一种TIADC采集系统的时间误差估计及校正方法技术方案

本发明专利技术公开了一种TIADC采集系统的时间误差估计及校正方法，通过给TIADC系统一个高频标准正弦激励获得各ADC采样数据，再对各ADC采样数据做无频谱泄漏的FFT获得其频谱，并利用频域折叠理论精确获得各ADC相位谱值，然后利用各ADC相位谱值获得时间误差估计值，并对估计值进行修正以获得时间误差校正值，最后根据时间误差校正值和ADC内部相位调节单元对TIADC时间误差进行校正。

【技术实现步骤摘要】
一种TIADC采集系统的时间误差估计及校正方法
本专利技术属于时域测试
，更为具体地讲，涉及一种TIADC采集系统的时间误差估计及校正方法。
技术介绍
随着科技的快速发展，以GHz频段为代表，超高频信号得到了越来越多的应用。尤其在通信，航空航天，空间探测等领域，超高频信号的应用迅速增长。为了能够准确识别和测量这些信号，对数据采集系统的采样率提出了更高的要求。现有的单片ADC由于材料、工艺的限制已经无法满足对这些信号的采样需求，因此并行采集技术作为一种对任意信号的实时采集技术得到了广泛的研究。多片ADC并行交替采样系统结构如图1所示。N个通道的ADC以并行方式交替采样，第i通道的ADC的编号为ADCi，其采样时钟为SCLKi，i＝0,1,...,M-1。设系统的总采样率为fs，根据TIADC的理论，单片ADC的采样率为fsingle＝fs/N,且采样时钟的相位关系为：在采样时钟的驱动下，每片ADC对信号调理通道处理后的信号x(t)进行采样，并将采样数据xi(n)发送给数据拼合模块进行数据重组，获得原始信号的重构y(n)。这种并行结构虽然提升了最大采样率，但在实际应用中会由于不同通道间器件参数、布局的不一致性产生偏置、增益和时间三种通道失配误差，其中增益和时间误差与输入信号的频率f0有关。失配误差的引入大大降低了系统的整体性能，使高频信号的识别和测量受到了很大限制。为了使系统能够尽可能真实地还原出原始高频信号，必须要对通道失配误差进行估计和校正。然而现有的误差估计方法无法在单通道为欠采样的模式下估计时间失配误差，因此设计一种新的时间误差估计和校正方法就成为高速并行采集系统中亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种TIADC采集系统的时间误差估计及校正方法，模拟延时单元延迟值进行时间误差的估计和校正。为实现上述专利技术目的，本专利技术一种TIADC采集系统的时间误差估计及校正方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、设TIADC采集系统的ADC个数为M，单通道ADC的采样率为fsingle；(2)、设输入频率为f0的标准正弦信号为x(t)，将x(t)输入至TIADC采集系统，并对x(t)进行采样，得到各ADC的采样数据yk[n]，k＝0,1,…,M-1；(3)、求各ADC采样数据yk[n]的均值ak，再从各ADC采样数据yk[n]中减去均值ak，从而去除直流偏置，得到即(4)、对做无频谱泄露的FFT变换，然后取频点f0'＝f0-μfsingle处的相位谱值∠Xk(jω)，其中，μ为常数；(5)、依次计算各∠Xk(jω)-∠X0(jω)的值，k＝1,2,…,M-1，若其值小于0，则在∠Xk(jω)上加2π，反之则保持∠Xk(jω)不变，从而得到调整后的相位谱值ΔΦk(6)、计算各ADC的时间误差估计值δk：其中，表示向下取整；Ts为TIADC系统的采样间隔，Ts＝1/Mfsingle；(7)、对各ADC的时间误差估计值δk进行修正；若则将δk修正为：若则将δk修正为：若则保持δk不变，δk'＝δk；(8)、计算各ADC的时间误差校正值tk：tk＝-δk'；(9)、根据各ADC的时间误差校正值tk对各ADC进行校正；(9.1)、设各ADC内部相位调节寄存器的调节步进延时为S，则第k个ADC的寄存器调节值为Rk＝[tk/S]，其中，[·]为四舍五入操作；(9.2)、设第k个ADCk的相位调节寄存器的初值为R0k，第0个ADC相位调节寄存器的初值为R00，计算调整后第k个ADCk的相位调节寄存器值R'k，R'k＝R0k+Rk；(9.3)、判断R'k是否超过ADCk内部相位寄存器的调节范围：若R'k大于可调范围的最大值，则减小第0通道相位调节寄存器初值R00，再返回步骤(2)；若R'k小于可调范围的最小值，则增大第0通道相位调节寄存器初值R00，再返回步骤(2)；若R'k在可调范围之内，则调节R0k至R'k，完成校正。本专利技术的专利技术目的是这样实现的：本专利技术一种TIADC采集系统的时间误差估计及校正方法，通过给TIADC系统一个高频标准正弦激励获得各ADC采样数据，再对各ADC采样数据做无频谱泄漏的FFT获得其频谱，并利用频域折叠理论精确获得各ADC相位谱值，然后利用各ADC相位谱值获得时间误差估计值，并对估计值进行修正以获得时间误差校正值，最后根据时间误差校正值和ADC内部相位调节单元对TIADC时间误差进行校正。同时，本专利技术一种TIADC采集系统的时间误差估计及校正方法还具有以下有益效果：(1)、通过使用频域折叠理论，解除了原有TIADC时间误差估计方法只能适用于低频信号的限制，将时间误差估计应用于单ADC为欠采样下的高频场合。(2)、给出了时间误差估计值的具体修正过程，解决了由于随机环境误差导致时间误差计算错误的情况，增加了校正算法的稳定性和正确性。附图说明图1是本专利技术一种TIADC采集系统的时间误差估计及校正方法原理图；图2是图1所示TIADC采集系统的一种等效结构模型示意图；图3是输入校正信号频谱与TIADC系统采样率关系示意图；图4是第一种情况下输入校正信号频谱折叠后与单ADC采样率关系示意图；图5是第二种情况下输入校正信号频谱折叠后与单ADC采样率关系示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本专利技术。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本专利技术的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。实施例图1是本专利技术一种TIADC采集系统的时间误差估计及校正方法原理图。在本实施例中，如图1所示，本专利技术一种TIADC采集系统的时间误差估计及校正方法，包括以下步骤：S1、设TIADC采集系统的ADC个数为M＝16，单通道ADC的采样率为fsingle；如图2所示，每个通道等效为一个代表通道频率响应的滤波器和ADC组成，而时间误差由通道的频响滤波器Hi(jω)表示。S2、设输入频率为f0的标准正弦信号为x(t)，将x(t)输入至TIADC采集系统，并对x(t)进行采样，得到各ADC的采样数据yk[n]，k＝0,1,…,15；S3、求各ADC采样数据yk[n]的均值ak，再从各ADC采样数据yk[n]中减去均值ak，从而去除直流偏置，得到即S4、对做无频谱泄露的FFT变换，然后取频点f0'＝f0-μfsingle处的相位谱值∠Xk(jω)，其中，μ为常数，且满足：μfsingle＜f0＜(μ+1)fsingle；在本实施例中，设输入的校正信号x(t)为高频正弦信号，即：x(t)＝sin(2πf0t+θ)经过频响滤波器后，输出为：其中，f0为x(t)的频率，为时间误差系数，其与时间误差δk的关系为θ为x(t)的相位；将其改写为：令则xk(n)的连续傅里叶变换为其中δ表示dirac函数。由dirac函数的性质，有：因此有：ω＝2πf0时，Xk(jω)的相位为ω＝-2πf0时，Xk(jω)的相位为即f0和-f0处频谱的相位相反。由于采样是对原始信号频谱的周期延拓，故分析时只考虑频谱范围为0～fsingle内即可。原始信号频谱如图3所示，其中正频率f0处谱线用实线表示，负频率-f0处谱线用虚线表示。根据f0和fsin本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种TIADC采集系统的时间误差估计及校正方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、设TIADC采集系统的ADC个数为M，单通道ADC的采样率为fsingle；(2)、设输入频率为f0的标准正弦信号为x(t)，将x(t)输入至TIADC采集系统，并对x(t)进行采样，得到各ADC的采样数据yk[n]，k＝0,1,…,M‑1；(3)、求各ADC采样数据yk[n]的均值ak，再从各ADC采样数据yk[n]中减去均值ak，从而去除直流偏置，得到

【技术特征摘要】
1.一种TIADC采集系统的时间误差估计及校正方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、设TIADC采集系统的ADC个数为M，单通道ADC的采样率为fsingle；(2)、设输入频率为f0的标准正弦信号为x(t)，将x(t)输入至TIADC采集系统，并对x(t)进行采样，得到各ADC的采样数据yk[n]，k＝0,1,…,M-1；(3)、求各ADC采样数据yk[n]的均值ak，再从各ADC采样数据yk[n]中减去均值ak，从而去除直流偏置，得到即(4)、对做无频谱泄露的FFT变换，然后取频点f0'＝f0-μfsingle处的相位谱值∠Xk(jω)，其中，μ为常数；(5)、依次计算各∠Xk(jω)-∠X0(jω)的值，k＝1,2,…,M-1，若其值小于0，则在∠Xk(jω)上加2π，反之则保持∠Xk(jω)不变，从而得到调整后的相位谱值ΔΦk(6)、计算各ADC的时间误差估计值δk：其中，表示向下取整；Ts为TIADC系统的采样间隔，Ts＝1/Mfsingle；(7)、对各ADC的时间误差估计值δk进行修正；若则将δk修正...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨扩军，叶芃，潘志翔，张沁川，黄武煌，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51