[发明专利]一种基于信号频域稀疏性的TIADC时间失配参数盲测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于信号频域稀疏性的TIADC(Time-Interleaved Analog-to-digital Converter，时间交替模拟数字转换器)时间失配参数盲测量算法，属于高速高精度模拟数字转换技术领域。

背景技术

高速高精度模数转换器是雷达、医疗仪器、通信系统等现代电子系统的重要部件，而传统的ADC(如流水线结构ADC)由于器件工艺的限制很难同时实现高精度和高速度。一种新的解决方案是使用时间交替并行ADC(TIADC)架构。这种TIADC系统架构由M个独立的并行子通道(子ADC)构成，每一个子通道以f_s/M的采样频率对相同的模拟输入信号进行分时交替采样，然后M个子通道的输出重组成一组数字输出信号输出。因此，TIADC系统的采样频率可以达到f_s。理想情况下，M个子通道为线性电路并且具有相同的电路特性。例如，所有子通道具有相同的直流偏置，相同的增益，相同的采样周期(M/f_s)等。但由于实际制造工艺的限制，使得各个子通道之间不可避免地产生以下几种失配：通道直流偏置失配(Offset mismatch)、通道增益失配(Gain mismatch)和通道间时间相位失配(Timing mismatch)。这些通道失配使得TIADC系统的动态无伪谱范围(SFDR)大大降低，严重影响TIADC系统的性能。其中，通道增益失配和通道直流偏置失配较易处理，只需在各个子通道输出信号通路上增加一个加法器和一个乘法器来进行补偿。而通道间时间相位失配的补偿则是一个技术难题。

技术上，通常是通过在TIADC系统输出端采用数字补偿技术来提高SFDR[2，4-5]。技术跟踪研究表明，目前国际学术界主流的TIADC系统通道间时间相位失配数字补偿算法皆要求对TIADC系统的通道间时间相位失配参数进行准确测量，通道时间相位失配参数的测量偏差将直接导致补偿算法性能的下降。

文献跟踪研究表明，迄今TIADC系统的通道间时间相位失配参数的测量主要有两种方法：基于已知TIADC系统输入信号的拟合算法和未知TIADC系统输入信号的盲测量算法。前者需要信号发生器产生特定的稳定输入信号(如正弦信号)且为离线参数测量技术，不能跟踪和实时测量TIADC系统的通道间时间相位失配参数。而通道间时间相位失配参数的盲测量算法则旨在实时准确地测量TIADC系统通道间时间相位失配参数，为在线测量技术，即不影响TIADC系统的正常运行。这类算法目前成为国内外研究热点，但存在以下局限性：(1)计算复杂度高(Elbornsson J，GustafssonF，and Eklund J E.Blind equalization of time errors in a time-interleaved ADC System[j].IEEE Transaction on Signal Processing，2005，SP-53(4)：1413-1424.)；(2)仅适合于特定通道数的TIADC系统(Fan Jianjun，Li Qiang，Li Guangjun.Blind adaptive calibration of timing error for two-channel time-interleaved ADCs[c].53rd IEEE International Midwest Symposium on Circuits and Systems，Seattle，WA，USA，Aug1-4，2010，233-236.)；(3)需要对模拟输入信号进行过采样(Vogel C.A frequency domain method for blind identification of timing mismatches in time-interleaved ADCs[c].24th IEEE Norchip Conference，Linkoping，Nov.2006，45-48，296.)；(4)需要模拟输入信号的能量集中在低频分量(ZOU Y X，LI Bo，and CHEN Xiao.An efficient blind timing skews estimation for time-interleaved Analog-to-Digital Converters[c].17th international conference on Digital Signal Processing，Corfu，Greece，July6-8，2011，1-4)。因此，研究一种新的适用范围广、计算复杂度低，对模拟输入信号限制少的TIADC系统的通道间时间相位失配参数的盲测量算法具有重要现实意义。