用于时间交织数模转换器的线性和非线性校准制造技术

一种时间交织数模转换器系统，包括：数字预失真器，其被配置成接收输入数字信号和误差信号，并且基于输入数字信号和误差信号来输出失真的数字信号；具有第一采样率的时间交织数模转换器，该时间交织数模转换器被配置成将失真的数字信号转换成模拟信号；以及校准系统。该校准系统包括具有等于或低于第一采样率的第二采样率的模数转换器，该模数转换器被配置成接收模拟信号并将该模拟信号转换成降采样数字信号；被配置成接收输入数字信号和误差信号并输出模型信号的离散时间线性模型；以及组合器，用以从模型信号中减去降采样数字信号以生成误差信号。

【技术实现步骤摘要】
用于时间交织数模转换器的线性和非线性校准对相关申请的交叉引用本申请要求2018年12月31日提交的临时美国专利申请号62/787,223的权益，该临时美国专利申请的全部内容在此通过引用并入此申请中。专利
本公开涉及关于时间交织（TI）数模转换器（DAC）的系统和方法，并且特别地涉及为TIDAC校准预处理数字信号处理（DSP）滤波器。
技术介绍
DAC被用来将数字信号转换成模拟信号。然而，DAC的带宽可能会受到DAC的模拟带宽或采样率的限制。为了实现有效的较高DAC采样率，可以使用TIDAC系统来代替单个DAC，TIDAC系统包括许多时间交织DAC信道。每个DAC信道接收输入信号并输出在单个DAC采样周期内在时间上偏移的模拟信号。然后可以将这些模拟信号相加或多路复用在一起，以有效地倍增整个DAC系统的采样率。然而，在TIDAC系统中，TIDAC系统的各信道之间可能存在线性和非线性失真和/或失配，从而导致可能不准确的模拟输出信号。本公开的实施例解决了现有技术的这些和其他缺陷。附图说明通过参照附图对实施例的以下描述，本公开的实施例的各方面、特征和优点将变得显而易见，在附图中：图1是根据本公开的一些实施例的时间交织数模转换器系统的框图。图2是图1的示例数字预失真单元的框图。图3是具有图2的二阶乘积的示例延迟线的框图。图4是具有图2的二阶乘积的另一示例延迟线的框图。图5是利用图2的自适应块的示例乘法的框图。图6是图5的示例系数自适应块的框图。图7是图5的示例乘法块的框图。图8是利用图2的自适应块的替换乘法的框图。图9是图8的示例多输入多输出系数自适应块的框图。图10是图8的示例多输入多输出块的框图。图11是图1的DAC和ADC的示例离散时间线性模型的框图。图12是根据本公开的一些实施例的另一时间交织数模转换器系统的框图。图13是根据本公开的一些实施例的另一时间交织数模转换器系统的框图。图14是根据本公开的其他实施例的测试和测量仪器的框图。具体实施方式本公开的实施例包括后台和/或前台校准，以用于校正时间交织（TI）数模转换器（DAC）的线性和非线性失真。如下面将更详细讨论的，使用后台或前台校准、通过TIDAC输入数据的数字预失真（DPD）来实行校正。也就是说，可以利用已知信号在前台实行校准，或者在TIDAC的正常操作期间在后台实行校准。TIDAC输出由模数转换器（ADC）捕获，并且与经过适当处理的DAC输入进行比较以形成误差信号，该误差信号被用于DPD系数的最小均方（LMS）自适应。图1图示了根据本公开的一些实施例的示例TIDAC系统100。在输入处接收被示为x的数字输入信号102并将其传输到DPD单元104以及DAC和ADC单元106的离散时间（DT）线性模型（在本文中被称为DT线性模型单元106）。将通过DPD单元104处理的数字输入信号传输到TIDAC108的M个并行的TIDAC信道109，其中索引m=1，…，M，其中M是大于1的整数。每一个DAC信道109的输出通过求和器110求和在一起，或者由多路复用器代替求和器110顺序地选择，并输出为模拟信号112。如果TIDAC系统100被用作测试和测量仪器的一部分，则模拟信号112可以通过测试和测量仪器的端口而被输出到被测设备。模拟信号112还被发送到ADC114，其被用于校准DPD单元104。ADC114的采样率是TIDAC108的速率的1/L，这在图1中被示为降采样器116。ADC114的带宽与TIDAC108的带宽相匹配，以便捕获完整的输出频谱。可以在较低带宽ADC之前使用预采样器组件来实现相同的结果。将降采样率L挑选成相对于M是质数，使得可以在误差波形中覆盖所有TI采样相位，并由此产生自适应。也就是说，L和M除一之外没有其它共同的因子。DT线性模型106的输出也通过降采样器118以L进行降采样。然后，通过组合器120从降采样器118的输出中减去ADC114的输出，以生成误差信号122。将误差信号122发送到DT模型106和DPD104二者，如将在下面进一步详细讨论的。由于已经讨论了整个系统，则图2-11将图示系统100的个体组件。图2图示了根据本公开的一些实施例的示例DPD104。该DPD104接收数字信号102，并将数字信号发送到许多延迟线。提供了P条延迟线，其中P大于1。例如，在图2中，图示了一阶延迟线200、二阶延迟线202和P阶延迟线204。每个延迟线200、202和204都具有不同阶的乘积，以创建具有存储器的不同阶的非线性。延迟线200、202和204与利用自适应块208的乘法相结合地使用，以补偿TIDAC信道109之间的对应阶的非线性和时间交织线性和非线性失配。在图2中图示了一阶延迟线200。延迟块206均指示以TIDAC108输入数据的一个时钟周期的延迟。具有二阶乘积块的延迟线202和具有P阶乘积块的延迟线204均由延迟线和延迟线分量的正好分别为两项或P项的乘积组成，每个分量通过求和或乘以常数的操作导出。每个延迟线200、202和204的输出被发送到利用自适应块208的乘法。误差信号122也被应用于利用自适应块208的每个乘法。通过组合器210将利用自适应块208的每个乘法的输出求和在一起，并将其作为被发送到TIDAC108的信号y而输出。图3和4图示了二阶延迟线204的可能示例，其也可以针对P阶延迟线206进行修改。如果延迟线的所有可能输出都被用来形成所有可能的p阶乘积，那么将导出p阶Volterra模型。然而，完整的Volterra模型对于一些实现而言可能过于复杂，因此可以使用如图3和4中图示的更简单的版本。可以通过对具体TIDAC108模型和/或其仿真的分析来导出合适的具有存储器的简化非线性模型。这些模型不需要是精确的，因为它们将被增加有自适应系数，以补偿TIDAC108的实际非线性。图5是利用自适应块208的示例乘法的框图。解复用器500从延迟线200、202和204之一接收信号u，并将以等于TIDAC108的速率的速率进入块208的M个连续标量数据u转换成向量um，其中m是1到M的整数值。数据向量um被延迟块502延迟，以匹配在组合器120处由TIDAC108和ADC114的链引入的延迟。延迟的数据向量vm也通过降采样器504以L进行降采样，以与欠采样的ADC114匹配。降采样器504的输出被发送到系数自适应块506。在解复用器508处还接收误差信号122，该解复用器508将误差信号转换成向量em，其中m是1到M的整数值，该向量em也在系数自适应块506处被接收。系数自适应块506对单个TIDAC信道109实行LMS自适应以输出向量tm。在乘法器510中将向量tm与向量um相乘以确定组合向量wm。多路复用器512将组合向量wm转换成标量数据w，其被输出到组合器210。如上所述，系数自适应块506实行LMS自适应，这在图6中针对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种时间交织数模转换器系统，包括：/n数字预失真器，其被配置成接收输入数字信号和误差信号，并且基于所述输入数字信号和所述误差信号来输出失真的数字信号；/n具有第一采样率的时间交织数模转换器，所述时间交织数模转换器被配置成将所述失真的数字信号转换成模拟信号，失真的信号校正所述时间交织数模转换器的时间交织信道之间的失配；以及/n校准系统，包括：/n具有等于或低于第一采样率的第二采样率的模数转换器，所述模数转换器被配置成接收所述模拟信号并将所述模拟信号转换成降采样数字信号，/n离散时间线性模型，其被配置成接收所述输入数字信号并输出模型信号，以及/n组合器，用以从所述模型信号中减去所述降采样数字信号以生成所述误差信号。/n

【技术特征摘要】
20181231 US 62/787223;20190730 US 16/5268751.一种时间交织数模转换器系统，包括：
数字预失真器，其被配置成接收输入数字信号和误差信号，并且基于所述输入数字信号和所述误差信号来输出失真的数字信号；
具有第一采样率的时间交织数模转换器，所述时间交织数模转换器被配置成将所述失真的数字信号转换成模拟信号，失真的信号校正所述时间交织数模转换器的时间交织信道之间的失配；以及
校准系统，包括：
具有等于或低于第一采样率的第二采样率的模数转换器，所述模数转换器被配置成接收所述模拟信号并将所述模拟信号转换成降采样数字信号，
离散时间线性模型，其被配置成接收所述输入数字信号并输出模型信号，以及
组合器，用以从所述模型信号中减去所述降采样数字信号以生成所述误差信号。


2.根据权利要求1所述的时间交织数模转换器系统，其中所述离散时间线性模型也接收所述误差信号，并且包括具有至少一个自适应抽头和恒定抽头的有限脉冲响应滤波器。


3.根据权利要求1所述的时间交织数模转换器系统，其中所述校准系统在利用已知数字输入信号的操作前校准期间被启用。


4.根据权利要求3所述的时间交织数模转换器系统，进一步包括：数字信号处理器，其被配置成基于所述数字输入信号来确定是否在利用未知数字输入信号的操作期间禁用所述校准系统。


5.根据权利要求1所述的时间交织数模转换器系统，其中所述数字预失真器包括：具有不同阶乘积的多个延迟线，每个延迟线都接收所述数字输入信号。


6.根据权利要求5所述的时间交织数模转换器系统，其中所述数字预失真器进一步包括：
多个第一解复用器，每个第一解复用器针对具有不同阶乘积的延迟线的每个输出，每个第一解复用器接收所述延迟线中的每一个的输出，并输出并行数据流，所述并行数据流具有等于所述时间交织数模转换器的信道数量的信号数量；
多个第二解复用器，每个第二解复用器用以接收所述误差信号并输出并行误差数据流，所述并行误差数据流具有等于所述时间交织数模转换器的信道数量的信号数量；
多个系数适配器，每个系数适配器用以使相应的并行数据流与并行误差数据流相关，并且输出等于所述时间交织数模转换器的信道数量的许多可变系数；
多个第一组合器，每个第一组合器用以将相应的可变系数与所述并行数据流组合成并行组合数据流；
多个多路复用器，每个多路复用器被配置成将相应的并行组合数据流组合成信号；以及
第二组合器，其被配置成将来自所述多个多路复用器的每一个信号组合成所述失真的数字信号。


7.根据权利要求6所述的时间交织数模转换器系统，其中所述第一组合器是用以将所述可变系数与所述并行数据流相乘的逐点乘法器。


8.根据权利要求6所述的时间交织数模转换器系统，其中所述第一组合器是具有许多有限脉冲响应滤波器的多输入多输出单元。


9.根据权利要求8...

【专利技术属性】
技术研发人员：K霍瓦金颜，GA马丁，DG克尼林，
申请(专利权)人：特克特朗尼克公司，
类型：发明
国别省市：美国;US