[發明專利]一種基于正弦擬合的TIADC系統誤差估計和補償方法

有效

• 申請號: 201810207249.8
• 申請日: 2018-03-14
• 公開（公告）號: CN108494402B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 吳建輝;李鑫;黃成;李紅;閔嘉煒
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H03M1/10
• 分類號: H03M1/10;H03M1/06
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 徐瑩

本發明公開了一種基于正弦擬合的TIADC系統誤差估計和補償方法，包括：輸入一個已知頻率的低頻正弦信號至TIADC，求解三個參數的估算值并計算出各通道正弦輸出的幅度和偏置；得到其余各通道的增益失配和失調失配和計算以完成補償；輸入一個已知頻率的高頻正弦信號至TIADC，得到三參數后分別計算各通道存在采樣時刻失配和帶寬失配的正弦輸出的幅度值和相位值；估算得到通道帶寬和帶寬失配導致的相位值和采樣時刻失配引起的相位值；分別采用可調延遲線和分數延時濾波器進行相位調節，以補償采樣時刻失配和帶寬失配引起的相位誤差。本發明可對TIADC中存在的各類失配所引起的誤差實現精確的估計和補償，同時不受通道數目限制，具有很好的有效性、廣泛性和實用性。

技術領域

本發明涉及一種基于正弦擬合的TIADC系統誤差估計和補償方法，屬于高速模數轉換器的技術領域。

背景技術

隨著電子信息等技術的進步，ADC的應用領域不斷擴展，系統對ADC的要求也不斷提高，所以模數轉換器成為提升通信系統速度的關鍵。對于高速數字信號應用來說，ADC的轉換速率也是有限的，單通道的ADC越來越難以滿足高速系統的要求。因此，如何利用現有的ADC實現滿足高速高精度的數據采集系統具有重要意義。

多通道ADC并行工作采樣是一種實現更高采樣率和高精度ADC的有效方法，也就是使用多通道時間交織(Time-Interleaved)結構實現高速高精度采集。理論上，在保持精度不變的情況下，M個ADC構成的時間交織采樣系統，其帶寬可達到單片ADC的M倍。時間交織結構利用多個ADC在時域上交替采集輸入信號，再在數字域拼接以實現采樣率的提高，這種結構硬件開銷相對小，且易于實現，多為實際系統采用。如數字存儲示波器的前端采集電路及軟件無線電通信系統中的接收端都采用了多通道時間交織的結構。

在高速高精度采集系統中，雖然使用多通道時間交織ADC(TIADC)能夠實現在同等精度下采樣速度成倍提高，但其自身也存在固有缺點，通道之間存在的失配誤差嚴重制約著多通道時間交織ADC的轉換精度，降低整個采樣系統的信噪比(SNR)和無雜散動態范圍(SFDR)。時間交織并行采樣系統主要存在四種失配：失調失配(offset mismatch)、增益失配(gain mismatch)、采樣時刻偏差(time-skew error)和帶寬失配(bandwidthmismatch)。這四種失配會引起采樣信號的幅度和相位調制，在頻譜上表現為在相應頻點上產生雜散，出現失真信號。

目前對于上述各類誤差的綜合校準算法很少，而且對于帶寬失配的校準多采用在模擬域設計校準電路(比如電容陣列電路)來補償誤差。但是這類方式在誤差的補償精度上沒有數字方式精確，并且受溫度和工藝變化的影響較大。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術的不足，提供一種基于正弦擬合的TIADC系統誤差估計和補償方法，克服TIADC系統中各類誤差所造成的影響，誤差校準環節均在數字域內完成，彌補了上述模擬方式校準的缺陷。

本發明具體采用以下技術方案解決上述技術問題：

一種基于正弦擬合的TIADC系統誤差估計和補償方法，包括以下步驟：

步驟1、對于增益失配和失調失配的估算，包括：輸入一個已知頻率的低頻正弦信號至TIADC，得到TIADC的采樣輸出，并根據正弦擬合算法求解出正弦信號中A、B、C三個參數的估算值并計算出各通道正弦輸出的幅度和偏置；

設第一通道為參考通道，通過將其余各通道的幅度和偏置與參考通道進行比較，得到其余各通道的增益失配g_i和失調失配os_i；將在TIADC正常運行下各通道輸出分別除以存儲的增益失配g_i，再減去失調失配os_i以完成補償；