軟件定義無線電應用中，雙通道時間交替ADC增益和時序誤差的實時校準

　　引言

　　這些下一代軟件定義無線電系統(tǒng)是基于高功率效率的射頻A/D轉換器(RF-ADC)，它們能夠在天線側采樣，同時可提供高動態(tài)范圍。這些ADC采用時間交替(TIADC)架構和CMOS技術設計，能夠實現很高的采樣率。但該架構也受時變失配誤差(mismatch errors)影響，有必要進行實時校準。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進行增益和時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ADC并行設置，采樣時鐘反相操作。子ADC系統(tǒng)傳遞函數之間不可避免的微小失配會導致雜散諧波(tones)，能夠顯著降低可實現的動態(tài)范圍。在這種ADC中有四種類型的誤差：

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

　　在實際應用中，DC偏置誤差很簡單，可通過數字校準來處理。帶寬誤差最難應對，通常是通過精心的設計和布局來使誤差減小。在本文中，我們將重點討論增益和時序誤差校準，因為他們是造成動態(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門為抗混疊(anti-aliasing)濾波器的滾降特性預留。這個未被使用的頻段可用來引入約束校準信號。可選擇正弦波用于校準，因為它很容易生成高純度頻譜，并可施加兩個主要限制：

　　1. 幅度保持足夠小，以避免對動態(tài)范圍產生任何影響，同時提供足夠的估算精度。實驗表明，對于一個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(xù)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(qū)邊緣的位置如圖1。校準信號可以很容易地在片上通過使用小數N分頻鎖相環(huán)(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頻帶之外混疊，可降低對于濾波的要求。通過使用在PLL輸出端的可編程衰減器能夠實現擺幅的調整。

　　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則將這兩路信號聯系起來(此處已忽略噪聲)：

　　

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