[发明专利]前馈式全数字TIADC系统的采样时间误差校准模块及其方法

权利要求书

1.一种前馈式全数字TIADC系统的采样时间误差校准模块，其特征包括：数据复合单元、自相关函数求导单元、时间误差提取单元、时间误差补偿单元；

所述数据复合单元对外部输入的模拟信号x进行数据转换处理，得到m个通道的数字信号{y₁,y₂,…,y_i,…,y_m}，其中y_i表示第i个通道的数字信号，再将m个通道的数字信号{y₁,y₂,…,y_i,…,y_m}进行复合处理得到复合数字信号y后，分别传递给所述自相关函数求导单元和时间误差补偿单元；i＝1,2,…,m；

所述自相关函数求导单元对所述复合数字信号y求取模拟信号x的自相关函数G_x在采样周期T_s处的导数值G_x′(T_s)，同时根据所述复合数字信号y求取归一化采样频率相关量G_f后，利用矫正函数R_f得到矫正系数r，从而将所述数值G_x′(T_s)和矫正系数r的乘积作为矫正后的导数值并传递给所述时间误差提取单元；

所述时间误差提取单元以第1通道的数字信号y₁作为参考，对m-1个通道的数字信号{y₂,y₃,…,y_i,…,y_m}进行时间误差提取，得到m-1个时间误差提取值{Γ₂,Γ₃,…,Γ_i,…,Γ_m}，再与系数矩阵H的逆矩阵H^-1相乘后除以矫正后的导数值从而得到m-1个时间误差量{δ₂,δ₃,…,δ_i,…,δ_m}并传递给所述时间误差补偿单元；其中，Γ_i和δ_i分别表示第i个通道的时间误差提取值和时间误差量，且2≤i≤m，系数矩阵

所述时间误差补偿单元将零元素作为首个元素插入所述m-1个时间误差量{δ₂,δ₃,…,δ_i,…,δ_m}中，得到m个通道的时间误差量{0,δ₂,δ₃,…,δ_i,…,δ_m}，再将所述m个通道的时间误差列向量{0,δ₂,δ₃,…,δ_i,…,δ_m}进行复合处理得到复合时间误差量δ_y，从而利用复合时间误差量δ_y对所述复合数字信号y进行时间误差校准，得到TIADC系统校准后的输出信号

2.一种前馈式全数字TIADC系统的采样时间误差校准方法，其特征是按如下步骤进行：

步骤1、对外部输入的模拟信号x进行数据转换处理，得到m个通道的数字信号{y₁,y₂,…,y_i,…,y_m}，其中y_i表示第i个通道的数字信号，i＝1,2,…,m；

步骤2、对所述m个通道的数字信号{y₁,y₂,…,y_i,…,y_m}中任意相邻两个通道的数字信号{y_i,y_i+1}进行求差处理，得到差值Δy_i,i+1；当i＝m时，将y₁赋值y_i+1，将赋值给y_i，且数字信号{y_m,y_m+1}的差值记为Δy_m,1；其中，表示第m个通道的数字信号y_m延迟一个子通道的采样周期后的信号；

步骤3、根据式(1)得到任意相邻两个通道的数字信号{y_i,y_i+1}的自相关函数G_i,i+1：

G_i,i+1＝E|Δy_i,i+1| (1)

式(1)中，E表示期望；

步骤4、利用式(2)建立自相关函数G_i,i+1与时间误差量的关系式：

G_i,i+1≈G_x(T_s+δ_i+1-δ_i) (2)

式(2)中，G_x表示模拟信号x的自相关函数，T_s表示TIADC系统的采样周期，δ_i和δ_i+1分别表示第i通道和第i+1通道的时间误差量；

步骤5、以第1通道的数字信号y₁作为参考，即令δ₁＝0，利用式(3)对第i通道的数字信号y_i进行误差提取，得到第i通道的时间误差提取值Γ_i，从而得到m-1个通道的时间误差提取值{Γ₂,Γ₃,…,Γ_i,…,Γ_m}：

Γ_i＝G_i-1,i-G_i,i+1 (3)

式(3)中，2≤i≤m；

步骤6、利用式(4)建立时间误差提取值Γ_i与时间误差量的关系式：

Γ_i≈G′_x(T_s)×(2δ_i-δ_i-1-δ_i+1) (4)

式(4)中，G′_x(T_s)表示自相关函数G_x在采样周期T_s处的导数；

步骤7、将m-1个时间误差提取值{Γ₂,Γ₃,…,Γ_i,…,Γ_m}表示为提取值列向量Γ＝[Γ₂,Γ₃,…,Γ_i,…,Γ_m]^T，将m-1个时间误差量{δ₂,δ₃,…,δ_i,…,δ_m}表示为时间误差列向量δ＝[δ₂,δ₃,…,δ_i,…,δ_m]^T，并有：

式(5)中，H表示系数矩阵，且

步骤8、对所述m个通道的数字信号{y₁,y₂,…,y_i,…,y_m}进行复合处理得到复合数字信号y；

步骤9、利用式(6)得到模拟信号x的自相关函数G_x在采样周期T_s处的导数值G_x′(T_s)：

式(6)中，表示复合数字信号y延迟两个TIADC系统的采样周期T_s后的信号；

步骤10、利用式(7)得到归一化采样频率相关量G_f：

式(7)中，表示复合数字信号y延迟一个TIADC系统的采样周期T_s后的信号，E表示期望；

步骤11、利用式(8)得到矫正系数r：

r＝R_f(G_f) (8)

式(8)中，R_f为矫正函数，用于拟合矫正系数r和归一化采样频率相关量G_f之间的函数关系式；

步骤12、利用式(9)得到矫正后的导数值

步骤13、利用式(10)得到误差量列向量δ：

式(10)中，H^-1表示系数矩阵H的逆矩阵；

步骤14、将零元素作为首个元素插入所述m-1个时间误差量{δ₂,δ₃,…,δ_i,…,δ_m}中，得到m个通道的时间误差量{0,δ₂,δ₃,…,δ_i,…,δ_m}，再将所述m个通道的时间误差量{0,δ₂,δ₃,…,δ_i,…,δ_m}进行复合处理得到复合时间误差量δ_y；

步骤15、利用式(11)对复合数字信号y进行时间误差校准，得到TIADC系统校准后的输出信号

式(11)中，y′表示复合数字信号y的导数值。