[发明专利]一种基于正弦拟合的TIADC系统误差估计和补偿方法

说明书

本发明公开了一种基于正弦拟合的TIADC系统误差估计和补偿方法，包括：输入一个已知频率的低频正弦信号至TIADC，求解三个参数的估算值并计算出各通道正弦输出的幅度和偏置；得到其余各通道的增益失配和失调失配和计算以完成补偿；输入一个已知频率的高频正弦信号至TIADC，得到三参数后分别计算各通道存在采样时刻失配和带宽失配的正弦输出的幅度值和相位值；估算得到通道带宽和带宽失配导致的相位值和采样时刻失配引起的相位值；分别采用可调延迟线和分数延时滤波器进行相位调节，以补偿采样时刻失配和带宽失配引起的相位误差。本发明可对TIADC中存在的各类失配所引起的误差实现精确的估计和补偿，同时不受通道数目限制，具有很好的有效性、广泛性和实用性。

技术领域

本发明涉及一种基于正弦拟合的TIADC系统误差估计和补偿方法，属于高速模数转换器的技术领域。

背景技术

随着电子信息等技术的进步，ADC的应用领域不断扩展，系统对ADC的要求也不断提高，所以模数转换器成为提升通信系统速度的关键。对于高速数字信号应用来说，ADC的转换速率也是有限的，单通道的ADC越来越难以满足高速系统的要求。因此，如何利用现有的ADC实现满足高速高精度的数据采集系统具有重要意义。

多通道ADC并行工作采样是一种实现更高采样率和高精度ADC的有效方法，也就是使用多通道时间交织(Time-Interleaved)结构实现高速高精度采集。理论上，在保持精度不变的情况下，M个ADC构成的时间交织采样系统，其带宽可达到单片ADC的M倍。时间交织结构利用多个ADC在时域上交替采集输入信号，再在数字域拼接以实现采样率的提高，这种结构硬件开销相对小，且易于实现，多为实际系统采用。如数字存储示波器的前端采集电路及软件无线电通信系统中的接收端都采用了多通道时间交织的结构。

在高速高精度采集系统中，虽然使用多通道时间交织ADC(TIADC)能够实现在同等精度下采样速度成倍提高，但其自身也存在固有缺点，通道之间存在的失配误差严重制约着多通道时间交织ADC的转换精度，降低整个采样系统的信噪比(SNR)和无杂散动态范围(SFDR)。时间交织并行采样系统主要存在四种失配：失调失配(offset mismatch)、增益失配(gain mismatch)、采样时刻偏差(time-skew error)和带宽失配(bandwidthmismatch)。这四种失配会引起采样信号的幅度和相位调制，在频谱上表现为在相应频点上产生杂散，出现失真信号。

目前对于上述各类误差的综合校准算法很少，而且对于带宽失配的校准多采用在模拟域设计校准电路(比如电容阵列电路)来补偿误差。但是这类方式在误差的补偿精度上没有数字方式精确，并且受温度和工艺变化的影响较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种基于正弦拟合的TIADC系统误差估计和补偿方法，克服TIADC系统中各类误差所造成的影响，误差校准环节均在数字域内完成，弥补了上述模拟方式校准的缺陷。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种基于正弦拟合的TIADC系统误差估计和补偿方法，包括以下步骤：

步骤1、对于增益失配和失调失配的估算，包括：输入一个已知频率的低频正弦信号至TIADC，得到TIADC的采样输出，并根据正弦拟合算法求解出正弦信号中A、B、C三个参数的估算值并计算出各通道正弦输出的幅度和偏置；

设第一通道为参考通道，通过将其余各通道的幅度和偏置与参考通道进行比较，得到其余各通道的增益失配g_i和失调失配os_i；将在TIADC正常运行下各通道输出分别除以存储的增益失配g_i，再减去失调失配os_i以完成补偿；