軟件定義無(wú)線(xiàn)電應用中，雙通道時(shí)間交替ADC增益和時(shí)序誤差的實(shí)時(shí)校準

　　引言

　　這些下一代軟件定義無(wú)線(xiàn)電系統是基于高功率效率的射頻A/D轉換器(RF-ADC)，它們能夠在天線(xiàn)側采樣，同時(shí)可提供高動(dòng)態(tài)范圍。這些ADC采用時(shí)間交替(TIADC)架構和CMOS技術(shù)設計，能夠實(shí)現很高的采樣率。但該架構也受時(shí)變失配誤差(mismatch errors)影響，有必要進(jìn)行實(shí)時(shí)校準。本文介紹了一種全新的采用低復雜度數字信號處理算法來(lái)進(jìn)行增益和時(shí)序失配誤差背景校準的方法。

　　1 雙通道TIADC中的失配誤差

　　一種使ADC速度加倍的有效方法是將兩個(gè)ADC并行設置，采樣時(shí)鐘反相操作。子ADC系統傳遞函數之間不可避免的微小失配會(huì )導致雜散諧波(tones)，能夠顯著(zhù)降低可實(shí)現的動(dòng)態(tài)范圍。在這種ADC中有四種類(lèi)型的誤差：

　　1. DC 偏置誤差
　　2. 靜態(tài)增益誤差
　　3. 時(shí)序誤差
　　4. 帶寬誤差

　　在實(shí)際應用中，DC偏置誤差很簡(jiǎn)單，可通過(guò)數字校準來(lái)處理。帶寬誤差最難應對，通常是通過(guò)精心的設計和布局來(lái)使誤差減小。在本文中，我們將重點(diǎn)討論增益和時(shí)序誤差校準，因為他們是造成動(dòng)態(tài)范圍損失的主要原因。

　　2 建議校準方法

　　一般情況下，ADC的奈奎斯特帶寬(Nyquist bandwidth)從未被充分使用，其中的一小部分通常專(zhuān)門(mén)為抗混疊(anti-aliasing)濾波器的滾降特性預留。這個(gè)未被使用的頻段可用來(lái)引入約束校準信號?？蛇x擇正弦波用于校準，因為它很容易生成高純度頻譜，并可施加兩個(gè)主要限制：

　　1. 幅度保持足夠小，以避免對動(dòng)態(tài)范圍產(chǎn)生任何影響，同時(shí)提供足夠的估算精度。實(shí)驗表明，對于一個(gè)14位的ADC，-40dBFS 到-35dBFS 的幅度范圍為最佳。

　　2. 頻率被限定于以下的不連續值，以降低所述數字信號處理算法的復雜性：

　　其中，Fs是TIADC采樣頻率，P和K為待指定的整數，S=±1，取決于校準信號相對于奈奎斯特區邊緣的位置如圖1。校準信號可以很容易地在片上通過(guò)使用小數N分頻鎖相環(huán)(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 )在有用頻帶之外混疊，可降低對于濾波的要求。通過(guò)使用在PLL輸出端的可編程衰減器能夠實(shí)現擺幅的調整。

　　如果校準信號作為輸入，x₀和x₁分別代表兩個(gè)子ADC的輸出，這可用等式1表示，而下面的等式2則將這兩路信號聯(lián)系起來(lái)(此處已忽略噪聲)：

　　

　　由于設計中的失配誤差較小，通過(guò)使用一階近似，可將這一組非線(xiàn)性等式線(xiàn)性化并求逆。