Cập nhật: Xem thêm suy nghĩ ở dưới cùng của bài viết này.
Trong các điều kiện lấy mẫu chung không bị hạn chế bởi những gì được mô tả dưới đây (tín hiệu không tương thích với đồng hồ lấy mẫu), nhiễu lượng tử hóa thường được ước tính là phân phối đồng đều trên một mức lượng tử hóa. Khi hai ADC được kết hợp với các đường dẫn I và Q để tạo mẫu cho tín hiệu phức tạp, nhiễu lượng tử hóa có cả các thành phần nhiễu biên độ và pha như mô phỏng bên dưới. Như được hiển thị, nhiễu này có phân bố tam giác khi các thành phần I và Q đóng góp bằng nhau cho biên độ và pha như khi tín hiệu ở góc 45 ° và đồng nhất khi tín hiệu ở trên trục. Điều này được mong đợi vì tiếng ồn lượng tử hóa cho mỗi I và Q không được giải thích nên các bản phân phối sẽ kết hợp khi cả hai đều đóng góp vào kết quả đầu ra.
Câu hỏi được đặt ra là liệu phân phối nhiễu pha này có thay đổi đáng kể đối với các trường hợp lấy mẫu kết hợp không (giả sử đồng hồ lấy mẫu có nhiễu pha vượt trội hơn nhiều nên không phải là một yếu tố)? Cụ thể tôi đang cố gắng để hiểu nếu lấy mẫu mạch lạc sẽ làm giảm đáng kể nhiễu pha liên quan đến lượng tử hóa. Điều này sẽ được áp dụng trực tiếp để tạo tín hiệu đồng hồ, nơi mà sự kết hợp sẽ dễ dàng được duy trì.
Xem xét cả tín hiệu thực (một ADC) hoặc tín hiệu phức (hai ADC, một cho I và một cho Q cùng mô tả một mẫu phức đơn). Trong trường hợp tín hiệu thực, đầu vào là sóng hình sin quy mô đầy đủ và thuật ngữ pha được lấy từ tín hiệu phân tích; jitter liên quan đến những thay đổi trong giao thoa 0 của âm hình sin sẽ là một ví dụ về nhiễu pha kết quả cho tín hiệu thực. Đối với trường hợp tín hiệu phức tạp, đầu vào là thang đo đầy đủ , trong đó các thành phần thực và ảo sẽ từng là sóng hình sin ở quy mô đầy đủ.
Điều này có liên quan đến câu hỏi này trong đó việc lấy mẫu mạch lạc được mô tả tốt, nhưng nhiễu pha đặc biệt không được đề cập:
Lấy mẫu mạch lạc và phân phối tiếng ồn lượng tử hóa
Để mô tả các thành phần nhiễu AM và PM cảm ứng rõ ràng hơn, tôi đã thêm hình ảnh dưới đây cho trường hợp lượng tử hóa phức tạp cho thấy một vectơ phức tạp trong thời gian lấy mẫu tức thời và mẫu được lượng tử hóa liên quan dưới dạng một chấm đỏ, giả sử tuyến tính phân phối đồng đều các mức lượng tử hóa của các phần thực và phần ảo của tín hiệu.
Phóng to vị trí xảy ra lượng tử hóa trong hình trên để minh họa lỗi biên độ cảm ứng và lỗi pha:
Do đó đưa ra một tín hiệu tùy ý
Tín hiệu lượng tử là điểm khoảng cách gần nhất được đưa ra bởi
Trong đó và q k đại diện cho các cấp I và Q được lượng tử hóa, mỗi mức được ánh xạ theo:
nơi đại diện chochức năng sàn, và Δ đại diện cho một mức lượng tử rời rạc.
Các lỗi biên độ là nơi t k là thời gian mà được lấy mẫu để tạo s k .
Lỗi pha là nơi * đại diện cho liên hợp phức tạp.
Câu hỏi cho bài này là bản chất của thành phần pha khi đồng hồ lấy mẫu tương xứng với (bội số nguyên của) tín hiệu đầu vào là gì?
Để giúp đỡ, đây là một số phân phối mô phỏng về biên độ và sai số pha cho trường hợp lượng tử hóa phức tạp với lượng tử hóa 6 bit trên I và Q. Đối với các mô phỏng này, người ta cho rằng tín hiệu thực tế là "sự thật" có khả năng tương đương ở bất kỳ nơi nào trong lượng tử hóa khu vực được xác định là lưới hiển thị trong sơ đồ trên. Lưu ý khi tín hiệu nằm dọc theo một trong các góc phần tư (tất cả I hoặc tất cả Q), phân phối đều đồng nhất như mong đợi trong trường hợp ADC đơn với tín hiệu thực. Nhưng khi tín hiệu dọc theo một góc 45 °, phân bố là hình tam giác. Điều này có ý nghĩa vì những trường hợp này tín hiệu có đóng góp I và Q bằng nhau, mỗi tín hiệu là các phân phối thống nhất không tương thích; do đó hai phân phối kết hợp thành hình tam giác.
Sau khi xoay vectơ tín hiệu về 0 °, biểu đồ cường độ và góc sẽ đồng đều hơn nhiều so với dự kiến:
Cập nhật: Vì chúng tôi vẫn cần câu trả lời cho câu hỏi cụ thể (câu trả lời của Oll bên dưới cung cấp một sự làm rõ về đặc điểm của tiếng ồn dẫn đến việc tôi cập nhật mật độ nhiễu tam giác và đồng nhất, nhưng các đặc điểm của nhiễu pha Các điều kiện lấy mẫu mạch lạc vẫn còn khó nắm bắt), tôi đưa ra những suy nghĩ sau đây có thể khuấy động một câu trả lời thực tế hoặc tiến bộ hơn nữa (Lưu ý đây là những suy nghĩ nhiều người có thể hiểu sai nhưng vì lợi ích của việc đi đến câu trả lời mà tôi chưa có):
Lưu ý rằng trong các điều kiện lấy mẫu nhất quán, tốc độ lấy mẫu là bội số nguyên của tần số đầu vào (và cả pha bị khóa). Điều này có nghĩa là sẽ luôn có một số lượng mẫu nguyên khi chúng ta quay một lần qua mặt phẳng phức cho tín hiệu và lấy mẫu phức tạp, hoặc số lượng mẫu của một chu kỳ của một hình sin cho tín hiệu thực và lấy mẫu (ADC đơn).
Và như được mô tả, chúng tôi đang giả sử trường hợp khi đồng hồ lấy mẫu tự nó vượt trội hơn rất nhiều nên không được coi là một đóng góp. Do đó, các mẫu sẽ hạ cánh ở cùng một vị trí chính xác, mọi lúc.
Xem xét trường hợp của tín hiệu thực, nếu chúng ta chỉ quan tâm đến các điểm giao nhau bằng 0 trong việc xác định nhiễu pha, kết quả của việc lấy mẫu kết hợp sẽ chỉ là một sự thay đổi cố định nhưng nhất quán trong độ trễ (mặc dù các cạnh tăng và giảm có thể có độ trễ khác nhau khi kết hợp là một số nguyên lẻ). Rõ ràng trong trường hợp lấy mẫu phức tạp, chúng tôi quan tâm đến nhiễu pha ở mọi mẫu và tôi nghi ngờ điều này cũng giống với trường hợp thực (nghi ngờ của tôi là độ trễ thời gian của mẫu bất kỳ lúc nào từ "sự thật" sẽ là Thành phần nhiễu pha nhưng sau đó tôi bị lẫn lộn nếu tôi nhân đôi số chênh lệch biên độ ...) Nếu có thời gian tôi sẽ mô phỏng điều này vì tất cả các biến dạng sẽ hiển thị ở các số nguyên của tín hiệu đầu vào được đưa ra theo mẫu lặp lại trên một đi xe đạp, và phép thử pha so với biên độ sẽ là pha tương đối của sóng hài so với cơ bản - điều thú vị để xem qua mô phỏng hoặc tính toán là nếu các sóng hài này (đối với tín hiệu thực sẽ có các đối tác phức hợp) sẽ là tổng hợp trong hình cầu với cơ bản hoặc cùng pha, và do đó được hiển thị là tất cả nhiễu pha, tất cả nhiễu biên độ hoặc tổng hợp của cả hai. (Sự khác biệt giữa số lượng mẫu chẵn và số lẻ có thể ảnh hưởng đến điều này).
Đối với trường hợp phức tạp, đồ họa của Olli được thực hiện với số lượng mẫu tương xứng, có thể thêm thông tin chi tiết nếu anh ta chỉ ra vị trí mẫu trên "sự thật" có liên quan đến từng mẫu được lượng tử hóa. Một lần nữa tôi lại thấy khả năng có sự khác biệt thú vị nếu có số lượng mẫu lẻ hoặc chẵn (đồ họa của anh ta là chẵn và tôi quan sát sự đối xứng có kết quả nhưng không thể thấy rõ hơn những gì nó có thể làm với pha so với nhiễu biên độ). Tuy nhiên, điều có vẻ rõ ràng đối với tôi là các thành phần nhiễu trong cả trường hợp thực và phức tạp sẽ chỉ tồn tại ở các sóng hài nguyên của tần số cơ bản khi lấy mẫu kết hợp. Vì vậy, mặc dù nhiễu pha vẫn có thể tồn tại như tôi nghi ngờ, nhưng vị trí của nó ở các sóng hài nguyên có lợi hơn nhiều cho việc loại bỏ bằng cách lọc tiếp theo.
(Lưu ý: điều này có thể áp dụng cho việc tạo tín hiệu đồng hồ tham chiếu có độ tinh khiết phổ cao.)