Intel FPGA数字信号处理系统设计权威指南:从HDL、Simulink到HLS的实现(基础篇)
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1.6.5 SFDR的定义及测量

无杂散动态范围(Spurious Free Dynamic Range,SFDR)用于对系统失真进行量化分析,它表示基本频率与杂波信号最大值的数量差。通常情况下,杂波产生于各谐波中,它用来表示器件输入和输出之间的非线性特性,偶次谐波中的杂波表示传递函数非对称失真。对于一个给定的输入信号而言,应该产生一个给定的对应输出。但是,由于系统非线性,实际输出并不等于预期值。当系统接收到大小相等、极性相反的信号时,得到的两个输出并不相等,这样的非线性就是非对称的。奇次谐波中的杂波表示系统传递函数的对称非线性,即给定的输入产生的输出失真对正负输入信号在数量上都是相等的。

在频域中,SFDR是衡量线性特性的有效方法。如果将单音正弦信号输入系统中,则SFDR用于确定在一定的频率范围内的信号与第二大频率成分的功率差,如图1.37所示。在大多数的通信应用中,输入的信号是多音信号,由幅度、相位和频率不同的多个信号组成。

图1.37 SFDR的图形表示

测量SFDR时将引起一些混淆,更好的方法是通过多音功率比(Multi-tone Power Ratio,MTPR)进行测量,MTPR定义为单音载波与失真的功率比。在多个频率处施加一定数量的、等幅但相位不同的信号,然后在某点测量该点的输出和该点失真的功率。

:有几个参数影响MTPR,如单音幅度、挑选的单音频率和单音数量。在不同的情况下,得出的MTPR也不同。