本發(fā)明涉及模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計領(lǐng)域，特別是涉及一種基于校正方向判定的用于校正時間交織adc采樣時間失配的校正方法。

背景技術(shù)：

模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc)廣泛應(yīng)用于電子通信和儀器儀表領(lǐng)域，它能夠?qū)⒛M信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，便于我們在數(shù)字域利用數(shù)字信號處理技術(shù)對信號進行各種處理。隨著技術(shù)的發(fā)展，對adc的速度要求越來越高，由此一種將多個adc并行起來分時工作從而提高adc整體速度的架構(gòu)應(yīng)運而生，采用這種架構(gòu)的adc也被稱為時間交織adc。

時間交織adc的工作原理圖如圖1所示，圖中所示的時間交織adc包含m個子通道adc，每個子通道adc都在各自的時鐘控制下交錯工作著，單通道的工作頻率為fs/m，而整個adc的工作頻率為fs。所以，采用時間交織架構(gòu)，系統(tǒng)的工作速度相對于單通道而言提高了m倍。

理論上，子通道數(shù)越多，時間交織adc的工作速度越快。但是，隨著通道數(shù)的增多，時間交織adc的動態(tài)性能會受到一些因素的制約，如：失調(diào)失配、增益失配、采樣時間失配、帶寬失配。

解決以上失配問題主要分為檢測和校正兩個方面，檢測即采用某種算法表征出失配量，校正即利用表征出的失配量對失配進行修正，最后使失配趨于零。為了解決時間交織adc中已有的采樣時間失配問題，專利cn103312329a中提出了一種基于相鄰?fù)ǖ篱g量化值作差的算法來檢測通道間的采樣時間失配量，然后將失配量處理后反饋回時鐘單元補償采樣時鐘失配。該校正方法的采樣時間失配校正環(huán)路如圖2所示，圖中以四通道的時間交織adc為例，子通道adc的輸出數(shù)據(jù)yi(i＝1，2，3，4)經(jīng)過數(shù)據(jù)處理單元得到各通道采樣時間失配表征量bi，bi經(jīng)過反饋單元得到各通道采樣時間失配的反饋值ci(ci為反饋到時鐘單元中用以調(diào)節(jié)相應(yīng)通道時鐘延遲的采樣時間失配反饋值)，ci被反饋到時鐘單元實現(xiàn)采樣時間失配的負反饋調(diào)節(jié)。

然而上述算法在失配檢測階段還存在一定缺陷。在上述算法中，需要通過bi的符號判斷采樣時間失配的方向從而確定校正的方向，但實際上bi的符號與輸入信號頻率fin所處的頻率區(qū)域和采樣時間失配量δt的正負都有關(guān)。如圖3所示，即在第一和第三奈奎斯特區(qū)，bi和δt成正相關(guān)(奇數(shù)奈奎斯特區(qū)均為正相關(guān)，此處為了簡要說明，僅以第一和第三奈奎斯特區(qū)為例)，而在第二和第四奈奎斯特區(qū)，bi和δt成負相關(guān)(偶數(shù)奈奎斯特區(qū)均為負相關(guān)，此處為了簡要說明，僅以第二和第四奈奎斯特區(qū)為例)。所以，在不明確具體輸入信號頻率的情況下，上述算法并不能正確的對采樣時間失配進行校正，也即該算法在應(yīng)用時，必須要明確輸入信號所處的奈奎斯特區(qū)。這樣實際上就限制了該校正算法的應(yīng)用范圍，只能應(yīng)用在奇數(shù)奈奎斯特區(qū)或者只能應(yīng)用在偶數(shù)奈奎斯特區(qū)，而不能同時應(yīng)用在全部奈奎斯特區(qū)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中需要確定具體輸入信號頻率才能對采樣時間失配進行校正的不足之處，本發(fā)明提出一個在失配檢測階段自動判斷采樣時間失配校正方向的校正方法，去除傳統(tǒng)算法的應(yīng)用范圍限制。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的所采用的技術(shù)方案是：

基于校正方向判定的時間交織adc用采樣時間失配校正方法，包括如下步驟：

步驟一：時間交織adc采樣輸入信號，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；

步驟二：處理步驟一中得到的數(shù)字信號獲得時間交織adc各通道采樣時間失配表征量bi，其中i為1至m的任意正整數(shù)，m表示時間交織adc的通道總數(shù)；

步驟三：在校正初始階段，令時間交織adc第i通道的初始采樣時間失配反饋值c0i′＝c0i+sidmax，其中c0i＝0，dmax為采樣時間失配反饋值的最大調(diào)節(jié)范圍，si表示第i通道的校正方向；

令si＝1或-1，得到第i通道的初始采樣時間失配反饋值c0i′，將該通道的初始采樣時間失配反饋值c0i′反饋回時間交織adc的時鐘單元進行校正，此時除該第i通道的其余通道的采樣時間失配反饋值c0j′＝0(j∈(1，m)，j≠i)，重新計算得到時間交織adc第i通道采樣時間失配表征量bi′；

步驟四：若步驟三重新計算得到的bi′相對于步驟二得到的bi的符號不變，說明校正方向錯誤，校正失敗，則對該第i通道的校正方向si取反；若步驟三重新計算得到的bi′相對于步驟b得到的bi改變符號，說明校正方向正確，校正成功，則保持該第i通道的校正方向si的值不變；

步驟五：重復(fù)執(zhí)行步驟三和步驟四，得到m個通道的初始校正方向s1、s2…sm；

步驟六：開始時間交織adc采樣時間失配校正，每一個校正周期重復(fù)步驟一和步驟二得到該第n個校正周期中時間交織adc各通道的采樣時間失配表征量bi(n)；

第一個校正周期時，該校正周期的m個通道的校正方向s1(1)、s2(1)…sm(1)采用步驟五得到的m個通道的初始校正方向s1、s2…sm進行校正，從第二個校正周期開始，比較該第n個校正周期與第n-1個校正周期的第i通道的采樣時間失配表征量bi(n)和bi(n-1)的符號，若bi(n)和bi(n-1)的符號相同則該第n個校正周期第i通道的校正方向si(n)的符號不變，若bi(n)和bi(n-1)的符號相反則該第n個校正周期第i通道的校正方向si(n)的符號取反，得到經(jīng)過調(diào)整后的該第n個校正周期的m個通道的校正方向s1(n)、s2(n)…sm(n)；

步驟七：每個校正周期中，采用固定步長td調(diào)節(jié)第n個校正周期中對應(yīng)時間交織adc第i個通道的采樣時間失配反饋值ci(n)，即ci(n)＝ci(n-1)+si(n)td，其中ci(0)＝0，將采樣時間失配反饋值ci(n)反饋回時鐘單元，調(diào)節(jié)對應(yīng)第n個校正周期中時間交織adc中第i個通道的時鐘相位，逐步進行校正，從而校正采樣時間失配。

具體的，所述步驟二中得到時間交織adc各通道采樣時間失配表征量bi的具體步驟為：

a.對采集到的時間交織adc中相鄰?fù)ǖ赖臄?shù)字信號求差，假設(shè)采集的為輸入頻率為fin的正弦信號x(t)，產(chǎn)生各通道數(shù)字輸出為：y＝[y1[k],y2[k],…,ym[k]],(k＝1,2,…,p)，其中m為時間交織adc的通道總數(shù)，p表示單通道采樣點數(shù)，則對相鄰?fù)ǖ繿dc數(shù)字輸出求差為：

b.對得到的差值ei[k]的絕對值求和取平均得到ai，ai表征為相鄰?fù)ǖ繿dc間的采樣時間間隙，

c.對所有的ai求和取平均得到表征為相鄰?fù)ǖ繿dc間的標(biāo)準(zhǔn)采樣時間間隙；

d.對所有的ai與作差，得到：bi為相鄰?fù)ǖ繿dc間采樣時間間隙與標(biāo)準(zhǔn)采樣時間間隙的相對誤差，即各通道采樣時間失配表征量。

具體的，所述采樣時間失配反饋值的最大調(diào)節(jié)范圍dmax為時鐘單元能夠調(diào)節(jié)的最大時間延遲，時鐘單元的最大調(diào)節(jié)范圍dmax大于所要校正的時間交織adc的采樣時間失配值。

具體的，所述固定步長td為時鐘單元能夠調(diào)節(jié)的最小時間延遲。

本發(fā)明的有益效果為：能夠自動判斷校正方向，而不會限制輸入信號的頻率范圍，并且具有復(fù)雜度低，硬件開銷小和易于實現(xiàn)的優(yōu)點。

附圖說明

圖1為時間交織adc的工作原理圖；

圖2為四通道時間交織adc采樣時間失配校正環(huán)路；

圖3為未進行方向判定時bi與fin和δt的關(guān)系圖；

圖4為實施例流程圖；

圖5為進行方向判定后的bi與fin和δt的關(guān)系圖。

具體實施方式

下面以雙通道時間交織adc為例，根據(jù)附圖和實施例對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細闡述。顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

應(yīng)當(dāng)理解的是，雖然本實施例中采取了基于相鄰?fù)ǖ篱g量化值作差的方法來求取采樣時間失配表征量bi，但是求取bi的做法不應(yīng)當(dāng)被本實施例所限制，仍然可以采用別的方法來求取采樣時間失配表征量bi。

實施例的流程圖如圖4所示，詳細步驟如下：

1、雙通道時間交織adc對輸入頻率為fin的正弦信號x(t)進行量化，兩個通道的量化值分別為y1[k]和y2[k](k＝1,2,…n),其中n表示單通道的采樣點數(shù)。

2、對相鄰?fù)ǖ赖牧炕底鞑睿?imgfile="bda0001263976620000041.gif"wi="606"he="167"img-content="drawing"img-format="gif"orientation="portrait"inline="no"/>令ai為ei的均值，代表通道間的實際采樣時間間隙，則

3、令表示通道間標(biāo)準(zhǔn)采樣時間間隙。

4、將所有的ai與作差，得到采樣時間失配表征量bi，即bi與輸入信號頻率fin和采樣時間失配量δt的關(guān)系如圖3所示。從圖中可以看出，bi的符號與fin所處的頻率區(qū)域和采樣時間失配量δt的正負都有關(guān)，并且圖中存在兩種規(guī)律，即：(1)當(dāng)0<fin<fs/2時，bi隨著δt的增大而增大；(2)當(dāng)fs/2<fin<fs時，bi隨著δt的增大而減小。所以，bi能用于表征采樣時間失配的大小和方向，在0<fin<fs/2和fs/2<fin<fs中，bi與δt的關(guān)系呈現(xiàn)兩種完全相反的趨勢，那么在校正時，也應(yīng)當(dāng)采取相對應(yīng)的校正方向，并且同種失配情況下，兩個區(qū)域的校正方向也是相反的。

5、在校正的初始時刻，根據(jù)bi的符號，并不能確定該采取何種校正方向s，此時可以任意采取一種校正方向，再根據(jù)校正后bi的正負來判斷正確的校正反向，具體的做法是：

在首次校正時，令c0i′＝c0i+sidmax，si＝1(或者-1)，表示初始校正方向。根據(jù)c0i和si計算得到c0i′，將c0i′反饋回時鐘單元進行校正，重新計算bi的值，如果bi的符號與初始時相反，則說明校正方向正確，校正成功，保持si＝1(或者-1)不變；如果bi的符號與初始時相同，則說明校正方向錯誤，校正失敗，對si的值取反，即si＝-1(或者1)，得到2個通道的初始校正方向s1、s2。

校正后，bi與fin和δt的關(guān)系如圖5所示，對比圖3，可以發(fā)現(xiàn)bi與fin和δt的關(guān)系變得統(tǒng)一了，說明方向判定確實是效果顯著的。

6、初始的校正方向s1、s2確定之后，開始時間交織adc采樣時間失配校正，每一個校正周期得到該第n個校正周期中時間交織adc各通道的采樣時間失配表征量bi(n)；第一個校正周期時，該校正周期的m個通道的校正方向s1(1)、s2(1)采用得到的初始校正方向s1、s2進行校正，從第二個校正周期開始，比較該第n個校正周期與第n-1個校正周期的第i通道的采樣時間失配表征量bi(n)和bi(n-1)的符號，若bi(n)和bi(n-1)的符號相同則該第n個校正周期第i通道的校正方向si(n)的符號不變，若bi(n)和bi(n-1)的符號相反則該第n個校正周期第i通道的校正方向si(n)的符號取反，得到經(jīng)過調(diào)整后的該第n個校正周期的m個通道的校正方向s1(n)、s2(n)；

每個校正周期中，采用固定步長td調(diào)節(jié)第n個校正周期中對應(yīng)時間交織adc第i個通道的采樣時間失配反饋值ci(n)，即ci(n)＝ci(n-1)+si(n)td，其中ci(0)＝0，將采樣時間失配反饋值ci(n)反饋回時鐘單元，調(diào)節(jié)對應(yīng)第n個校正周期中時間交織adc中第i個通道的時鐘相位，逐步進行校正，從而校正采樣時間失配。