一种数字带宽交替系统模数本振同步方法技术方案

本发明专利技术公开了一种数字带宽交替系统模数本振同步方法，主要包括三个步骤：1)、模拟本振信号与采样钟的同源处理；2)、模数本振信号随机同步误差的消除；3)、模数本振信号固定相位差的消除；当数字带宽交替系统完成三个步骤后，能够实现模数本振同步处理。

【技术实现步骤摘要】
一种数字带宽交替系统模数本振同步方法
本专利技术属于信号处理
，更为具体地讲，涉及一种数字带宽交替系统模数本振同步方法。
技术介绍
现代电子系统飞速发展，信号的频率越来越高，带宽越来越宽，对采集系统的指标提出了更高的要求。传统的TIADC结构只能突破单片ADC的转换速率限制，无法在提高采样率的同时提升输入带宽。近年提出的数字带宽交替技术可以突破性地同时提高采集系统的带宽和采样率，成为了新兴的重要研究方向。数字带宽交替系统利用模拟滤波器将信号带宽分解成若干频率子带，其中，高频子带借助模拟混频技术将高频带信号下变频至低频带(基带)后送入ADC采样，并在数字后端采用数字上变频技术将基带信号还原至原始频带，在模拟下变频以及数字上变频的过程中，模拟本振与数字本振信号之间的相位偏差将会引入额外的误差。特别是对于高速采集系统，往往是按照采集-信号处理的串行结构，因此在数字上变频的过程中，数字本振初相选择不当将引入子带间的随机相位误差，使得数字带宽交替系统无法完成输入信号的完美重构。此外，由于系统上电时刻的随机性，模拟本振信号和数字本振信号之间的相位关系都会发生改变，如果不加以控制，模数本振信号之间的相位差将会严重影响后端的子带一致性补偿。因此，如何实现数字带宽交替采集系统中的模数本振信号同步成为了信号完美重构的前提，同时也是该系统的关键点和难点。
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，提供一种数字带宽交替系统模数本振同步方法，解决数字带宽交替采集系统中的模数本振信号频率及相位偏差问题。为实现上述专利技术目的，本专利技术一种数字带宽交替系统模数本振同步方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、模拟本振与ADC采样时钟的同源处理将数字带宽交替系统的同一参考晶振输出的时钟同时输入至ADC采样时钟的锁相环和模拟本振发生模块，作为两者的参考时钟，使模拟本振与ADC采样时钟同源，且同源后的模拟本振与ADC采样时钟之间相位固定；(2)、模拟本振与数字本振之间随机相位误差消除(2.1)、引入一个模为S的计数器，该计数器工作在ADC的数据同步时钟DCLK下，且与ADC采样时钟和模拟本振同源；其中，计数器的模值S＝lcm(K,N)/K，lcm(·)为最小公倍数，N＝fs/fDCLK，K＝lcm(fs,fl)/fs，fs为数字带宽交替系统的采样率，fl为模拟本振的频率，fDCLK为ADC数据同步时钟的频率；(2.2)、在数字带宽交替系统开机后将计数器的计数值复位至0；(2.3)、计数器复位结束后，计数器开始循环计数，计数器的第n+1个计数值C(n+1)按照迭代公式C(n+1)＝mod{C(n)+N,K}进行，其中，mod{·}为求模运算；(2.4)、当数字带宽交替系统开始采集时，将数字带宽交替系统中的存储模块的写使能的上升沿锁存，并根据此锁存信号将当前时刻下的计数器的值C(n)进行锁存，记第p次采集锁存的计数值为L(p)；(2.5)、将锁存的L(p)按照公式转换成对应的数字本振初相值其中，上标c表示计数器counter，下标d表示数字本振digitallocaloscillator；将作为第p次采集的数字本振初相进行数字上变频操作，从而消除模拟本振与数字本振之间的随机相位误差；(3)、模拟本振与数字本振之间固定相位误差消除(3.1)、选取频率位于两个子带频率交叠带内的正弦测试信号输入至数字带宽交替系统中；(3.2)、两个频率子带同步对正弦测试信号进行采集，然后在数字端对两个子带的采集信号进行上采样以及抗混叠滤波操作；(3.3)、根据数字本振初相值对第二个子带抗混叠滤波后的信号进行数字上变频以及抗镜像滤波操作；(3.4)、利用快速傅里叶变换分别计算第一个子带抗混叠滤波后的正弦信号以及第二个子带抗镜像滤波后的正弦信号的初相，分别记作θ1以及θ2；(3.5)、计算两个子带采集到正弦波之间的初相差Δθ＝θ1-θ2；(3.6)、完成Δθ的测量后，移除频率位于交叠带内的正弦测试信号；(3.7)、在根据(2.5)中计数器生成的数字本振初相值的基础上增加Δθ，将其得到的相位值作为每次数字上变频的数字本振初相值θd(p)，即进而完成模拟/数字本振之间的固定相位差消除，至此，完成模拟与数字本振之间的同步。本专利技术的专利技术目的是这样实现的：本专利技术一种数字带宽交替系统模数本振同步方法，主要包括三个步骤：1)、模拟本振信号与采样钟的同源处理；2)、模数本振信号随机同步误差的消除；3)、模数本振信号固定相位差的消除；当数字带宽交替系统完成三个步骤后，能够实现模数本振同步处理。同时，本专利技术一种数字带宽交替系统模数本振同步方法还具有以下有益效果：(1)、本专利技术利用ADC采样钟与模拟本振同源后的同步关系，设计同源计数器以及锁存器的方式实现数字带宽交替采样系统中模拟本振与数字本振之间的同步。(2)、本专利技术无需增加额外的硬件开销即可实现数字带宽交替采样系统中模拟本振与数字本振之间的同步。(3)、本专利技术仅需要利用单音正弦信号作为激励即可实现模数本振之间的固定相位差消除，无需生成复杂的多音信号作为激励。。附图说明图1是本专利技术一种数字带宽交替系统原理图；图2是采样钟与同源/非同源本振信号示意图；图3是模拟本振信号与ADC采样钟的同源处理原理图；图4是数字带宽交替系统写使能开启时刻引入的随机同步示意图；图5是基于同步时间戳的模数本振同步装置原理图；图6是模拟/数字本振信号固定相位差示意图。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。实施例在本实施例中，如图1所示，如图1所示，数字带宽交替采集系统利用模拟滤波器组将信号分为不同的频率子带，高频子带信号与模拟本振信号进行混频后滤波，将频率下变频到低频带内，利用多片ADC分别对基带和下变频后的频率子带进行采样，最后在数字端通过数字上采样、上变频及滤波等数字处理方法还原高频子带信号的真实频率并重构采样信号。在系统中对于高频子带的信号，需要经过与模拟本振信号混频、ADC采样、数字本振信号混频的频率搬移过程，在此过程中产生的模拟与数字本振信号的相位差会影响后端数据重构的结果。对于频率位于交叠带内的单音信号而言，由于模数本振信号同步问题，输入的信号同时送入两子带进行采集后，数字端进行拼合前的两子带信号频率相同但相位差具有随机性，导致拼合波的波形幅度无法稳定，严重影响后端的子带一致性补偿。对于系统中模数本振同步的问题，通过输入交叠带内一固定频点的正弦单音信号，采样并记录两子带之间信号的相位差来进行验证。设数字带宽交替系统的采样率为fS，模拟本振的频率为fl，下面对本专利技术一种数字带宽交替系统模数本振同步方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数字带宽交替系统模数本振同步方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)、模拟本振与ADC采样时钟的同源处理/n将数字带宽交替系统的同一参考晶振输出的时钟同时输入至ADC采样时钟的锁相环和模拟本振发生模块，作为两者的参考时钟，使模拟本振与ADC采样时钟同源，且同源后的模拟本振与ADC采样时钟之间相位固定；/n(2)、模拟本振与数字本振之间随机相位误差消除/n(2.1)、引入一个模为S的计数器，该计数器工作在ADC的数据同步时钟DCLK下，且与ADC采样时钟和模拟本振同源；其中，计数器的模值S＝lcm(K,N)/K，N＝f

【技术特征摘要】
1.一种数字带宽交替系统模数本振同步方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、模拟本振与ADC采样时钟的同源处理
将数字带宽交替系统的同一参考晶振输出的时钟同时输入至ADC采样时钟的锁相环和模拟本振发生模块，作为两者的参考时钟，使模拟本振与ADC采样时钟同源，且同源后的模拟本振与ADC采样时钟之间相位固定；
(2)、模拟本振与数字本振之间随机相位误差消除
(2.1)、引入一个模为S的计数器，该计数器工作在ADC的数据同步时钟DCLK下，且与ADC采样时钟和模拟本振同源；其中，计数器的模值S＝lcm(K,N)/K，N＝fs/fDCLK，K＝lcm(fs,fl)/fs，fs为数字带宽交替系统的采样率，fl为模拟本振的频率频率，fDCLK为ADC数据同步时钟的频率；
(2.2)、在数字带宽交替系统开机后将计数器的计数值复位至0；
(2.3)、计数器复位结束后，计数器开始循环计数，计数器的第n+1个计数值C(n+1)按照迭代公式C(n+1)＝mod{C(n)+N,K}进行，其中，mod{·}为求模运算；
(2.4)、当数字带宽交替系统开始采集时，将数字带宽交替系统中的存储模块的写使能的上升沿锁存，并根据此锁存信号将当前时刻下的计数器的值C(n)进行锁存，记第p次采集锁存的计数值为L(p)；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵禹，杨扩军，叶芃，孟婕，张沁川，燕浩宇，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51