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范圍。這種ADC有四類誤差：DC失調誤差、靜態增益誤差、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：頻率規劃顯示了校準信號的位置。