軟件定義無(wú)線(xiàn)電應用的轉換器增益和時(shí)序誤差實(shí)時(shí)校準

移動(dòng)數據的爆炸式增長(cháng)推動(dòng)了通信基礎設施新接收器體系結構的發(fā)展，以實(shí)現更大的容量和更高的靈活性。軟件定義無(wú)線(xiàn)電系統將會(huì )成為下一代通信系統，該系統主要基于可以在天線(xiàn)側進(jìn)行采樣，同時(shí)又支持大動(dòng)態(tài)范圍的高功效RF ADC。這類(lèi)ADC采用非常先進(jìn)的CMOS技術(shù)設計，使用時(shí)間交織(TIADC)體系結構獲得了非常高的采樣率。這一體系結構的缺點(diǎn)是時(shí)變失配誤差，需要進(jìn)行實(shí)時(shí)校準。本文介紹了一種新型的增益和時(shí)序失配誤差背景校準方法，通過(guò)不太復雜的數字信號處理算法來(lái)實(shí)現這一方法。

雙通道TI ADC失配誤差

提高ADC速度一種有效的方法是兩個(gè)ADC并行工作，不需要相位采樣時(shí)鐘。子ADC傳輸函數之間不可避免的微小失配會(huì )導致出現雜散諧波，大幅度劣化了實(shí)際動(dòng)態(tài)范圍。這種ADC有四類(lèi)誤差：DC失調誤差、靜態(tài)增益誤差、時(shí)序誤差和帶寬誤差。

在實(shí)際中，采用數字校準技術(shù)，DC失調誤差處理起來(lái)比較簡(jiǎn)單。其中，帶寬誤差是最難處理的，一般需要通過(guò)謹慎的設計和布局來(lái)消除。本文中，我們將重點(diǎn)關(guān)注增益和時(shí)序誤差校準，因為這是導致動(dòng)態(tài)范圍減小的主要因素。

建議的校準方法

在實(shí)際中，ADC的Nyquist帶寬不會(huì )全部用掉，其中的一部分通常專(zhuān)門(mén)為抗混疊濾波器的滾降特性預留。這一空閑的頻帶可以被用于注入受約束的校準信號。校準信號使用正弦波，因為正弦波很容易生成純凈的頻譜，這樣有兩個(gè)主要的特性可以被應用：

1. 振幅可以保持的足夠小，以避免對動(dòng)態(tài)范圍有任何影響，同時(shí)提供了很好的估算精度。試驗表明，-40 dBFS至-35 dBFS電平范圍適用于14位ADC。

2. 頻率限制在以下離散值上，以便降低數字信號處理算法的復雜度：

(公式1)

其中，Fs是TI ADC采樣頻率，P和K是無(wú)符號整數，S=±1，具體取決于校準信號相對于Nyquist區邊沿的位置(參見(jiàn)圖1)。校準信號可以很容易的在片上通過(guò)使用 小數N分頻PLL以ADC時(shí)鐘作為參考信號來(lái)產(chǎn)生。選擇足夠高的K值，校準信號的諧波會(huì )在有用帶寬之外混疊，這會(huì )降低濾波要求。在PLL輸出采用可編程衰 減器能夠實(shí)現擺幅調整。

圖1：頻率規劃顯示了校準信號的位置。