軟件定義無線電應用的轉換器增益和時序誤差實時校準

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

雙通道TI ADC失配誤差

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

在實際中，采用數字校準技術，DC失調誤差處理起來比較簡單。其中，帶寬誤差是最難處理的，一般需要通過謹慎的設計和布局來消除。本文中，我們將重點關注增益和時序誤差校準，因為這是導致動態(tài)范圍減小的主要因素。

建議的校準方法

在實際中，ADC的Nyquist帶寬不會全部用掉，其中的一部分通常專門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，以避免對動態(tài)范圍有任何影響，同時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是無符號整數，S=±1，具體取決于校準信號相對于Nyquist區(qū)邊沿的位置(參見圖1)。校準信號可以很容易的在片上通過使用 小數N分頻PLL以ADC時鐘作為參考信號來產生。選擇足夠高的K值，校準信號的諧波會在有用帶寬之外混疊，這會降低濾波要求。在PLL輸出采用可編程衰 減器能夠實現擺幅調整。

圖1：頻率規(guī)劃顯示了校準信號的位置。