[發(fā)明專利]一種基于遺傳算法的ADC動(dòng)態(tài)性能參數(shù)計(jì)算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110991355.1
• 申請日: 2021-08-26
• 公開（公告）號(hào): CN113691258B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧廷煒;顧林;張文強(qiáng);李居強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第五十八研究所
• 主分類號(hào): H03M1/10
• 分類號(hào): H03M1/10;G06N3/12
• 代理公司: 無錫派爾特知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32340
• 代理人: 楊立秋

本發(fā)明公開一種基于遺傳算法的ADC動(dòng)態(tài)性能參數(shù)計(jì)算方法，屬于ADC測試領(lǐng)域。本發(fā)明的計(jì)算方法通過遺傳算法對影響ADC動(dòng)態(tài)性能參數(shù)計(jì)算的窗函數(shù)種類、基波旁瓣范圍、直流分量范圍、諧波次數(shù)、諧波旁瓣范圍等因素的最優(yōu)取值進(jìn)行求解，實(shí)現(xiàn)了對各個(gè)影響因素取值的固化，克服了現(xiàn)有ADC動(dòng)態(tài)性能參數(shù)計(jì)算方法在對上述影響因素取值進(jìn)行選取時(shí)，缺乏統(tǒng)一的指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果不一致的問題。因此，本發(fā)明可以有效提高ADC動(dòng)態(tài)性能參數(shù)計(jì)算結(jié)果的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及ADC測試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于遺傳算法的ADC 動(dòng)態(tài)性能參數(shù)計(jì)算方法。

背景技術(shù)

隨著集成電路技術(shù)的突飛猛進(jìn)，數(shù)據(jù)采集和信號(hào)處理技術(shù)也得到了長足的發(fā)展。日常生活中的溫度、壓力、加速度、聲波等信號(hào)，都屬于模擬量；為了便于處理，需要進(jìn)一步將其轉(zhuǎn)換為信號(hào)處理系統(tǒng)能夠識(shí)別的數(shù)字量形式。在數(shù)據(jù)采集和信號(hào)處理系統(tǒng)中，ADC(Analog-to-Digital Converter，模數(shù)轉(zhuǎn)換器)是承擔(dān)模擬量向數(shù)字量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部件，在汽車電子、無線通訊、國防軍工等諸多行業(yè)扮演者重要的角色，這對ADC的性能也提出了更高的要求。

用于表征ADC性能的參數(shù)通常可分為靜態(tài)特性參數(shù)和動(dòng)態(tài)特性參數(shù)兩類。靜態(tài)性能參數(shù)主要包括分辨率、偏置誤差、增益誤差等，其測試手段成熟，計(jì)算方法簡單，但是無法完整準(zhǔn)確地反映ADC的性能；動(dòng)態(tài)性能參數(shù)主要包括信噪比(signal to noise ratio，SNR)、總諧波失真(total harmonic distortion，THD)、信號(hào)與噪聲失真比(signal tonoise and distortion，SINAD)、無雜散動(dòng)態(tài)范圍(spurious-free dynamic range，SFDR)等，其更能真實(shí)反映ADC的性能。因此，準(zhǔn)確計(jì)算ADC的動(dòng)態(tài)性能參數(shù)對于ADC的研究和應(yīng)用具有重要的意義。

ADC動(dòng)態(tài)性能參數(shù)的測試手段和計(jì)算方法為：首先，通過信號(hào)發(fā)生器在ADC的前端輸入某一頻率和幅值的正弦波信號(hào)；然后，通過FPGA對 ADC采集到的信號(hào)進(jìn)行傳輸和存儲(chǔ)；接著，通過MATLAB對FPGA內(nèi)部存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)制轉(zhuǎn)換和快速傅里葉變換(Fast FourierTransform，F(xiàn)FT)；最后，在頻域內(nèi)進(jìn)行頻譜分析，計(jì)算ADC的動(dòng)態(tài)性能參數(shù)。在對ADC輸出信號(hào)進(jìn)行頻譜分析時(shí)，由于受到非相干采樣、信號(hào)截?cái)唷⑼鈬娐吩肼暤纫蛩氐挠绊懀l域上不可避免的會(huì)存在頻譜泄露現(xiàn)象，導(dǎo)致無法直接根據(jù)ADC動(dòng)態(tài)性能參數(shù)的定義，即根據(jù)基波、諧波等相關(guān)參數(shù)的幅值進(jìn)行計(jì)算，而需要計(jì)算其有效值。在計(jì)算基波、諧波、直流分量等參數(shù)的有效值時(shí)，涉及到窗函數(shù)種類、基波旁瓣范圍、直流分量范圍、諧波次數(shù)、諧波旁瓣范圍等多種影響因素的選取問題，而現(xiàn)有文獻(xiàn)在對上述影響因素進(jìn)行選取時(shí)，缺乏統(tǒng)一的指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致最終的計(jì)算結(jié)果各異。因此，如何合理確定上述各個(gè)影響因素的取值，并準(zhǔn)確計(jì)算ADC的動(dòng)態(tài)性能參數(shù)是目前亟需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于遺傳算法的ADC動(dòng)態(tài)性能參數(shù)計(jì)算方法，以對影響ADC動(dòng)態(tài)性能參數(shù)計(jì)算的各個(gè)因素的取值進(jìn)行合理選取。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于遺傳算法的ADC動(dòng)態(tài)性能參數(shù)計(jì)算方法，包括：

步驟S1：對遺傳算法的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行初始化操作，該參數(shù)包括進(jìn)化代數(shù)、種群規(guī)模、交叉概率和變異概率；

步驟S2：將影響ADC動(dòng)態(tài)性能參數(shù)計(jì)算的各個(gè)因素的取值向量 [a₁ a₂ a₃ a₄ a₅]作為遺傳算法的染色體編碼串個(gè)體，在各個(gè)影響因素的取值范圍內(nèi)，隨機(jī)生成一定數(shù)量的個(gè)體，構(gòu)成第一代種群；

步驟S3：根據(jù)適應(yīng)度函數(shù)，計(jì)算第一代種群中各個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度值；

步驟S4：基于輪盤選擇算法，根據(jù)各個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度值進(jìn)行選擇，適應(yīng)度值越小，ADC動(dòng)態(tài)性能參數(shù)自行計(jì)算結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算結(jié)果越接近，相應(yīng)的個(gè)體被選到的概率也越大；