gnuradio, plutosdr -[2] FFT 개수에 따른 Gain, ADC 성능

본 글에서 참조한 자료

MixedSignal_Sect5_fft.pdf

0.30MB

mt-001_adc_snr.pdf

0.09MB

AD9363.pdf

0.50MB

 

 

 

Adalm pluto sdr의 spec은 다음과 같음

adalm pluto sdr 성능, 데이터시트 참조

위의 성능은 dalm-pluto에 들어가는 RF transceiver인 AD9363의 성능과 일치한다. 

 

AD9363의 성능

adlam pluto의 성능 중 관심있게 본 부분은

adc는 12비트이며, 지원하는 주파수가 325MHz~3.8GHz, 순시대역폭은 20MHz이라는 점이다.

 

스펙트럼 분석기의 SNR 성능을 결정하는 요소로 ADC SNR + Process Gain이 있음.

 

ADC의 SNR은 ADC의 비트가 결정하는 값으로 6.02N + 1.76 dB임. 

adalm pluto ADC의 경우 6.02*12 + 1.76 = 74임.  

이것 관련 자료는 mt-001_adc ~ 자료를 참고.

ADC의 SNR

프로세스 gain은 샘플링 주파수와 스펙트럼의 최소 대역폭 BW가 결정하는 것이다. 이 개념은 아날로그 방식의 스펙트럼 분석기의 측면에서 본 것이다. 스펙트럼의 최소대역폭을 줄인다는 것은 신호의 특성을 주파수 도메인에서 더욱 촘촘하게 보겠다는 의미이다. 

최소 대역폭을 줄인다는 부분은, 디지털 방식의 스펙트럼 분석기에서 FFT 개수가 늘어난다는 것과 일치한다. FFT 개수를 증가시키는것 또한 마찬가지로 주파수 도메인에서 촘촘하게 신호의 특성을 보겠다는 것이기 때문이다.  process gain이 커지는 것을 의미한다. 

 다음 그림은 12bit adc와 4096 fft를 하였을 때 스펙트럼 분석기의 SNR이다.  noise floor가 약 -107dB이다. 

mt001 자료의 12bit ADC noise floor

FFT의 개수에 따른 스펙트럼의 noise floor가 달라짐. 그래서 adalm pluto sdr의 스펙트럼의 noise floor가 이론값과 비슷한지 확인해보았다. 

fft 개수를 256, 1024, 4096일 때의 noise floor를 정리하였다.

FFT 개수가 4배가 될 때마다 약 6dB씩 증가하는 것을 확인할 수 있다.

또한 FFT 개수가 4096일 때 noise floor가 대략 -103dB이다.  이 경우의(12bit, 4096 fft) 이론값이 -107dB인 것과 비교해보았을 때, 화면에서 눈대중으로 본 값이기 때문에 다소 차이가 있을지라도 터무니없는 값은 아닌 것으로 보인다. 

즉 adalm pluto sdr의 SNR 성능이 이론 값과 비슷하게 만족하고 있음을 확인하였다.

 

FFT 개수 256, noise floor 대략 -90dB

FFT 개수 1024, noise floor 대략 -96dB

FFT 개수 4096, noise floor 대략 -103dB