Neue DAC-Technologien Arbiträr-Signalgeneratoren für hochwertige HF-Signale

High-Speed-DACs mit komplexen Modulatoren

Mit neuen DACs lassen sich viele Pro­bleme bei der Erzeugung komplexer Mikrowellensignale vermeiden, da mehr Funktionen in einem einzigen Chip integriert werden können. Bild 2 zeigt das vereinfachte Blockdiagramm eines High-Speed-16-Bit-DAC, der in AWGs der neusten Generation mit einem komplexen digitalen Modulator und einer Multi-Rate-Interpolation zum Einsatz kommt.

Der komplexe Modulator ist eine digitale Implementierung eines Vektor-Signalgenerators. Der NCO arbeitet als Überlagerungsoszillator, der das Trägersignal liefert. Die anwenderdefinierten I- und Q-Basisband-Signale werden aus einem Speicher außerhalb des Chips in den DAC in digitaler Form eingespeist. Der Ausgang dieses Modulators liefert ein digitales Signal an den DAC-Kern. Die Frequenz des NCO wird über ein dediziertes Register im Chip gesteuert, das unabhängig programmiert werden kann. Dadurch lässt sich die Trägerfrequenz unabhängig abstimmen, ohne dass Neuberechnungen oder ein erneutes Laden der I-Q-Signale erforderlich sind.

Die Interpolation im digitalen Datenpfad wird genutzt, um die Signaldaten zu erzeugen. Diese werden an den DAC mit einer niedrigeren Abtastrate geliefert, um die Speicheranforderungen zu reduzieren. Es sind zwei unabhängige Interpolationsblöcke vorhanden: ein Basisband-Block mit auswählbaren Faktoren von 2x bis 16x und ein Block mit DDR-Taktfunktion (Double Data Rate). Wenn DDR ausgeschaltet ist, werden die Daten nur auf einer Flanke des Taktsignals umgewandelt und der Interpolationsmodus wird auf 1x gesetzt. Wird der DDR-Modus genutzt, dann erfolgt eine 2x-Interpolation der Daten und diese werden auf beiden Flanken des Taktsignals umgewandelt. Im DDR-Modus arbeitet der NCO mit der doppelten Abtastrate, sodass bei der maximalen Taktfrequenz von 5 GHz der NCO und der DAC-Core mit einer Abtastrate von 10 GSa/s arbeiten und somit Trägerfrequenzen bis zu 5 GHz im ersten Nyquist-Band synthetisiert werden können.

Mit einem Rekonstruktionsfilter am Ausgang des AWGs können Analogsignale mit komplexer Modulation bis zu fast 5 GHz direkt erzeugt werden. Si­gnale mit höheren Frequenzen lassen sich durch die Verwendung von Nyquist-Bändern höherer Ordnung erzeugen.