一种多通道时间交错ADC测量校准方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种多通道时间交错ADC测量校准方法和装置，包括步骤S1，M个ADC通道采集校准信号；其中M为正整数；步骤S2，测量并修正每个ADC通道采集到的校准信号的直流误差，以得到每个ADC通道的第一校准信号；步骤S3，基于每个ADC通道的第一校准信号，测量并修正每个ADC通道的幅度误差，以得到每个ADC通道的第二校准信号；步骤S4，基于每个ADC通道的第二校准信号，测量并修正每个ADC通道的相位误差，以得到每个ADC通道的第三校准信号。本发明专利技术解决了如何在数字部分快速精确的解决TIADC通道不一致性的失配问题和以及如何在FPGA实现快速校准问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及多通道时间交错ADC领域，尤其涉及一种多通道时间交错ADC测量校准方法和装置。
技术介绍
高速高精度模拟数字转换器(AnalogDigitalConverter,ADC)是雷达、医疗设备、通讯等许多现代电子系统的关键部件。由于现有的器件制造技术和ADC字长的影响,传统结构的ADC在突破高速和高精度上受到了限制。为获得比单片ADC更高的采样速度,产生了时间交替并行采样技术，该技术导致了时间交错并行采样模拟数字转换器(Time-interleavedanalogdigitalconverter,TIADC)的诞生。TIADC由M个并行的独立ADC(通道)组成,每个ADC以fs/M的采样率交替对输入信号进行采样,最后,M路ADC的采样输出重组成一组具有采样率为fs的输出数据。采用多个相对低速、高精度的模数转换器(ADC)在多个通道并行时间交替采样构成的TIADC系统是目前高速、高精ADC的发展方向。但在实际应用中，ADC的制造工艺等原因会引入通道失配误差，其中失配误差包括时间误差、增益误差和偏置误差，失配误差如果不加以校准，就会严重影响TIADC系统的性能，并且给其后端多通道高速数据的捕获、缓存和处理带来了很大的障碍。M个采样速率为fs的ADC并行交替工作，构成采样速率为Fs(Fs＝Mfs)的MADC系统，此时MADC系统可以处理的模拟输入信号的带宽为Fs/2。但对于每个通道的ADC可以处理的最大带宽为fs/2，也就是说当输入信号带宽小于fs/2才可以保证每个ADC的输出不混叠。由于增益误差和偏置误差是线性的，因此可以通过在fs/2输入带宽内对单个通道进行补偿然后外推到整个Fs/2输入带宽内。但对于时间误差，在输入带宽小于fs/2时，可以通过注入测试信号计算出时间误差后，利用延时滤波器进行相位补偿。当输入信号的带宽大于fs/2时，每个通道ADC的输出都是混叠的，反映在输出频谱上是大于fs/2的输入信号被折回到fs/2内，此时输出频谱信息已不能真实的反映时间误差信息，因此不能再通过在每个通道上引入延时滤波器进行误差补偿。因此如何在宽带输入时(其中输入信号带宽为Fs/2)完成时间误差的校准是本专利技术所要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种多通道时间交错ADC测量校准方法和装置。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种多通道时间交错ADC测量校准方法，包括如下步骤：步骤S1，M个ADC通道采集校准信号；其中M为正整数；步骤S2，测量并修正每个ADC通道采集到的校准信号的直流误差，以得到每个ADC通道的第一校准信号；步骤S3，基于每个ADC通道的第一校准信号，测量并修正每个ADC通道的幅度误差，以得到每个ADC通道的第二校准信号；步骤S4，基于每个ADC通道的第二校准信号，测量并修正每个ADC通道的相位误差，以得到每个ADC通道的第三校准信号。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步地，其中步骤S2包括如下步骤：步骤S21，M个ADC通道将采集到的校准信号转换到频域，以生成频域信号；步骤S22，计算频域信号第一个频点信号的频域值的绝对值，即为每个ADC通道的直流误差；步骤S23，根据每个ADC通道的直流误差修正每个ADC通道采集到的校准信号，得到每个ADC通道的第一校准信号。进一步地，其中步骤S3具体包括如下步骤：步骤S31，将每个ADC通道中频域信号的最大幅值点位置的增益作为相应ADC通道的增益；步骤S32，根据各个ADC通道的增益，计算每个ADC通道的增益差比，具体计算过程为：第2个ADC通道至第M个ADC通道的M-1个ADC通道中，计算每一个ADC通道的增益与第一个ADC通道增益的差值，并除以该ADC通道的增益；步骤S33，将每个ADC通道的增益差比乘以每个ADC通道的第一校准信号，得到每个ADC通道的幅度误差；步骤S34，根据每个ADC通道幅度误差修正每个ADC通道的第一校准信号，得到每个ADC通道的第二校准信号。进一步地，其中步骤S4具体包括如下步骤：步骤S41，将每个ADC通道中频域信号的最大幅值点位置的相位作为相应ADC通道的相位；步骤S42，根据每个ADC通道的相位以及每个ADC通道的理论相位差，计算每个ADC通道的相位误差，具体计算过称为：第2个ADC通道至第M个ADC通道的M-1个ADC通道中，计算每一个ADC通道与第一个ADC通道之间的相位差，再减去理论相位差；步骤S43，根据每个ADC通道的相位误差修正每个ADC通道的第二校准信号,以得到第三校准信号。进一步地，输入到M个ADC通道的信号为正弦信号、余弦信号或SINC信号。本专利技术解决上述技术问题的另一种技术方案如下：一种多通道时间交错ADC测量校准装置，包括信号发射模块、M个ADC通道、直流误差消除模块、幅度误差消除模块和相位误差消除模块；信号发射模块用于向M个ADC通道发送校准信号；M个ADC通道用于采集校准信号；直流误差消除模块用于测量并修正每个ADC通道采集到的校准信号的直流误差，以得到每个ADC通道的第一校准信号；幅度误差消除模块用于基于每个ADC通道的第一校准信号，测量并修正每个ADC通道的幅度误差，以得到每个ADC通道的第二校准信号；相位误差消除模块用于基于每个ADC通道的第二校准信号，测量并修正每个ADC通道的相位误差，以得到每个ADC通道的第三校准信号。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步地，直流误差消除模块包括：频域信号生成单元，用于将M个ADC通道将采集到的校准信号转换到频域，以生成频域信号；直流误差计算单元，用于计算频域信号第一个频点信号的频域值的绝对值，即为每个ADC通道的直流误差；直流误差修正单元，用于根据每个ADC通道的直流误差修正每个ADC通道采集到的校准信号，得到每个ADC通道的第一校准信号。进一步地，幅度误差消除模块包括：增益计算单元，用于将每个ADC通道中频域信号的最大幅值点位置的增益作为相应ADC通道的增益；增益差比计算单元，用于根据各个ADC通道的增益，计算每个ADC通道的增益差比，具体计算过程为：第2个ADC通道至第M个ADC通道的M-1个ADC通道中，计算每一个ADC通道的增益与第一个ADC通道增益的差值，并...

【技术保护点】
一种多通道时间交错ADC测量校准方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，M个ADC通道采集校准信号；其中M为正整数；步骤S2，测量并修正每个ADC通道采集到的校准信号的直流误差，以得到每个ADC通道的第一校准信号；步骤S3，基于每个ADC通道的第一校准信号，测量并修正每个ADC通道的幅度误差，以得到每个ADC通道的第二校准信号；步骤S4，基于每个ADC通道的第二校准信号，测量并修正每个ADC通道的相位误差，以得到每个ADC通道的第三校准信号。

【技术特征摘要】
1.一种多通道时间交错ADC测量校准方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，M个ADC通道采集校准信号；其中M为正整数；
步骤S2，测量并修正每个ADC通道采集到的校准信号的直流误差，以得
到每个ADC通道的第一校准信号；
步骤S3，基于每个ADC通道的第一校准信号，测量并修正每个ADC通道
的幅度误差，以得到每个ADC通道的第二校准信号；
步骤S4，基于每个ADC通道的第二校准信号，测量并修正每个ADC通道
的相位误差，以得到每个ADC通道的第三校准信号。
2.根据权利要求1所述的多通道时间交错ADC测量校准方法，其特征在
于，其中步骤S2包括如下步骤：
步骤S21，M个ADC通道将采集到的校准信号转换到频域，以生成频域
信号；
步骤S22，计算频域信号第一个频点信号的频域值的绝对值，即为每个
ADC通道的直流误差；
步骤S23，根据每个ADC通道的直流误差修正每个ADC通道采集到的校
准信号，得到每个ADC通道的第一校准信号。
3.根据权利要求2所述的多通道时间交错ADC测量校准方法，其特征在
于，其中步骤S3具体包括如下步骤：
步骤S31，将每个ADC通道中频域信号的最大幅值点位置的增益作为相
应ADC通道的增益；
步骤S32，根据各个ADC通道的增益，计算每个ADC通道的增益差比，
具体计算过程为：第2个ADC通道至第M个ADC通道的M-1个ADC通道中，
计算每一个ADC通道的增益与第一个ADC通道增益的差值，并除以该ADC通

\t道的增益；
步骤S33，将每个ADC通道的增益差比乘以每个ADC通道的第一校准信
号，得到每个ADC通道的幅度误差；
步骤S34，根据每个ADC通道幅度误差修正每个ADC通道的第一校准信
号，得到每个ADC通道的第二校准信号。
4.根据权利要求3所述的多通道时间交错ADC测量校准方法，其特征在
于，其中步骤S4具体包括如下步骤：
步骤S41，将每个ADC通道中频域信号的最大幅值点位置的相位作为相
应ADC通道的相位；
步骤S42，根据每个ADC通道的相位以及每个ADC通道的理论相位差，
计算每个ADC通道的相位误差，具体计算过称为：第2个ADC通道至第M个
ADC通道的M-1个ADC通道中，计算每一个ADC通道与第一个ADC通道之间
的相位差，再减去理论相位差；
步骤S43，根据每个ADC通道的相位误差修正每个ADC通道的第二校准
信号,以得到第三校准信号。
5.根据权利要求1所述的多通道时间交错ADC测量校准方法，其特征在
于，输入到M个ADC通道的信号为正弦信号、余弦信号或SINC信号。
6.一种多通道时间交错ADC测量校准装置，其特征在于，包括信号发射
模块、M个ADC通道、直流误差消除模块、幅度误差消除模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊军，王逸，白利，
申请(专利权)人：北京坤驰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11