概要

提示：这里可以添加技术概要 

本文继续熟悉一些基本概念。

         在许多技术领域,我们习惯于把技术进步与更高的速率关联起来:从以太网到无线局域网再到蜂窝移动网络，数据通信的实质就是不断提高数据传输速率。通过时钟速率的进步．微处理器．

          数字信号处理器和FPGA发展十分迅速。这些器件主要得益于尺寸不断缩小的蚀刻工艺，结果造就出开关速率更快、体积更小〈而且功耗更低〉的晶体管。这些进步创造出一个处理能力和数据带宽呈指数级增长的环境。这些强大的数字引擎带来了同样呈指数级增长的信号和数据处理需求:从静态图像到视频，到带宽频谱，无论是有线还是无线,均是如此。运行时钟速率为100MHz的处理器或许能有效地处理带宽为1MHz至10MHz的信号:运行时钟速率达数GHz的处理器能够处理带宽达数百MHz的信号。自然地，更强的处理能力、更高的处理速率会导致更快的数据转换:宽带信号扩大其带宽〈往往达到物理或监管机构设定的频谱极限),成像系统寻求提高每秒像素处理能力.以便更加快速地处理更高分辨率的图像。系统架构推陈出新，以利用极高的这种处理性能，其中还出现了并行处理的趋势，这可能意味着对多通道数据转换器的需求。

整体架构流程

           架构上的另一重要变化是走向多载波/多通道，甚至软件定义系统的趋势。传统的模拟密集型系统在模拟域中完成许多信号调理工作〈滤波、放大、频率转换〉﹔在经过充分准备后，对信号进行数字化处理。一个例子是FM广播:给定电台的通道宽度通常为200kHz,FM频段范围为88MHz至108MHz。传统接收器把目标电台的频率转换成10.7MHzZ的中频．过滤掉所有其他通道，并把信号放大到最佳解调幅度。多载波架构将整个20MHzFM频段数字化，并利用数字处理技术来选择和恢复目标电台。虽然多载波方案需要采用复杂得多的电路，但它具有极大的系统优势:系统可以同时恢复多个电台，包括边频电台。

            如果设计得当，多载波系统甚至可以通过软件重新配置，以支持新的标准(例如，分配在无线电边频带的新型高清电台)。这种方式的最终目标是采用可以接纳所有频带的宽带数字化仪和可以恢复任何信号的强大处理器:这即是所谓的软件定义无线电。其他领域中有等效的架构--软件定义仪表、软件定义摄像头等。我们可以把这些当作虚拟化的信号处理等效物。使得诸如此类灵活架构成为可能的是强大的数字处理技术以及高速、高性能数据转换技术。

技术名词解释

1.带宽

          无论是模拟还是数字信号处理，其基本维度都是带宽和动态范围--这两个因素决定着系统实际可以处理的信息量。在通信领域．克劳德·香农的理论就使用这两个维度来描述一个通信通道可以携带的信息量的基本理论限值，但其原理却适用于多个领域。对于成像系统．带宽决定着给定时间可以处理的像素量，动态范围决定着最暗的可觉察光源与像素饱和点之间的强度或色彩范围。

           

2.动态范围

     动态范围（英语：dynamic range）是可变化信号（例如声音或光）最大值和最小值的比值。也可以用以10为底的对数（分贝）或以2为底的对数表示。

技术细节

    数据转换器的可用带宽有一个由奈奎斯特采样理论设定的基本理论限值―-为了表示或处理带宽为F的信号,我们需要使用运行采样速率至少为2F的数据转换器〈请注意，本法则适用于任何采样数据系统――模拟或数字都适用〉。对于实际系统．一定量的过采样可极大地简化系统设计，因此，更典型的数值是信号带宽的2.5至3倍。如前所述，不断增加的处理能力可提高系统处理更高带宽的能力，而蜂窝电话．电缆系统、有线和无线局域网、图像处理以及仪器仪表等系统都在朝着带宽更高的系统发展。这种不断提高带宽需求要求数据转换器具备更高的采样速率。

        如果说带宽这个维度直观易懂,那么动态范围这个维度则可能稍显晦涩。在信号处理中，动态范围表示系统可以处理且不发生饱和或削波的最大信号与系统可以有效捕获的最小信号之间的分布范围。我们可以考虑两类动态范围:可配置动态范围可以通过在低分辨率模数转换器(ADC)之前放置一个可编程增益放大器(PGA)来实现（假设对于12位的可配置动态范围，在一个8位转换器前放置一个4位PGA)﹔当增益设为低值时，这种配置可以捕获大信号而不会超过转换器的范围。当信号超小时，可将PGA设为高增益，以将信号放大到转换器的噪底以上。信号可能是一个信号强或信号弱的电台，也可能是成像系统中的一个明亮或暗淡的像素。对于一次只尝试恢复一个信号的传统信号处理架构来说．这种可配置动态范围可能是非常有效的。

      瞬时动态范围更加强大:在这种配置中，系统拥有充足的动态范围，能够同时捕获大信号而不产生削波现象，同时还能恢复小信号--现在.我们可能需要一个14位的转换器。该原理适用于多种应用--恢复强电台或弱电台信号，恢复手机信号，或者恢复图像的超亮和超暗部分。在系统倾向使用更加复杂的信号处理算法的同时，对动态范围的需求也是水涨船高的走向。在这种情况下，系统可以处理更多信号—―如果全部信号都具有相同的强度，并且需要处理两倍的信号，则需要增加3dB的动态范围(在所有其他条件相等的情况下〉。可能更重要的是，如前所述，如果系统需要同时处理强信号和弱信号，则动态范围的增量要求可能要大得多

小结

提示：这里可以添加总结

本文分享了范围和带宽的基本概念