一种基于非均匀采样的模拟数字转换装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于非均匀采样的模拟数字转换装置及方法，一路模拟信号经功分器分为n路模拟信号；n路模拟信号分别输入到n个ADC中进行采样处理；n个ADC中至少两个的采样频率不相同；每一个ADC输出的采样数字信号输出至其对应的非线性均衡器中进行非线性校准；经校准后的信号输出至其对应的变采样率模块中，变采样率模块将各通道信号的采样频率、幅度和相位的频率响应调节为一致；n路等采样频率的信号进入波形重组模块中以将n路信号中至少两路信号按照预设时间间隔和顺序交错组合成一路波形数据输出。本发明专利技术在对输入模拟信号的非均匀采样的基础上对杂散进行调频，把杂散打散，从而降低杂散信号，提高模数转换器的性能。提高模数转换器的性能。提高模数转换器的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于非均匀采样的模拟数字转换装置及方法


[0001]本专利技术属于集成电路设计与制造、电子设备设计与制造、信号处理技术等 领域，具体涉及一种基于非均匀采样的模拟数字转换装置及方法。

技术介绍

[0002]现有的模拟数字转换器(ADC)，由于量化不均匀、电路非线性、失配等因 素，会引起INL、DNL失真，谐波、互调、杂散等分量比较明显。另外，交错 采样结构的ADC，交错时钟的互调杂散和折叠杂散也比较明显。从而严重影响 了模拟数字转换器的关键性能指标，例如，无杂散动态范围(SFDR)、有效量 化位数(ENOB)、信号总失真(SINAD)等指标进入了瓶颈状态。为了解决上 述问题，现有提出了各种校准、加扰、时钟抖动等技术来改善模拟数字转换器 的性能，然而这类技术通常需要借助复杂的算法或电路实现，同时能够实现的 性能改善有限，无法满足现有应用场景对模拟数字转换器更高的性能要求。

技术实现思路

[0003]因此，为了显著提升模拟数字转换器的性能，本专利技术提供了一种基于非均 匀采样的模拟数字转换装置及方法。本专利技术在对输入模拟信号的非均匀采样的 基础上对杂散进行调频，把杂散打散，从而降低杂散信号，提高模数转换器的 性能。
[0004]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0005]一种基于非均匀采样的模拟数字转换装置，包括n路功分器、n个模数转换 器、n个非线性均衡器、n个变采样率模块和1个波形重组模块；且n个所述模 数转换器中至少两个所述模数转换器的采样频率不相同；n为大于等于2的正整 数；
[0006]所述n路功分器用于将一路模拟信号分为n路信号；
[0007]n个所述模数转换器分别对所述n路功分器输出的n路模拟信号进行采样， 并输出n路采样数字信号；
[0008]n个所述非线性均衡器分别对n路采样数字信号进行非线性校正；
[0009]n个所述变采样率模块用于将各采样通道信号的采样频率、幅度和相位的频 率响应调整为一致；
[0010]所述波形重组模块用于接收n路等采样频率的信号，并将n路信号中至少 两路初始采样频率不相同的信号在等采样频率下按照预设时间间隔和顺序交错 组合成一路波形数据输出，该输出的波形数据即数字量化输出信号。
[0011]相较于现有的各种校准、加扰、时钟抖动等技术，需要复杂的算法或电路 实现性能改善，本专利技术仅基于不均匀采样以及频率调节即可实现性能改善，同 时本专利技术能够显著提升模拟数字转换器的性能。
[0012]作为优选实施方式，本专利技术的装置还包括波形重组顺序控制模块；
[0013]所述波形重组顺序控制模块用于控制n路信号中至少两路信号波形重组合 成一路波形数据时的顺序，杂散信号按照该顺序进行调频。
[0014]第二方面，本专利技术提出了一种基于非均匀采样的模拟数字转换方法，包括：
[0015]一路模拟信号经功分器分为n路模拟信号；
[0016]n路模拟信号分别输入到n个模数转换器中进行采样处理；n个模数转换器 中至少两个模数转换器的采样频率不相同，n为大于等于2的整数；
[0017]每一个模数转换器输出的采样数字信号输出至该模数转换器对应的非线性 均衡器中，非线性均衡器对接收到的采样数字信号进行非线性校准；
[0018]经非线性均衡器校准后的信号输出至该非线性均衡器对应的变采样率模块 中，变采样率模块将各通道信号的采样频率、幅度和相位的频率响应调节为一 致；
[0019]n路等采样频率的信号进入波形重组模块，波形重组模块将n路信号中至少 两路初始采样频率不相同的信号在等采样频率下按照预设时间间隔和顺序交错 组成成一路波形数据输出，即数字量化输出信号。
[0020]作为优选实施方式，本专利技术由所述波形重组顺序控制模块控制n路信号中 至少两路初始采样频率不相同的信号波形重组合成一路时的顺序，杂散信号按 照该顺序进行调频。
[0021]本专利技术具有如下的优点和有益效果：
[0022]本专利技术提供的装置和方法基于非均匀采样以及杂散调频技术，即可显著提 升模数转换器的性能，结构简单，便于实现。
[0023]本专利技术提供的装置和方法还通过非线性均衡器进行杂散信号的初步处理， 然后再利用采样频率调节和波形交错重组即可将杂散信号打散，降低了杂散， 提高了模数转换器的性能。
附图说明
[0024]此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的 一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：
[0025]图1为本专利技术实施例的模拟数字转换装置原理框图。
[0026]图2为本专利技术实施例的模拟数字转换装置示例。
[0027]图3为图2所示实施例的ADC_1输出频谱图。
[0028]图4为图2所示实施例的ADC_2输出频谱图。
[0029]图5为图2所示实施例的ADC_1经过非线性均衡处理后的频谱图。
[0030]图6为图2所示实施例的ADC_2经过非线性均衡处理后的频谱图。
[0031]图7为图2所示实施例的ADC_2通道的采样率变化到与ADC_1通道的采 样率相等时的频谱图。
[0032]图8为图2所示实施例的两个采样通道的信号经波形重组后的频谱图。
具体实施方式
[0033]在下文中，可在本专利技术的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括
”ꢀ
指示所专利技术的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作 或元件的增加。此外，如在本专利技术的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具 有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述 项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多
个其它特征、数字、步骤、 操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步 骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
[0034]在本专利技术的各种实施例中，表述“或”或“A或/和B中的至少一个”包括 同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中 的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。
[0035]在本专利技术的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰 在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表 述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元 件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽 管二者都是用户装置。例如，在不脱离本专利技术的各种实施例的范围的情况下， 第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。
[0036]应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第 一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件 之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一 组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元 件。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于非均匀采样的模拟数字转换装置，其特征在于，包括n路功分器、n个模数转换器、n个非线性均衡器、n个变采样率模块和1个波形重组模块；且n个所述模数转换器中至少两个所述模数转换器的采样频率不相同；n为大于等于2的正整数；所述n路功分器用于将一路模拟信号分为n路信号；n个所述模数转换器分别对所述n路功分器输出的n路模拟信号进行采样，并输出n路采样数字信号；n个所述非线性均衡器分别对n路采样数字信号进行非线性校正；n个所述变采样率模块用于将各采样通道信号的采样频率、幅度和相位的频率响应调整为一致；所述波形重组模块用于接收n路等采样频率的信号，并将n路信号中至少两路初始采样频率不相同的信号在等采样频率下按照预设时间间隔和顺序交错组合成一路波形数据输出，该输出的波形数据即数字量化输出信号。2.根据权利要求1所述的一种基于非均匀采样的模拟数字转换装置，其特征在于，还包括波形重组顺序控制模块；所述波形重组顺序控制模块用于控制n路信号中至少两路信号波形重组合成一路波形数据时的顺序，杂散信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：方敏，
申请(专利权)人：成都动力比特科技有限公司，
类型：发明
国别省市：