基于多通道的高速并行采樣信號(hào)重建算法研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，信號(hào)高速采樣的應(yīng)用越來越廣泛。例如在寬帶測(cè)試系統(tǒng)、雷達(dá)、遙測(cè)遙感、圖像處理、寬帶模擬IC等方面都需要用到高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。但根據(jù)奈奎斯特原理，要想完全無損地重建信號(hào)，采樣頻率至少是信號(hào)頻率的兩倍以上。實(shí)際上，在高速信號(hào)領(lǐng)域，單片的ADC并沒有達(dá)到如此高的采樣率。于是在20世紀(jì)80年代，一些研究學(xué)者提出的時(shí)間交織采樣結(jié)構(gòu)有效地解決了這個(gè)問題，多通道并行采樣系統(tǒng)就是采用多片低速ADC形成的時(shí)間交織結(jié)構(gòu)對(duì)信號(hào)進(jìn)

2、行采樣，并在后端進(jìn)行組合，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)信號(hào)的高速采樣。實(shí)際的TIADC（Time-interleaved Analog-to-digital Converter）系統(tǒng)由于各個(gè)通道間的失配誤差（偏置誤差、增益誤差、時(shí)間誤差）的存在，使得采樣后的信號(hào)形成了非均勻采樣波形，并引入了雜亂頻譜。因此要想完全重建信號(hào)，首先要對(duì)信號(hào)之間的失配誤差進(jìn)行估計(jì)，然后對(duì)這些誤差進(jìn)行有效地校準(zhǔn)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對(duì)失配誤差的估計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)。經(jīng)典

3、的正弦擬合法在進(jìn)行誤差估計(jì)的時(shí)候，大多需要事先知道信號(hào)的頻率。而在大多數(shù)應(yīng)用中，信號(hào)的頻率是無法準(zhǔn)確得知的。因此，本文對(duì)失配誤差的估計(jì)進(jìn)行了“兩步分解”。首先，采用基于相位差的快速傅里葉變換對(duì)信號(hào)的頻率進(jìn)行了精確的估計(jì)，再采用經(jīng)典的正弦擬合法對(duì)信號(hào)進(jìn)行失配誤差的估計(jì)。將這兩種算法結(jié)合，這樣就可以在無需知道信號(hào)頻率的情況下，也可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行精準(zhǔn)的失配誤差估計(jì)。⑵對(duì)時(shí)基誤差的校準(zhǔn)采用了三次樣條插值法，并且根據(jù)采樣后信號(hào)形成的周期特性，對(duì)運(yùn)算

4、進(jìn)行了簡(jiǎn)化。在采樣只存在時(shí)基誤差的情況，對(duì)三次樣條插值法進(jìn)行信號(hào)重建做了詳細(xì)的闡述說明，利用形成的周期非均勻采樣的周期性對(duì)三次樣條插值法進(jìn)行了改進(jìn)，降低了運(yùn)算的復(fù)雜度。對(duì)分?jǐn)?shù)延遲濾波器進(jìn)行信號(hào)重建做了理論推導(dǎo)，并對(duì)比三次樣條插值法和分?jǐn)?shù)延遲濾波器法。⑶采取matlab仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明，使用兩種算法結(jié)合，對(duì)于通道失配誤差的估計(jì)是可行的，并且誤差估計(jì)精度較高。而在信號(hào)重建方面，改進(jìn)后的三次樣條插值法在無雜散動(dòng)態(tài)范圍和信噪比等關(guān)鍵指標(biāo)方