一种TIADC系统失配误差校准方法、装置、设备及介质制造方法及图纸

本公开提供了一种TIADC系统失配误差校准方法，涉及信号处理技术领域，包括：计算各子ADC通道的直流偏置失配误差、增益失配误差和时钟相位失配误差，计算各子ADC通道的重构增益参数、重构直流参数和重构相位参数，各子ADC通道的信号数据与重构增益参数的乘积加上重构直流参数，得到各子ADC通道的信号数据修正数据，将各子ADC通道的信号数据修正数据拼合并做滤波处理，将拼合的数据加上滤波波形数据与重构相位参数的乘积，得到最终修正的模拟信号的数据。本公开还提供了一种TIADC系统失配误差校准装置、设备及介质。本公开提出的方法将修正TIADC失配误差的计算形式统一，降低了计算过程中对DSP资源的消耗，同时降低了对DSP的功能多样性的要求。

A Calibration Method, Device, Equipment and Media for Mismatch Error of TIADC System

【技术实现步骤摘要】
一种TIADC系统失配误差校准方法、装置、设备及介质
本公开涉及信号处理
，尤其涉及一种TIADC系统失配误差校准方法、装置、设备及介质。
技术介绍
在现代科学研究中，物理实验中的波形数字化、无线通信等诸多领域对模数转换芯片(AnalogtoDigitalConverter，简称ADC)的采样率和精度提出了越来越高的要求。因此，采用多个子ADC的时间交替模数转换器(TimeInterleavedAnalogtoDigitalConverter，简称TIADC)成为兼顾高精度的同时提高采样率的有效方法之一。由于TIADC中各子ADC通道之间存在不一致性，信号在各通道间的传输存在直流偏置失配误差、增益失配误差和时钟相位失配误差，导致TIADC的测量精度变差。故而，需要对TIADC的失配误差进行校准，来提高TIADC的测量精度。HanLeDuc等人提出了一种TIADC失配误差的数字校准方法(FullyDigitalFeedforwardBackgroundCalibrationofClockSkewsforSub-SamplingTIADCsUsingthePolyphaseDecomposition)。该方法能够对TIADC任意奈奎斯特区内的输入信号进行失配的估算和修正，对任意通道数的TIADC都适用。然而，将该校准方法在现场可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray，简称FPGA)中实现时，存在以下缺点：(1)修正方法的计算形式相对于FPGA中的数字信号处理器(DigitalSignalProcessor，简称DSP)来说并不合理，会造DSP资源的浪费；(2)修正方法计算形式不统一，不利于通过DSP资源的分时复用来降低DSP资源的消耗；(3)对于一个稳定的TIADC系统来说，不需要经常进行失配误差的估算，因此将估算部分留在FPGA中是对DSP资源的浪费。
技术实现思路
本公开所要解决的技术问题是，优化TIADC系统失配误差校准方法中对信号数据进行修正的计算形式，并将计算形式进行统一，充分利用FPGA中DSP资源的计算能力，减少计算过程中对DSP资源的消耗。本公开的一个方面提供了一种TIADC系统失配误差校准方法，包括：S1，计算一个标准正弦信号在TIADC系统的各子ADC通道中传输和被采样时产生的直流偏置失配误差、增益失配误差和时钟相位失配误差；S2，基于所述直流偏置失配误差、增益失配误差和时钟相位失配误差，计算所述各子ADC通道的重构增益参数、重构直流参数和重构相位参数；S3，当模拟信号输入所述TIADC系统时，采集所述各子ADC通道的信号数据，所述各子ADC通道的信号数据与相应的所述重构增益参数的乘积加上相应的所述重构直流参数，得到所述各子ADC通道的信号数据相应的修正数据；S4，将所述各子ADC通道的信号数据相应的修正数据拼合，得到TIADC波形数据，将所述TIADC波形数据进行滤波处理，得到滤波波形数据，所述TIADC波形数据加上所述滤波波形数据与相应的所述重构相位参数的乘积，得到最终修正的所述模拟信号的数据。可选的，所述基于所述直流偏置失配误差、增益失配误差，计算所述各子ADC通道的重构增益参数、重构直流参数和重构相位参数包括：令各子ADC通道的直流偏置失配误差、增益失配误差和时钟相位失配误差分别为δom、δgm和δtm，所述重构增益参数、重构直流参数和重构相位参数分别为g′m、o′m和t′m，其中，m表示所述各子ADC通道的编号，则：t′m＝-δtm。可选的，所述各子ADC通道的信号数据与相应的所述重构增益参数的乘积加上相应的所述重构直流参数，得到所述各子ADC通道的信号数据相应的修正数据包括：令所述各子ADC通道的信号数据为am[k]，所述各子ADC通道的信号数据相应的修正数据为bm[k]，所述重构增益参数为g′m，所述重构直流参数为o′m，其中m表示各子ADC通道编号，k表示采样数据序号，则：bm[k]＝am[k]×g′m+o′m。可选的，所述将所述各子ADC通道的信号数据相应的修正数据拼合，得到TIADC波形数据，将所述TIADC波形数据进行滤波处理，得到滤波波形数据包括：将所述TIADC波形数据与一个预置的滤波器做卷积计算，得到所述滤波波形数据；令所述TIADC波形数据为所述预置的滤波器为h[n]，所述各子ADC通道的信号数据相应的修正数据为bm[k]，所述滤波波形数据为则：其中，n表示将所述各子ADC通道的信号数据相应的修正数据拼合得到的TIADC波形数据的序号，M表示所述TIADC系统中组成TIADC的子ADC的数量，m表示所述各子ADC通道编号，m＝0，1，...，M-1，k表示采样数据序号，n＝Mk+m，i表示所述预置的滤波器的数据序号，L表示一个正整数。可选的，所述将所述TIADC波形数据与一个预置的滤波器做卷积计算包括：所述预置的滤波器由一个基础滤波器和一个窗函数组成；其中，所述基础滤波器进行了对称的截断；令所述预置的滤波器为h[i]，所述基础滤波器为hb[i]，所述窗函数为w[i]，则：h[i]＝hb[i]×w[i]，-L≤i≤L；其中，p表示所述模拟信号在所述TIADC系统的TIADC第p个奈奎斯特区，L表示将所述基础滤波器对称的截断的长度。可选的，所述TIADC波形数据加上所述滤波波形数据与相应的所述重构相位参数的乘积，得到最终修正的所述模拟信号的数据包括：令所述TIADC波形数据为所述滤波波形数据为所述重构相位参数为t′m，所述最终修正的所述模拟信号的数据为y[n]，其中，n表示所述TIADC波形数据的序号，M表示所述TIADC系统中组成TIADC的子ADC的数量，m表示所述各子ADC通道编号，m＝0，1，...，M-1，n＝Mk+m，k表示采样数据序号，则：可选的，所述计算一个标准正弦信号在TIADC系统的各子ADC通道中传输时产生的直流偏置失配误差、增益失配误差、时钟相位失配误差包括：S11，将一个标准正弦信号输入所述TIADC系统中，对所述各子ADC通道的信号数据进行采样；S12，基于所述信号数据，对所述各子ADC通道的信号分别进行拟合，得到各子ADC通道的信号的幅度、相位和直流偏置；S13，分别对所述各子ADC通道的信号数据进行直流偏置消除、增益归一化处理；S14，将经过步骤S13处理得到的数据拼合，得到TIADC波形数据；S15，对所述TIADC波形数据进行处理，获得所述标准正弦信号的频率搬移到所述TIADC系统的TIADC第一奈奎斯特区的频率；S16，基于所述标准正弦信号在所述TIADC系统的TIADC第一奈奎斯特区的频率，计算所述标准正弦信号的实际频率；S17，基于所述标准正弦信号的实际频率与所述各子ADC通道的采样率，对所述各子ADC通道的信号的相位进行相应调整，得到所述各子ADC通道的信号的实际相位；S18，基于所述各子ADC通道的信号的幅度和直流偏置，分别计算所述各子ADC通道的增益失配误差和直流偏置失配误差；基于各子ADC通道的信号的实际相位，计算各子ADC通道的时钟相位失配误差。本公开的另一方面提供了一种TIADC系统失配误差校准装置，包括：第一处理模块，用于计算一个标准正弦信号在TIADC系统的各子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种TIADC系统失配误差校准方法，其特征在于，方法包括：S1，计算一个标准正弦信号在TIADC系统的各子ADC通道中传输和被采样时产生的直流偏置失配误差、增益失配误差和时钟相位失配误差；S2，基于所述直流偏置失配误差、增益失配误差和时钟相位失配误差，计算所述各子ADC通道的重构增益参数、重构直流参数和重构相位参数；S3，当模拟信号输入所述TIADC系统时，采集所述各子ADC通道的信号数据，所述各子ADC通道的信号数据与相应的所述重构增益参数的乘积加上相应的所述重构直流参数，得到所述各子ADC通道的信号数据相应的修正数据；S4，将所述各子ADC通道的信号数据相应的修正数据拼合，得到TIADC波形数据，将所述TIADC波形数据进行滤波处理，得到滤波波形数据，所述TIADC波形数据加上所述滤波波形数据与相应的所述重构相位参数的乘积，得到最终修正的所述模拟信号的数据。

【技术特征摘要】
1.一种TIADC系统失配误差校准方法，其特征在于，方法包括：S1，计算一个标准正弦信号在TIADC系统的各子ADC通道中传输和被采样时产生的直流偏置失配误差、增益失配误差和时钟相位失配误差；S2，基于所述直流偏置失配误差、增益失配误差和时钟相位失配误差，计算所述各子ADC通道的重构增益参数、重构直流参数和重构相位参数；S3，当模拟信号输入所述TIADC系统时，采集所述各子ADC通道的信号数据，所述各子ADC通道的信号数据与相应的所述重构增益参数的乘积加上相应的所述重构直流参数，得到所述各子ADC通道的信号数据相应的修正数据；S4，将所述各子ADC通道的信号数据相应的修正数据拼合，得到TIADC波形数据，将所述TIADC波形数据进行滤波处理，得到滤波波形数据，所述TIADC波形数据加上所述滤波波形数据与相应的所述重构相位参数的乘积，得到最终修正的所述模拟信号的数据。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述直流偏置失配误差、增益失配误差，计算所述各子ADC通道的重构增益参数、重构直流参数和重构相位参数包括：令各子ADC通道的直流偏置失配误差、增益失配误差和时钟相位失配误差分别为δom、δgm和δtm，所述重构增益参数、重构直流参数和重构相位参数分别为g′m、o′m和t′m，其中，m表示所述各子ADC通道的编号，则：t′m＝-δtm。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述各子ADC通道的信号数据与相应的所述重构增益参数的乘积加上相应的所述重构直流参数，得到所述各子ADC通道的信号数据相应的修正数据包括：令所述各子ADC通道的信号数据为am[k]，所述各子ADC通道的信号数据相应的修正数据为bm[k]，所述重构增益参数为g′m，所述重构直流参数为o′m，其中m表示各子ADC通道编号，k表示采样数据序号，则：bm[k]＝am[k]×g′m+o′m。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述各子ADC通道的信号数据相应的修正数据拼合，得到TIADC波形数据，将所述TIADC波形数据进行滤波处理，得到滤波波形数据包括：将所述TIADC波形数据与一个预置的滤波器做卷积计算，得到所述滤波波形数据；令所述TIADC波形数据为所述预置的滤波器为h[n]，所述各子ADC通道的信号数据相应的修正数据为bm[k]，所述滤波波形数据为则：其中，n表示将所述各子ADC通道的信号数据相应的修正数据拼合得到的TIADC波形数据的序号，M表示所述TIADC系统中组成TIADC的子ADC的数量，m表示所述各子ADC通道编号，m＝0，1，...，M-1，k表示采样数据序号，n＝Mk+m，i表示所述预置的滤波器的数据序号，L表示一个正整数。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将所述TIADC波形数据与一个预置的滤波器做卷积计算包括：所述预置的滤波器由一个基础滤波器和一个窗函数组成；其中，所述基础滤波器进行了对称的截断；令所述预置的滤波器为h[i]，所述基础滤波器为hb[i]，所述窗函数为w[i]，则：h[i]＝hb[i]×w[i]，-L≤i≤L；其中，p表示所述模拟信号在所述TIADC系统的TIADC第p个奈奎斯特区，L表示将所述基础滤波器对称的截断的长度。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹喆，胡佳栋，赵雷，刘树彬，安琪，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34