[发明专利]超宽带信号的时间交织采样ADC全数字盲补偿方法

说明书

本发明公开了一种超宽带信号的时间交织采样ADC全数字盲补偿方法，涉及数模混合电路及信号处理领域。本发明对采样输出信号进行平移和折叠，生产一组用来表征杂散信号的正交基函数，利用最小二乘算法估计误差信号的参数，并进行递进式迭代，消除失配误差，最终实现超宽带信号的误差补偿。本发明的补偿过程不受模拟电路和误差参数的影响，并且补偿过程中仅需要一种FIR滤波器，省去了大量的滤波器设计工作，降低了数字处理的复杂度。

技术领域

本发明涉及数模混合电路及信号处理领域，更具体地说涉及一种超宽带信号的时间交织采样ADC全数字盲补偿方法。

背景技术

随着无线通信、仪器测量及其他电子学系统的快速发展，人们对高速采样的需求愈加迫切。高速模拟数字转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)作为核心器件，吸引了大批学者的研究。在现有的工艺水平下，单片ADC很难同时保证高采样率(几GS/s至几十GS/s)和高精度有效位，而且随着采样率的提高，其功耗会急剧增加。因此，人们普遍采用时间交织ADC(Time-Interleaved ADC,TI-ADC)的系统架构。

TI-ADC的主要思想是通过多个并行的子ADC对信号在不同的时间进行交织采样，再通过多路转换器对信号进行重组，以实现采样率数倍甚至几十倍的增加。该采样方式极大降低了对子ADC采样率和电路设计的要求，对实现低功耗、低成本的高速模数采集系统具有十分明显的优势，因此也成为最主要的高速采样ADC 架构之一。理想情况下，TI-ADC多个并行的子ADC具有完全相同的通道响应，而在实际的设计实现当中，各个子通道之间会存在失配误差，其主要包括：直流偏置(Offset)、增益误差(Gain)、时钟偏斜(Timing Skew)及宽带失配(Bandwidth Mismatch)等。失配误差的存在会使TI-ADC的系统性能下降，有效位数(ENOB)、无杂散动态范围(SFDR)会受到严重影响。为了提高实际应用中TI-ADC的整体性能，失配误差补偿成为该系统的核心技术之一。

TI-ADC的误差补偿方法从对信号的处理域上进行区分，主要分为两类：模数混合补偿和全数字域补偿。模数混合补偿方法一般采用数字采样估计误差量，再反馈到可调节模拟电路以消除系统误差，然而该方法的补偿效果会受到供电电压、温度和热噪声等的影响。相比较而言，全数字域补偿技术在数字域完成了失配误差的补偿，避免了模拟电路带来的不利影响，并且全数字域补偿算法可移植性强，参数改变调整之后可以适应不同TI-ADC系统。

传统全数字域补偿技术可进一步分为两类：第一类是全数字域非盲补偿，该技术需要输入信号的已知信息来估计失配误差参数或者设置滤波器系数，在系统误差量发生变化时需要重新计算误差参量，特别在采样率高达几十GS/s的情况下，调整参数的过程会带来信息的大量丢失，因此该方法难以满足参数动态变化的情景；第二类是全数字域盲补偿，该技术通过对采样输出做一系列变换生成新的信号，再与原实际输出信号做相关以估计失配误差参数，传统的全数字域盲补偿方法在输入信号带宽增加时，误差估计的精度和收敛速度均会明显下降，在实际应用中难以适应超宽带信号的误差补偿。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种超宽带信号的时间交织采样ADC全数字盲补偿方法，本发明无需了解输入信号的先验信息，即可对采样输出中的直流偏置、增益误差及时钟偏斜等完成补偿。本发明的补偿过程不受模拟电路和误差参数的影响，并且补偿过程中仅需要一种FIR滤波器，省去了大量的滤波器设计工作，降低了数字处理的复杂度。

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明是通过下述技术方案实现的：

超宽带信号的时间交织采样ADC全数字盲补偿方法，其特征在于：对采样输出信号进行平移和折叠，生产一组用来表征杂散信号的正交基函数，利用最小二乘算法估计误差信号的参数，并进行递进式迭代，消除失配误差，最终实现超宽带信号的误差补偿。