软件定义无线电应用中，双通道时间交替ADC增益和时序误差的实时校准

　　引言

　　这些下一代软件定义无线电系统是基于高功率效率的射频A/D转换器(RF-ADC)，它们能够在天线侧采样，同时可提供高动态范围。这些ADC采用时间交替(TIADC)架构和CMOS技术设计，能够实现很高的采样率。但该架构也受时变失配误差(mismatch errors)影响，有必要进行实时校准。本文介绍了一种全新的采用低复杂度数字信号处理算法来进行增益和时序失配误差背景校准的方法。

　　1 双通道TIADC中的失配误差

　　一种使ADC速度加倍的有效方法是将两个ADC并行设置，采样时钟反相操作。子ADC系统传递函数之间不可避免的微小失配会导致杂散谐波(tones)，能够显著降低可实现的动态范围。在这种ADC中有四种类型的误差：

　　1. DC 偏置误差
　　2. 静态增益误差
　　3. 时序误差
　　4. 带宽误差

　　在实际应用中，DC偏置误差很简单，可通过数字校准来处理。带宽误差最难应对，通常是通过精心的设计和布局来使误差减小。在本文中，我们将重点讨论增益和时序误差校准，因为他们是造成动态范围损失的主要原因。

　　2 建议校准方法

　　一般情况下，ADC的奈奎斯特带宽(Nyquist bandwidth)从未被充分使用，其中的一小部分通常专门为抗混叠(anti-aliasing)滤波器的滚降特性预留。这个未被使用的频段可用来引入约束校准信号。可选择正弦波用于校准，因为它很容易生成高纯度频谱，并可施加两个主要限制：

　　1. 幅度保持足够小，以避免对动态范围产生任何影响，同时提供足够的估算精度。实验表明，对于一个14位的ADC，-40dBFS 到-35dBFS 的幅度范围为最佳。

　　2. 频率被限定于以下的不连续值，以降低所述数字信号处理算法的复杂性：

　　其中，Fs是TIADC采样频率，P和K为待指定的整数，S=±1，取决于校准信号相对于奈奎斯特区边缘的位置如图1。校准信号可以很容易地在片上通过使用小数N分频锁相环(PLL)以ADC时钟作为参考信号来产生。选择足够高的K值，校准信号的谐波会在有用频带之外混叠，可降低对于滤波的要求。通过使用在PLL输出端的可编程衰减器能够实现摆幅的调整。

　　如果校准信号作为输入，x₀和x₁分别代表两个子ADC的输出，这可用等式1表示，而下面的等式2则将这两路信号联系起来(此处已忽略噪声)：

　　

　　由于设计中的失配误差较小，通过使用一阶近似，可将这一组非线性等式线性化并求逆。