軟件定義無線電應(yīng)用的轉(zhuǎn)換器增益和時序誤差實時校準(zhǔn)

移動數(shù)據(jù)的爆炸式增長推動了通信基礎(chǔ)設(shè)施新接收器體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展，以實現(xiàn)更大的容量和更高的靈活性。軟件定義無線電系統(tǒng)將會成為下一代通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要基于可以在天線側(cè)進(jìn)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(jìn)的CMOS技術(shù)設(shè)計，使用時間交織(TIADC)體系結(jié)構(gòu)獲得了非常高的采樣率。這一體系結(jié)構(gòu)的缺點是時變失配誤差，需要進(jìn)行實時校準(zhǔn)。本文介紹了一種新型的增益和時序失配誤差背景校準(zhǔn)方法，通過不太復(fù)雜的數(shù)字信號處理算法來實現(xiàn)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(shù)之間不可避免的微小失配會導(dǎo)致出現(xiàn)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(diào)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(shù)字校準(zhǔn)技術(shù)，DC失調(diào)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(jǐn)慎的設(shè)計和布局來消除。本文中，我們將重點關(guān)注增益和時序誤差校準(zhǔn)，因為這是導(dǎo)致動態(tài)范圍減小的主要因素。

建議的校準(zhǔn)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(yù)留。這一空閑的頻帶可以被用于注入受約束的校準(zhǔn)信號。校準(zhǔn)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(yīng)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(shù)字信號處理算法的復(fù)雜度：

(公式1)

其中，F(xiàn)s是TI ADC采樣頻率，P和K是無符號整數(shù)，S=±1，具體取決于校準(zhǔn)信號相對于Nyquist區(qū)邊沿的位置(參見圖1)。校準(zhǔn)信號可以很容易的在片上通過使用 小數(shù)N分頻PLL以ADC時鐘作為參考信號來產(chǎn)生。選擇足夠高的K值，校準(zhǔn)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?qū)崿F(xiàn)擺幅調(diào)整。

圖1：頻率規(guī)劃顯示了校準(zhǔn)信號的位置。