混合濾波器組模擬數字轉換器校準技術的研究.pdf

1、隨著現代數字信號處理技術的快速發(fā)展，數據采集系統對于模擬數字轉換器(ADC)的要求也越來越高，在保證高精度輸出的同時采樣速度也可以不斷的提升。然而，單個ADC很難同時滿足這兩個條件。為解決上述問題，將多抽樣率信號處理理論應用于ADC系統中，形成了以時間交替采樣、離散時間正交鏡像濾波器組和混合濾波器組為主的并行采樣結構ADC系統?；诨旌蠟V波器組的ADC系統可以有效的克服時間交替采樣結構中的時間不匹配問題以及離散時間正交鏡像濾波器組結構中

2、的開關電容噪聲問題而成為本論文的主要研究對象。
　　 在研讀大量國內外最新研究成果的基礎之上，對基于混合濾波器組ADC系統的數字校準技術進行了深入的分析與研究，并提出一些新觀點、新模型和新方法。本文的主要工作如下：
　　 首先，在深入研究多抽樣率數字信號處理理論的基礎上，分析了時間交替采樣ADC系統、正交鏡像濾波器組ADC系統和混合濾波器組ADC系統的工作原理、頻率響應以及完全重構條件。采用不同結構實現混合濾波器組中的分

3、解濾波器組，通過深入剖析反傅立葉變換數字綜合濾波器組設計算法后，闡明了基于功率互補結構混合濾波器組ADC系統的重構性能明顯優(yōu)于其他結構的原因。
　　 接著，將影響混合濾波器組重構性能的現實偏差引入到系統中。通過分析模擬電路偏差模型、通路失配偏差（偏置偏差、增益偏差、時間偏差、帶寬失配偏差）模型、ADC量化效應模型和數字濾波器系數量化效應模型對混合濾波器組ADC系統頻率響應的影響，并結合系統仿真說明了不同性質的現實偏差所帶來的不同

4、形式的惡化現象。
　　 然后，根據不同類型現實偏差的特點，分別提出數字綜合濾波器組系數中心頻帶優(yōu)化方法、模擬分解濾波器組系數偏差輸入相關估計模型、相對帶寬失配偏差模型校準方法以及針對校準系統非線性偏差的頻率相關等效模型。系統仿真結果表明，利用上述方法校準后的混合濾波器組ADC系統均具有高性能的重構結果。
　　 最后，為驗證頻率相關等效模型校準算法的有效性和實用性，設計并實現了兩通路12 bits200Msps混合濾波器組

5、ADC系統。該系統主要由無源二端口模擬濾波器網絡、兩片12 bits100Msps的ADC芯片和兩個128階有限長沖激響應數字校準濾波器組成。采用非線性偏差頻率相關等效模型優(yōu)化方法對輸出數據校準后，重構頻譜中混疊噪聲的無雜動態(tài)范圍大于80dB，完全可以滿足12bits精度ADC系統的需要。
　　 本論文針對混合濾波器組ADC系統現實偏差的校準技術進行了重點研究。理想條件下并行采樣系統的完全重構條件是后續(xù)理論推導的基礎；現實偏差模