一种针对时间交替模数转换系统时间误差的实时校正方法，其思想是，对于M通道的时间交替模数转换系统，把任一个通道作为参考，其余M-1个通道为待校正通道，基于自适应滤波器估计出待校正的M-1个通道的理想采样信号，计算出两通间的误差信号，然后基于LMS方法计算出时间误差值，再通过补偿结构实现时间误差的实时校正。本方法模型把时间误差的估计和补偿合为一体，真正的到达了硬件少、复杂度低以及实时校正的目标。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于最小均方差(LMS, Least Mean Square)方法的时间交替模数转换(TIADC)系统的时间误差实时校正方法，属于高速度高精度模数转换
技术介绍
模数转换器(ADC)作为模拟技术与数字技术的接口，被广泛的应用于雷达、医疗仪器、通信系统等现代电子系统中。随着数字集成电路及数字信号处理技术的不断进步，对ADC的速度和精度提出了更高的要求，而传统的ADC由于器件工艺的限制很难满足同时具备高精度和高速度的要求。采用多个相对低速、高精度的ADC多个通道并行时间交替采样构成TIADC系统是目前高速、高精度ADC的发展方向。这种并行交替ADC由M个独立的并行子通道构成，各个子通道以fs/M的采样频率对相同的输入信号进行交替采样，然后M个子通道的输出重组成一组数字输出信号。这时，整个并行交替ADC系统的采样频率为fs。理想情况下，M个子通道应该是相同的线性电路，并有相同的电路特性。但在实际应用中，ADC的制造工艺等引入通道失配误差(偏置误差、增益误差、时间误差)，这些误差如果不加以校正，就会严重影响TIADC系统的性能。其中偏置误差和增益误差较易校准，只需要在各个子通道输出信号通路上分别增加一个加法器和乘法器。然而，时间误差的校正相对困难很多。针对时间误差，相关论文和专利中提出不少校正方法。申请专利号为200510122833. 6四通道无失配时钟控制电路提供了一种减小时间误差的时钟控制电路，这种方法要求采样保持电路必须以系统的采样速度运行，而设计高速高精度的采样保持电路是很困难的，限制了 TIADC系统的采样速度。申请专利号为200910109487. 6只给出了时间误差的补偿方法。因此，研究一种新的性能好、计算复杂度低、易于硬件实现的TIADC系统时间误差实时校正方法具有重大意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种基于LMS方法的TIADC系统的时间误差实时校正方法，该校正方法不仅硬件开销小，而且不需要专门的补偿电路，可以高效率地实现时间误差的实时校正。本专利技术是采用以下技术方案实现的，其特征在于，对于M通道的时间交替模数转换TIADC系统，把任一个通道作为参考，基于最小均方差LMS方法估计出其它M-1通道的时间误差值，再通过补偿结构实现时间误差的实时校正；具体步骤如下(I)、时间误差估计al、向M通道的TIADC系统输入频率为&的正弦信号x(t)，TIADC系统对输入信号进行采样，得到M通道采样输出信号数据yk(n)，其中k代表通道号，k=l，2，3-M;为方便描述把第一通道作为参考通道，其余M-1个通道均为带有时间误差tjn)的待校正通道，i=2, 3…Μ, η表示采样点的个数；a2、把M通道的采样输出信号分别送入低通滤波器进行滤波，随后将M-1个待校正通道滤波后的输出信号分别送入Fairow结构分数延时滤波器中得到延迟半个单元的序列ak(n)，再把此序列分别送入微分器进行求导运算得到序列bk(n)，最后将bk(n)送入乘法器与时间误差值h (η)相乘得到序列ck(η);由此得到，待校正的M-1个通道的理想采样输出信号ykk(n)就等于序列ak(n)与相应的序列ck (η)的和；a3、将待校正的M-1个通道的理想采样输出信号ykk(n)送入减法器分别与参考通道的采样输出信号进行求差，所得的通道间的误差信号e(n)反馈作为时间误差的参考值，基于LMS方法自适应地调整时间误差的值，直到误差的数量级满足设计指标要求，估计结束；其中，误差的数量级范围为10_4 10_5 ；(2)时间误差实时补偿向M通道的TIADC系统输入频率为&的正弦信号x (t)，TIADC系统对输入信号进行采样，得到M通道采样信号后，将M通道的采样信号通过多路复用器MUX拼接成一路输出信号I (η);对于M通道TIADC系统，其输出信号近似看作是由输入信号和系统误差信号两部分组成；具体步骤如下bl、上述补偿方法实现的前提就是要估计出系统误差信号e。(η)，而系统误差信号可以由下列表达式得到ec (η) = (_1)n (x (n) *h (η)) (η)其中*表示卷积，χ(η)为输入信号x(t)经傅里叶变换后的信号；h(n)是h(eju)经傅里叶变换后的信 号，h(e>)表示微分器的频率响应，其表达式为h(eJU)=-j2cob2、用TIADC系统的输出信号y (η)减去估计出来的时间误差信号ee(n)，最后得到了补偿后的输出信号。其步骤(a3)中基于LMS方法自适应计算时间误差值的表达式为(n) =tj (n-1) + μ e (n) bk (η)其中，在采样点的个数η不断增加过程中，& (n-Ι)表示& (η)的初始值；μ为步长参数，设置范围为O. 01—O. 00001 ；e(n)是步骤(a3)中的通道间的误差信号；bk(n)是步骤(a2)中通过微分器求导之后得到的序列。实时校正方法模型包括时钟产生电路、TIADC系统、多路复用器MUX、低通滤波器、Farrow结构延时滤波器、微分器、时间误差自调整模块、变量系数模块、乘法器、减法器以及累加器，其特征在于所述的时钟电路的输出端与TIADC系统的输入端连接；TIADC系统的输出端与多路复用器MUXlO以及M个低通滤波器的输入端连接；低通M-1个滤波器的输出端与Fairow结构延时滤波器3的输入端连接；Farr0W结构延时滤波器3的输出端与第一微分器4以及累加器7的输入端连接；第一微分器4的输出端与乘法器5输入端连接；乘法器5的输出端与累加器7的输入端连接；累加器7以及一个滤波器的输出端与减法器8的输入端连接；减法器8的输出端与时间误差自调整模块9的输入端连接；时间误差自调整模块9的输出端与乘法器5以及乘法器6的输入端连接；变量系数模块11以及第二微分器13的输出端与乘法器6的输入端连接，乘法器6的输出端与减法器12的输入端连接；多路复用器MUXlO的输出端与第二微分器13以及减法器12的输入端连接，最后由减法器12的输出的信号就是校正后的系统输出信号。前述的时间误差自调整模块9是基于LMS方法来自适应计算时间误差值\ (η)，其表达式为tj (n) =tj (n-1) + μ e (n) b (η)其中，在采样点的个数η不断增加过程中，& (n-Ι)表示& (η)的初始值；μ为步长参数，设置范围为O. 01—O. 00001 ；e(n)表示通道间的误差信号，是减法器8的输出信号；b(n)表不微分器4的输出信号。与现有技术相比，本专利技术的优点在于本专利技术所述的校正方法模型把时间误差的估计和补偿合成一个整体模型，即不需要预先测量时间误差的大小，避免了时间误差的测量、计算等复杂工作；也不需要额外的补偿电路，并且能对TIADC系统的时间误差进行实时校正。此外，本专利技术中的校正部分全数字实现，不存在模拟器件的实现偏差问题，不会对ADC芯片的设计引入任何限制，通用性强，计算复杂度低、易于硬件实现，适用于绝大多数新一代的ADC。附图说明图1是时间交替模数转换器(TIADC)系统结构框图；图2是TIADC系统时间误差校正方法的模型图；图3是两通道TIADC系统时间误差估计的一种具体实施方式结构`图4是基于L本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种针对时间交替模数转换系统时间误差的实时校正方法，其特征在于，对于M通道的时间交替模数转换TIADC系统，把任一个通道作为参考，基于最小均方差LMS方法估计出其它M?1通道的时间误差值，再通过补偿结构实现时间误差的实时校正；具体步骤如下：（1）、时间误差估计a1、向M通道的TIADC系统输入频率为f0的正弦信号x(t)，TIADC系统对输入信号进行采样，得到M通道采样输出信号数据yk(n)，其中k代表通道号，k=1,2,3…M；为方便描述把第一通道作为参考通道，其余M?1个通道均为带有时间误差ti(n)的待校正通道，i=2,3…M，n表示采样点的个数；a2、把M通道的采样输出信号分别送入低通滤波器进行滤波，随后将M?1个待校正通道滤波后的输出信号分别送入Farrow结构分数延时滤波器中得到延迟半个单元的序列ak(n)，再把此序列分别送入微分器进行求导运算得到序列bk(n)，最后将bk(n)送入乘法器与时间误差值ti(n)相乘得到序列ck(n)；由此得到，待校正的M?1个通道的理想采样输出信号ykk(n)就等于序列ak(n)与相应的序列ck(n)的和；a3、将待校正的M?1个通道的理想采样输出信号ykk(n)送入减法器分别与参考通道的采样输出信号进行求差，所得的通道间的误差信号e(n)反馈作为时间误差的参考值，基于LMS方法自适应地调整时间误差的值，直到误差的数量级满足设计指标要求，估计结束；其中，误差的数量级范围为10?4～10?5；（2）时间误差实时补偿向M通道的TIADC系统输入频率为f0的正弦信号x(t)，TIADC系统对输入信号进行采样，得到M通道采样信号后，将M通道的采样信号通过多路复用器MUX拼接成一路输出信号y(n)；对于M通道TIADC系统，其输出信号近似看作是由输入信号和系统误差信号两部分组成；具体步骤如下：b1、上述补偿方法实现的前提就是要估计出系统误差信号ec(n)，而系统误差信号可以由下列表达式得到：ec(n)=(?1)n(x(n)*h(n))ti(n)其中：*表示卷积，x(n)为输入信号x(t)经傅里叶变换后的信号；h(n)是h(ejω)经傅里叶变换后的信号，h(ejω)表示微分器的频率响应，其表达式为：h(ejω)=?j2ωb2、用TIADC系统的输出信号y(n)减去估计出来的时间误差信号ec(n)，最后得到了补偿后的输出信号。...
【技术特征摘要】
1.一种针对时间交替模数转换系统时间误差的实时校正方法，其特征在于，对于M通道的时间交替模数转换TIADC系统，把任一个通道作为参考，基于最小均方差LMS方法估计出其它M-1通道的时间误差值，再通过补偿结构实现时间误差的实时校正；具体步骤如下 (1)、时间误差估计 al、向M通道的TIADC系统输入频率为&的正弦信号x (t)，TIADC系统对输入信号进行采样，得到M通道采样输出信号数据yk(n)，其中k代表通道号，k=l，2，3…M ;为方便描述把第一通道作为参考通道，其余M-1个通道均为带有时间误差t (η)的待校正通道，1=2,3-Μ, η表示采样点的个数； a2、把M通道的采样输出信号分别送入低通滤波器进行滤波，随后将M-1个待校正通道滤波后的输出信号分别送入Fairow结构分数延时滤波器中得到延迟半个单元的序列ak(n)，再把此序列分别送入微分器进行求导运算得到序列bk(n)，最后将bk(n)送入乘法器与时间误差值h (η)相乘得到序列ck(η);由此得到，待校正的M-1个通道的理想采样输出信号ykk(n)就等于序列ak(n)与相应的序列ck (η)的和； a3、将待校正的M-1个通道的理想采样输出信号ykk(n)送入减法器分别与参考通道的采样输出信号进行求差，所得的通道间的误差信号e(n)反馈作为时间误差的参考值，基于LMS方法自适应地调整时间误差的值，直到误差的数量级满足设计指标要求，估计结束；其中，误差的数量...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘素娟，齐佩佩，王俊山，张美慧，姜文姝，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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