TIADC中偏移、增益和时间偏移误差的通用提取方法技术

本发明专利技术提供TIADC中偏移、增益和时间偏移误差的通用提取方法，包括，首先根据数学表达式提出主要思路，在此基础上，推导出了提取各种误差的结构，并证明了提取误差的通用方案。最后，提供了系统级的仿真，以表明该算法对12位4通道TIADC的正确校正效果。本发明专利技术利用基于参考ADC进行背景校正过程，该架构的主要优点是，它提供了仅使用单回路反馈系统来校正偏移、增益和定时偏差的可能性。通过调整每种误差的响应系数来实现目标。差的响应系数来实现目标。差的响应系数来实现目标。

【技术实现步骤摘要】
TIADC中偏移、增益和时间偏移误差的通用提取方法


[0001]本专利技术属于通信
，尤其涉及TIADC中偏移、增益和时间偏移误差的通用提取方法。

技术介绍

[0002]尽管有着悠久的历史，高速模数转换器的设计和其中最高级的时间交错ADC(TI
‑
ADC)仍然是研究人员的重点，因为它们在高性能通信系统中发挥着重要的作用。因此对这种架构的任何改进都能显著提高整个通信系统的吞吐量。
[0003]消除与ADC架构相关的误差是设计者面临的主要挑战之一。该过程归类为误差校正，具有长期的研究背景，目前仍在进行中。
[0004]在报告的程序中，TI
‑
ADC的校正是重要的部分，因为这类ADC有失配的来源。这些失配来源主要有偏移、增益和时间倾斜，这被称为三重误差。其中偏移和增益误差确实也存在于其他类型的ADC架构中，但是时间失配误差主要属于TI
‑
ADC结构。
[0005]因此，对于时间偏差的校正需要特别注意，而最近大多数校正的尝试都与这个误差有关。另一方面，某些方法的重点是纠正一种以上的误差。
[0006]由于每种类型的ADC结构自身都有很多误差，因此实现一个特定目的的校正方案变得至关重要。此外，报告的校正偏移和增益的方法导致了直接的结果，而解决时间偏移问题没有哪种方法能占绝对的优势。
[0007]从对以前报道的方法看来，很少有考虑到对三种误差进行同时校正的。因此，一种通用算法的实现是很有必要的，因为它可以显著减少所使用的硬件资源。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供TIADC中偏移、增益和时间偏移误差的通用提取方法，在系数的调整下，可以通过单环反馈方案来修正这三种误差，为了实现这一点，在校正过程中使用了一个没有任何误差的参考ADC。
[0009]本专利技术采用如下技术方案：
[0010]TIADC中偏移、增益和时间偏移误差的通用提取方法，包括以下步骤：
[0011]步骤1.误差效应的评价
[0012]为了获得提取三重误差效应的合适模型，对一个正弦输入X(t)进行了时域分析，X(t)＝Asin(w
in
t),w
in
＝2πf
in
，f
in
为信号频率，A为信号幅度，t是时间，考虑到包含三重失配的N
‑
通道TI
‑
ADC的结构，设采样周期为Ts，n为时间序号，则第m个通道的离散时间输出表示为：
[0013]y
m
[nT
s
]＝A
m
Asin(w
in
(nT
s
+τ
m
))+Of
m
ꢀꢀꢀꢀꢀ
[1][0014]其中，Of
m
、A
m
和τ
m
分别代表第m个通道的偏移误差、增益误差和定时偏斜误差，为了评估失配的影响，假设第一个通道的ADC是没有任何误差的参考通道，因此，对于0到(mN+1)/N的时间间隔，TIADC的输出将没有误差，然而，在(mN+1)/N＜t＜(mN+2)/N的时间间隔
内，第二个子ADC将进入TI
‑
ADC的操作循环，由于失配的原因，错误将被带到输出信号中；
[0015]y2[nT
s
]＝A2Asin(w
in
(nT
s
+τ2))+Of2ꢀꢀꢀꢀꢀ
[2][0016]与该通道相关的参考通道的相应误差通过以下方法计算：
[0017]E2＝y2[nT
s
]‑
y1[nT
s
]ꢀꢀꢀꢀ
[3][0018]知道了y1[nT
s
]＝Asin(w
in nT
s
)，替换公式[3]中的公式[2]将导致：
[0019]E2＝A2Asin(w
in
(nT
s
+τ2))+Of2‑
Asin(w
in nT
s
)
ꢀꢀꢀꢀ
[4][0020]考虑到sin(α+β)是正余弦的组合结果，对于sinα与cosα的二阶泰勒近似，表示为：
[0021]cosα≈1
‑
α2/2，cosα≈α
ꢀꢀꢀꢀ
[5][0022]公式[4]重写为
[0023][0024]其简化的结果是：
[0025]式[6]的解释描述了代表偏移失配影响的Of2与时间无关，增益误差由sin(w
in
(nT
s
))(A2‑
1)效应表示，由于广义平稳信号的特性，该效应应在时域上被看作是静态的。然而，对于时间偏差，情况却有所不同。看到它是一个由具有时间变化参数的正弦波形乘积组成的复杂项，这使得提取过程对于这种失配会非常困难。
[0026]步骤2.误差的提取方法
[0027]A.时间倾斜误差提取
[0028]对于2通道ADC，忽略定时误差公式[7]的二阶项，有：A2cos((w
in
(nT
s
))(w
in
τ2))表示输入信号乘以时间歪斜因子τ2的导数。因此，假设ADC结构没有增益和偏移失配，有：
[0029][0030]另一方面，如果考虑来自两个通道的三个连续的信号样本，同时，通过假设y2[k
‑
1]在时间起源上，将观察到的输入信号时间平均x(Tck
‑
τ2)x(0)代表在Tck
‑
τ2处的自相关Rx(τ)，其中Tck表示采样时钟的周期。按照相同的概念，定义时间平均x(Tck+τ2)x(0)表示Rx(Tck+τ2)，规定：
[0031]D
τ2
＝Rx(Tck
‑
τ2)
‑
Rx(Tck+τ2)
ꢀꢀꢀꢀ
[9][0032]这说明了对自相关的相应值的减法，将观察到，对于较小的τ2值，公式[9]变成了：
[0033][0034]公式[8]和公式[10]比较表明，在信号的三个连续样本之间减去两个乘积有效的提取时间倾斜误差。因此，通过将此想法转移到数字域中，并用ΔT代替τ2作为时间偏态失配的表示，将得到：
[0035]D
ΔT
＝y1[n]·
y2[n+ΔT]‑
y1[n+ΔT]·
y2[n+ΔT]ꢀꢀꢀ
[11][0036][11]简化后：
[0037]D
ΔT
＝y2[n+ΔT]·
(y1[n]‑
y1[n+ΔT])
ꢀꢀꢀꢀꢀ
[12][0038]说明该算法通过单乘法器来实现。这种结构的唯一缺点是通道间ADC输出的路径差。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.TIADC中偏移、增益和时间偏移误差的通用提取方法，其特征在于,包括以下步骤：步骤1.误差效应的评价为了获得提取三重误差效应的合适模型，对一个正弦输入X(t)进行了时域分析，X(t)＝Asin(w
in
t),w
in
＝2πf
in
，f
in
为信号频率，A为信号幅度，t是时间，考虑到包含三重失配的N
‑
通道TI
‑
ADC的结构，设采样周期为Ts，n为时间序号，则第m个通道的离散时间输出表示为：y
m
[nT
s
]＝A
m
Asin(w
in
(nT
s
+τ
m
))+Of
m
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
[1]其中，Of
m
、A
m
和τ
m
分别代表第m个通道的偏移误差、增益误差和定时偏斜误差，为了评估失配的影响，假设第一个通道的ADC是没有任何误差的参考通道，因此，对于0到(mN+1)/N的时间间隔，TIADC的输出将没有误差，然而，在(mN+1)/N＜t＜(mN+2)/N的时间间隔内，第二个子ADC将进入TI
‑
ADC的操作循环，由于失配的原因，错误将被带到输出信号中；y2[nT
s
]＝A2Asin(w
in
(nT
s
+τ2))+Of2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
[2]与该通道相关的参考通道的相应误差通过以下方法计算：E2＝y2[nT
s
]
‑
y1[nT
s
]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
[3]知道了y1[nT
s
]＝Asin(w
in
nT
s
)，替换公式[3]中的公式[2]将导致：E2＝A2Asin(w
in
(nT
s
+τ2))+Of2‑
Asin(w
in
nT
s
)
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[4]利用sin(α+β)积化和差，以及sinα与cosα的二阶泰勒近似，表示为：cosα≈1
‑
α2/2，cosα≈α
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
[5]将公式[5]应用于公式[4]的第一项，公式[4]重写为其简化的结果是：公式[6]的解释描述了代表偏移失配影响的Of2与时间无关，增益误差由sin(w
in
(nT
s
))(A2‑
1)效应表示，由于广义平稳信号的特性，该效应应在时域上被看作是静态的，然而，对于时间偏差，情况却有所不同，看到它是一个由具有时间变化参数的正弦波形乘积组成的复杂项，这使得提取过程对于这种失配会非常困难；步骤2.误差的提取方法A.时间倾斜误差提取对于2通道ADC，忽略定时误差公式[7]的二阶项，有：A2cos((w
in
(nT
s
))(w
in
τ2))表示输入信号乘以时间歪斜因子τ2的导数，因此，假设ADC结构没有增益和偏移失配，有：另一方面，如果考虑来自两个通道的三个连续的信号样本，同时，通过假设y2[k
‑
1]在时间起源上，将观察到的输入信号时间平均x(Tck
‑
τ2)x(0)代表在Tck
‑
τ2处的自相关Rx(τ)，其中Tck表示采样时钟的周期，按照相同的概念，定义时间平均x(Tck+τ2)x(0)表示Rx(Tck+τ2)，规定：
D
τ2
＝Rx(Tck
‑
τ2)
‑
Rx(Tck+τ2)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
[9]这说明了对自相关的相应值的减法，对于较小的τ2值，公式[9]变成了：公式[8]和公式[10]比较表明，在信号的三个连续样本之间减去两个乘积有效的提取时间倾斜误差，因此，通过将此想法转移到数字域中，并用ΔT代替τ2作为时间偏态失配的表示，将得到：D
ΔT
＝y1[n]
·
y2[n+ΔT]
‑
y1[n+ΔT]
·
y2[n+ΔT]
ꢀꢀꢀꢀ
[11][11]简化后：D
ΔT
＝y2[n+ΔT]
·
(y1[n]
‑
y1[n+ΔT])
ꢀꢀꢀ
[12]说明该算法通过单乘法器来实现，这种结构的唯一缺点是通道间ADC输出的路径差，但由于第一个通道将是校正ADC，考虑到该通道，其他通道的延迟将相等，校正的通道之间不存在...

【专利技术属性】
技术研发人员：印茂伟，邱富军，杨超，何庆，张艳红，李璐，赵锐，郑林坤，易袁，周祥军，
申请(专利权)人：泸州职业技术学院，
类型：发明
国别省市：