار مشکل گردد.
نمونه برداری از سیگنال IF به دلیل کاهش تلفات و ساخت دیجیتالی سیگنالهای I و Q از اهمیت ویژهای برخوردار است. با این حال بایستی در انجام آن دقت لازم صورت گرفته باشد تا بتوان از آن استفاده لازم را برد. در حالت کلی میتوان گفت IF Sampling در صورتی مقرون به صرفه به نظر میآید که بدون افزایش در توان مصرفی، هزینه و زمان آماده سازی سیستم صورت پذیرد. در مقابل، نمونه برداری از سیگنال باند پایه همیشه ساده تر و قابل حصول تر از IF Sampling میباشد. همچنین IF Sampling زمانی انجام میشود که اطلاعات مورد نیاز در کریر سیگنال وجود نداشته باشد و ما صرفاً نیازمند اطلاعات موجود در پهنای باند سیگنال باشیم
[1] Phase noise