近年来,由于集成电路制造工艺技术的限制,单片ADC的采样率难以再继续提高。针对此问题,时间交织模数转换器(Time-Interleaved Analog to Digital Converter,TIADC)的技术被提出。TIADC技术利用M个通道ADC并行交替采样的方法,实现采样率...
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近年来,由于集成电路制造工艺技术的限制,单片ADC的采样率难以再继续提高。针对此问题,时间交织模数转换器(Time-Interleaved Analog to Digital Converter,TIADC)的技术被提出。TIADC技术利用M个通道ADC并行交替采样的方法,实现采样率的M倍提升。但在实际中,TIADC采样系统的各个通道ADC存在差异,这给系统带来了偏置误差、增益误差和时间误差,最终导致采样系统性能的下降。因此,为了提高TIADC采样系统的性能,必须校准这三种失配误差。AXIe总线凭借着传输速度快、兼容性强、功率大和散热强等优点,在众多自动测试系统总线标准中脱颖而出。自动测试系统结合AXIe和TIADC技术可以达到采样率高、数据传输速率快的性能,而上位机软件是自动测试系统的重要组成部分,因此,本文设计了基于TIADC的高速数据采集系统的上位机软件,具体的研究内容如下:1.研究TIADC采样系统的基本原理、失配误差的主要来源以及失配误差对采样系统性能的影响。研究失配误差对TIADC采样系统的频域特性及SNDR指标的影响。2.研究失配误差的校准方法。针对累加平均法和平均功率法不适用于有直流分量的输入信号缺陷,设计一种改进的偏置、增益误差校准方法,并用AXIe高速数据采集系统的采样数据验证改进的校准方法,结果表明,对于1V,40MHz的正弦波信号数据,传统的累加平均法和平均功率法能使SNDR从49.32d B提高到49.35d B,改进的校准方法能使SNDR提高到49.36d B,比前者的高0.01d B。提出一种基于埃特金逐步插值滤波器的时间误差校准方法,并结合该校准方法和LMS迭代算法实现对时间误差的估计与校准。对基于埃特金逐步插值滤波器的时间误差校准方法进行仿真验证,实验结果表明,对不同频率的输入信号,使用本方法校准时间误差后,SNDR提高至64d B以上,并且该方法能根据校准精度要求自动调节滤波器的阶数。3.研究AXIe体系结构和IVI驱动的规范、仪器功能组以及体系结构。研究IVICOM驱动器的使用方法,并使用IVI-COM驱动器实现上位机软件对AXIe高速数据采集仪的程控操作。4.结合MFC框架、Iocomp控件、IVI驱动器和上述失配误差校准方法设计上位机软件,实现软件数据采集、失配误差校准和数据波形显示的功能。在M9505A、M9703A和M9536A组成的AXIe高速数据采集系统上验证上位机软件的功能,实验结果表明,上位机软件能程控操作该采集系统,获取系统采集的数据,能有效地校准采集数据的失配误差,并能正常显示数据的波形。
OFDM技术是一种先进的多载波物理层调制技术，越来越多的数字化、高速化和低功耗无线通信系统将OFDM技术作为关键技术，基于OFDM的具有Gbps吞吐率的低功耗无线通信系统受到了学术界和工业界的广泛关注。这对现有的电子设备提出了很高的要求，尤其对于模拟数字转换器（Analog to Digital Converter，ADC）的实现复杂度和功耗，都提出了新的要求。
现有的ADC很难在保持采样精度的条件下同时提供足够高的采样率。时间交织模拟数字转换器（Time Interleaved Analog DigitalConverter，TIADC）是一种有效的解决方案，它通过多个并行的子ADC在相同频率不同时钟相位工作，从而使整个系统的采样率成倍地提高，最后通过组合和并串转换恢复采样后的输出。这样既可以保持每个子ADC的采样精度，又可以提高系统的采样率。但是TIADC中各子ADC的参数失配会极大地降低系统的整体性能。本文提出一种针对TIADC的直流偏移失配，利用LMS和RLS自适应滤波技术，基于OFDM梳状导频的校准算法。该算法能同时校准IQ两路ADC，具有收敛速度快的优点，而且该算法并不需要产生额外的训练序列。这样，在高速OFDM接收机中，只需一个粗糙的，未经校准的TIADC，系统便能正常工作，这样就有效地降低了ADC的实现复杂度。
进一步，为了降低OFDM接收机中ADC的功耗，本文提出了基于符号率采样的定时同步算法，降低系统对采样率的要求，从而降低ADC的采样率进而达到降低ADC功耗的目的。通过引入多相时钟（同频等相位间隔的一组时钟）和采用最大绝对平方和（MASS）方法控制ADC的采样时刻，将ADC采样频率降低至符号率；进一步，论文提出一种自适应插值滤波的方法，用来补偿因为时钟抖动、时钟数目不足或其它因素引入的残余时钟误差。该方法将采样值送入抽头系数由最小均方（LMS）算法进行更新的自适应插值器进行数字处理。分析和仿真表明，通过MASS模块选择出最优或者次最优采样时钟，进而通过自适应插值对残余时钟误差的进行补偿，系统的采样率可以由数倍于符号率降至采用符号率。通过这种方法，可以较为精确地完成定时恢复，从而大大降低了系统中ADC的功耗。
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