一种交替并行采样系统变温条件下修正系数自动适配方法技术方案

本发明专利技术公开了波形数字化领域的一种交替并行采样系统变温条件下修正系数自动适配方法，包括步骤：步骤1：预先获取在不同温度下，频带范围内的每一个单频点信号对应的输入信号频率下的通道失配误差标定结果；步骤2：根据当前环境温度从预先获取的失配误差标定结果中线性插值，得到当前温度下的失配误差系数；步骤3：通过硬件逻辑计算当前温度下的适配误差系数对应的修正系数，对当前温度下的测试结果实时修正。本发明专利技术使用经过温度适配后的修正参数对TIADC系统进行修正可使系统在变温下的宽带动态性能基本保持不变，从而使TIADC可以适应变温的工作环境。此外，标定过程通过硬件自动实现，有效地提高了标定效率，为TIADC系统的多通道应用提供了便利。多通道应用提供了便利。多通道应用提供了便利。

【技术实现步骤摘要】
一种交替并行采样系统变温条件下修正系数自动适配方法


[0001]本专利技术涉及波形数字化领域，具体是一种交替并行采样系统变温条件下修正系数自动适配方法。

技术介绍

[0002]波形数字化技术是高速信号测量领域的就热点，其中一种方法是通过高速模拟
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数字转换器(Analog
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to
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Digital Convertor,ADC)直接对波形进行实时采样。如图1所示，在波形数字化系统中，通过并行交替采样(TIADC)技术可使系统采样率突破ADC采样率极限，通过将M个采样率为Fs的ADC的采样时刻以1/(MFs)等间隔排布，即可得到等效采样率为MFs的波形数字化系统。
[0003]而在TIADC系统中，不同ADC之间存在不一致性；这种不一致性会导致系统的动态性能，如信噪比、有效位性能等相比于单个ADC的性能会产生下降。由ADC不一致性导致的误差称为失配误差，具体包括增益误差、相位误差和偏置误差三种。
[0004]在实际应用中，TIADC系统必须进行失配误差的修正，一般地可采用自适应修正方法与基于前景校准的数字修正方法。前者能够跟随失配误差的变化而更正修正系数，但要求输入信号是广义平稳的，但在实际应用中信号往往在时间和幅度上都是随机的，短时间尺度内不能满足自适应修正方法的要求。后者可以在失配误差参数不变的情况下实现失配误差修正，但是，在实际应用中，经常会遇到失配误差系数变化的情况。一种较为常见的情况就是变温导致系统频率响应变化引起的失配误差系数变化。当失配误差系数变化时，如仍采用原有的修正参数，会导致系统的动态性能明显下降。例如，对于一个20Gsps，12bit，由8个并行采样通道组成的TIADC系统，其中4个通道的相位误差参数温漂约为0.015ps/℃。如图3所示，若采用常温(25℃)下的修正参数对0℃下的采样结果修正，其有效位性能相对于常温下经失配误差修正后的系统性能相差约1bit。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种交替并行采样系统变温条件下修正系数自动适配方法，通过失配误差系数的温度线性插值、基于FPGA的失配误差系数自动标定以及完美重构修正系数的自动计算实现变温条件下修正参数的自动适配，进而实现失配误差修正。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种交替并行采样系统变温条件下修正系数自动适配方法，包括步骤：
[0008]步骤1：预先获取在不同温度下，频带范围内的每一个单频点信号对应的输入信号频率下的通道失配误差标定结果；
[0009]步骤2：根据当前环境温度从预先获取的失配误差标定结果中线性插值，得到当前温度下的失配误差系数；
[0010]步骤3：通过硬件逻辑计算当前温度下的适配误差系数对应的修正系数，对当前温度下的测试结果实时修正。
[0011]在一些实施例中，步骤1具体包括：
[0012]步骤1.1：设计自动标定硬件逻辑，存储某一单频点信号下的ADC的采样数据，顺次对ADC各通道的采样数据进行四参数拟合，将拟合结果转化为相同形式；
[0013]步骤1.2：设定ADC某一通道为基准，基准的增益误差为1，相位误差为0，根据拟合结果得到ADC各通道相对于基准的失配误差标定结果，将失配误差标定结果写入存储，完成当前频点下的标定；
[0014]步骤1.3：改变输入信号频率，重复步骤1.1
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1.2，完成设定的频带范围内所有频点下的ADC各通道的失配误差标定；
[0015]步骤1.4：改变温度，重复步骤1.3，完成在不同温度下ADC各通道的失配误差标定。
[0016]在一些实施例中，步骤3中修正系数的计算通过完美重构法实现。
[0017]在一些实施例中，步骤3具体包括：
[0018]步骤3.1：启动修正系数计算逻辑，读入当前频率、当前温度对应的适配误差系数；
[0019]步骤3.2：计算完美重构修正所需的频点的角频率，对每个角频率下的完美重构矩阵的各元素进行求解计算，获得当前角频率下的修正滤波器的频域数值解；
[0020]步骤3.3：对频域数值解进行IFFT变换，得到对应的修正滤波器的时域数值解；
[0021]步骤3.4：加窗截断处理，得到修正滤波器的系数，可实现对当前温度下的测试结果实时修正。
[0022]在一些实施例中，步骤3.2中，频点的数量N＝2
P
。
[0023]有益效果：本专利技术采用温度插值可得到当前系统所处的环境温度下对应的失配误差系数，并根据此系数计算获得合适的修正参数。经实验，本专利技术使用经过温度适配后的修正参数对TIADC系统进行修正可使系统在变温下的宽带动态性能基本保持不变，从而使TIADC可以适应变温的工作环境。此外，标定过程通过硬件自动实现，有效地提高了标定效率，为TIADC系统的多通道应用提供了便利。
附图说明
[0024]图1为TIADC系统的采样示意图；
[0025]图2为TIADC系统采用完美重构算法的采样修正过程图；
[0026]图3为某一TIADC系统在不同温度下的修正效果图；
[0027]图4为本专利技术自动标定逻辑流程示意图；
[0028]图5为本专利技术某一TIADC系统在不同温度下的增益误差系数标定曲线；
[0029]图6是本专利技术某一TIADC系统在不同温度下的相位误差系数标定曲线；
[0030]图7是本专利技术通过硬件语言的高层次综合编程得到的失配误差计算逻辑流程示意图；
[0031]图8为本专利技术的实施方式中修正参数经温度自动适配后的修正结果对比图。
具体实施方式
[0032]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]一种交替并行采样系统变温条件下修正系数自动适配方法，主要分为自动标定过程、变温失配误差插值以及修正系数自动计算过程，分别对应步骤1、2、3。
[0034]步骤1：预先获取在不同温度下，频带范围内的每一个单频点信号对应的输入信号频率下的通道失配误差标定结果。
[0035]具体地，启动自动标定逻辑，通过信号源输入频率为fi的单频点信号并将输入频率通过寄存器写入逻辑。在该频率下将各通道的若干个连续的采样点存储在EEPROM中。通过硬件逻辑进行四参数拟合得到当前频率下的通道失配误差标定结果。改变输入信号频率，使其覆盖所关心的信号频率范围，完成当前温度下的标定。
[0036]改变温度，重复上述操作，可得到不同温度下的标定结果。将标定温度和对应的标定频率以及失配误差标定结果写入EEPROM中，完成失配误差自动标定过程。
[0037]步骤2：在实际的应用环境中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交替并行采样系统变温条件下修正系数自动适配方法，其特征在于，包括步骤：步骤1：预先获取在不同温度下，频带范围内的每一个单频点信号对应的输入信号频率下的通道失配误差标定结果；步骤2：根据当前环境温度从预先获取的失配误差标定结果中线性插值，得到当前温度下的失配误差系数；步骤3：通过硬件逻辑计算当前温度下的适配误差系数对应的修正系数，对当前温度下的测试结果实时修正。2.根据权利要求1所述的一种交替并行采样系统变温条件下修正系数自动适配方法，其特征在于，步骤1具体包括：步骤1.1：设计自动标定硬件逻辑，存储某一单频点信号下的ADC的采样数据，顺次对ADC各通道的采样数据进行四参数拟合，将拟合结果转化为相同形式；步骤1.2：设定ADC某一通道为基准，基准的增益误差为1，相位误差为0，根据拟合结果得到ADC各通道相对于基准的失配误差标定结果，将失配误差标定结果写入存储，完成当前频点下的标定；步骤1.3：改变输入信号频率，重复步骤1.1
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1.2，完成设定的频带范围内...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵雷，董若石，钟文涛，秦家军，曹喆，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：