基于频率相关模型的时间交替ADC频率响应失配误差的自适应校正方法研究

多通道时间交替模数转换器（TIADC）被认为是最有前途和价值的超高速模数转换系统之一，通道失配误差的校正则是制约TIADC性能的最关键问题。现有的校正方法存在以下问题：1）研究多集中在静态失配误差尤其是时间误差的校正上，对各通道频率响应动态失配误差的研究较少，而频率响应失配误差限制了TIADC向更高精度发展与应用；2）现有研究多关注于失配误差的补偿，而忽视了失配误差的估算更是一项困难的工作。针对上述问题，本课题从时变系统的角度出发，分析频率响应失配误差的影响机理，建立与输入信号频率相关的等效模型，刻画由频率响应失配引起的周期时变调制效应。借鉴数字通信系统中均衡的思想，采用信号重组技术插值重构期望信号并以此为逼近目标，利用自适应技术校正频率响应失配误差，避免了复杂的误差估算。研制硬件验证平台，对上述理论模型和校正方法进行验证分析，形成完整的研究体系，为TIADC的数字校正提供线索和理论依据。

本项目根据研究内容和计划任务书，针对现有模型无法刻画和应对TIADC系统的时变特性及非因果特性，建立了刻画TIADC失配误差调制效应的频率相关等效模型，并借鉴数字通信系统中均衡的思想，采用数字信号处理中的自适应技术，提出了等效信号重组技术解析此模型，得到了一种基于频率相关等效模型的误差估算方法和自适应校正方法，校正精度可达到带内无杂散动态范围（SFDR）大于74dB，并将校正方法从算法层面实现到硬件层面，形成完整的研究体系，为TIADC的数字校正提供线索和理论依据。取得的主要研究成果如下：.1．依据研究内容1，建立了基于频率响应失配误差的频率相关等效模型，刻画TIADC的周期时变特性与由此引起的调制效应的影响机制。利用重构系统理论，得到了上述模型的解析方法。此研究成果已发表于Circuits, Systems, and Signal Processing，（SCI检索）。基于上述频率相关等效模型，提出基于输入相关估计模型，研究了基于混合滤波器组重构的误差校正方法。此研究成果已发表至Chinese Journal of Electronics（SCI检索）。.2. 根据研究内容2，从自适应的角度研究规避复杂运算的误差估算方法。借鉴数字通信系统中的自适应均衡的思想，利用信号重组技术，得到期望信号的插值构造方法和失配误差补偿方法。基于多速率信号处理理论，提出自适应滤波器的多相并行实现方法，得到了基于频率相关等效模型的自适应误差估算－补偿方法研究及其硬件实现方法。基于此项研究内容的国家发明专利“时间交替模数转换器失配误差的自适应校准装置”已获得授权(201010225056.9)。.3. 依据研究内容3，完成了用于理论模型以及校正方法验证的硬件系统，建立性能评价体系与度量模型，并根据实验数据对上述理论、方法的有效性和适用性进行分析论证。此研究成果已发表于IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement（SCI检索）。.4. 除了按申请书中的研究计划完成了原定的研究内容外，对失配误差的在线盲校正及实现方法做了研究。此研究成果已被电子学报录用。.5.课题研究期间共发表论文10篇，其中SCI检索4篇，EI检索6篇。申请国家发明专利6项，其中1项已获得授权，5项进入实审。课题组参加国际会议4次，发表国际会议论文5篇。