CN107425853B - 基于fft的双通道tiadc系统失配误差盲校正方法 - Google Patents

基于fft的双通道tiadc系统失配误差盲校正方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于FFT的双通道TIADC系统失配误差盲校正方法，包括数据获取、FFT变换、计算镜像抑制比、计算系统偏置误差的绝对值、初步校正通道1的采样数据的偏置误差、确定系统偏置误差、对通道1中的采样数据的偏置误差进行校正、计算系统增益误差、计算系统的时间相位误差的绝对值、系统的时间相位误差进行校正、确定系统时间相位误差和校准TIADC系统采集数步骤。本发明可以在整个系统工作的同时完成对系统误差参数的估计和校准，具有较高实时性。

Description

基于FFT的双通道TIADC系统失配误差盲校正方法
技术领域
本发明涉及一种TIADC系统失配误差盲校正方法，尤其涉及一种基于FFT的双通道TIADC系统失配误差盲校正方法，属于仪器、通信技术领域。
背景技术
TIADC(并行采样系统)会由于器件的非理想特性，而产生偏置误差、增益误差、时间相位误差。对TIADC(并行采样系统)中三个主要误差的校正技术集中在两个大的方向，即失配误差的非盲估计及校正算法和盲估计及校正算法。失配误差的非盲估计校正算法需要定期对采集系统注入激励信号以获取系统的误差参数，非盲估计及校正算法会影响采集系统工作的实时性。盲估计及校正算法不需要定期对采集系统注入激励信号，在采集系统对被测信号测量的同时完成对系统误差参数的估计及校正。
如图1所示，双通道TIADC中参数g0,o0,Δt0分别为通道0的增益误差、偏置误差、和时间相位误差，参数g1,o1,Δt1分别为通道1的增益误差、偏置误差、和时间相位误差。实际工作中以通道0作为参考通道，需要对通道1的增益误差、偏置误差、和时间相位误差g1,o1,Δt1进行估计并校正,最终使其与通道0的对应参数相等，即g1＝g0,o1＝o0,及Δt1＝Δt0，从而完成对整个系统的失配误差校正。
现有的盲估计及校正算法在三个主要误差的估计过程中大多采取闭环回路以及迭代的方式进行参数估计，一次估计校正过程需要的采样点数大多超过10000个并且计算量复杂。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于FFT的双通道TIADC系统失配误差盲校正方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种基于FFT双通道TIADC系统失配误差盲校正方法，其特征在于：一种基于FFT的双通道TIADC系统失配误差盲校正方法，包括以下步骤：
步骤1：数据获取：获取长度为N的双通道TIADC采样数据X[n]{n∈1,N},N为采样数据长度：
Figure GDA0002500087610000021
式中，X0(m)和X1(m)分别为通道0和通道1的采样数据；
步骤2：FFT变换：对双通道TIADC采样数据X[n]进行FFT变换，得到双通道TIADC的频谱数据X[k]{k∈1,N}；
步骤3：计算镜像抑制比：由以下具体步骤组成：
步骤3-1：从双通道TIADC的频谱数据X[k]{k∈1,N}中选取除了直流分量以外的最大值Xmax[k1]，并记录最大值的位置k1；
步骤3-2：计算TIADC系统对由偏置误差产生的噪声分量的镜像抑制比：
Figure GDA0002500087610000022
步骤3-3：计算TIADC系统对由时间相位和增益误差产生的噪声分量的镜像抑制比RRRGT：
Figure GDA0002500087610000023
步骤4：计算系统偏置误差的绝对值：
Figure GDA0002500087610000029
步骤5：初步校正通道1的采样数据的偏置误差：初步校正后的采样数据为：
Figure GDA0002500087610000024
Figure GDA0002500087610000025
步骤6：确定系统偏置误差：对初步校正后的采样数据进行FFT运算，得
Figure GDA0002500087610000026
并获取数据
Figure GDA0002500087610000027
确定系统偏置误差为
Figure GDA0002500087610000028
步骤7：对通道1中的采样数据的偏置误差进行校正：
Figure GDA0002500087610000031
校正后的采样数据为：
Figure GDA0002500087610000032
步骤8：计算系统增益误差：对通道0的采样数据和通道1偏置误差校正后的采样数据
Figure GDA0002500087610000033
分别做N/2点的FFT，得到：
Figure GDA0002500087610000034
分别选取除了直流分量以外的最大值,分别记为
Figure GDA0002500087610000035
系统的增益误差g1为：
Figure GDA0002500087610000036
步骤9：计算系统的时间相位误差的绝对值：
Figure GDA0002500087610000037
公式(12)中,fs为双通道TIADC系统的总采样率，X、Y和Z分别为第一、第二和第三中间变量，|Δt1|为计算获得的时间相位误差的绝对值；
步骤10：系统的时间相位误差进行校正：使用分数延迟滤波器滤波：
Figure GDA0002500087610000038
对系统的时间相位误差进行校正,校正后数据为：
Figure GDA0002500087610000039
步骤11：确定系统时间相位误差的极性，判断Δt1＝|Δt1|还是Δt1＝-|Δt1|：由以下步骤组成：
步骤11-1：对经过系统的时间相位误差校正的双通道TIADC采样数据
Figure GDA0002500087610000041
做FFT运算；得到采样数据
Figure GDA0002500087610000042
的频谱数据
Figure GDA0002500087610000043
步骤11-2：计算采样数据
Figure GDA0002500087610000044
由时间相位和增益误差产生的镜像抑制比RRRGT2：
Figure GDA0002500087610000045
式(15)中，
Figure GDA0002500087610000046
为
Figure GDA0002500087610000047
中选取除了直流分量以外的最大值，其位置为k1；
步骤11-3：确定系统时间相位误差的极性：
Figure GDA0002500087610000048
步骤12：校准TIADC系统采集数据：
Figure GDA0002500087610000049
采用上述技术方案所取得的技术效果在于：本发明可以在整个系统工作的同时完成对系统误差参数的估计和校准，具有较高实时性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是双通道TIADC的原理框图；
图2是本发明的流程图。
具体实施方式
实施例1：
一种基于FFT的双通道TIADC系统失配误差盲校正方法，包括以下步骤：
一种基于FFT双通道TIADC系统失配误差盲校正方法，其特征在于：一种基于FFT的双通道TIADC系统失配误差盲校正方法，包括以下步骤：
步骤1：数据获取：获取长度为N的双通道TIADC采样数据X[n]{n∈1,N},N为采样数据长度：
Figure GDA0002500087610000051
式中，X0(m)和X1(m)分别为通道0和通道1的采样数据；
步骤2：FFT变换：对双通道TIADC采样数据X[n]进行FFT变换，得到双通道TIADC的频谱数据X[k]{k∈1,N}；
步骤3：计算镜像抑制比：由以下具体步骤组成：
步骤3-1：从双通道TIADC的频谱数据X[k]{k∈1,N}中选取除了直流分量以外的最大值Xmax[k1]，并记录最大值的位置k1；
步骤3-2：计算TIADC系统对由偏置误差产生的噪声分量的镜像抑制比：
Figure GDA0002500087610000052
步骤3-3：计算TIADC系统对由时间相位和增益误差产生的噪声分量的镜像抑制比RRRGT：
Figure GDA0002500087610000053
步骤4：计算系统偏置误差的绝对值：
Figure GDA0002500087610000054
步骤5：初步校正通道1的采样数据的偏置误差：初步校正后的采样数据为：
Figure GDA0002500087610000055
Figure GDA0002500087610000056
步骤6：确定系统偏置误差：对初步校正后的采样数据进行FFT运算，得
Figure GDA0002500087610000057
并获取数据
Figure GDA0002500087610000058
确定系统偏置误差为
Figure GDA0002500087610000061
步骤7：对通道1中的采样数据的偏置误差进行校正：
Figure GDA0002500087610000062
校正后的采样数据为：
Figure GDA0002500087610000063
步骤8：计算系统增益误差：对通道0的采样数据和通道1偏置误差校正后的采样数据
Figure GDA0002500087610000064
分别做N/2点的FFT，得到：
Figure GDA0002500087610000065
分别选取除了直流分量以外的最大值,分别记为
Figure GDA0002500087610000066
系统的增益误差g1为：
Figure GDA0002500087610000067
步骤9：计算系统的时间相位误差的绝对值：
Figure GDA0002500087610000068
公式(12)中,fs为双通道TIADC系统的总采样率，X、Y和Z分别为第一、第二和第三中间变量，|Δt1|为计算获得的时间相位误差的绝对值；
步骤10：系统的时间相位误差进行校正：使用分数延迟滤波器滤波：
Figure GDA0002500087610000069
对系统的时间相位误差进行校正,校正后数据为：
Figure GDA0002500087610000071
步骤11：确定系统时间相位误差的极性，判断Δt1＝|Δt1|还是Δt1＝-|Δt1|：由以下步骤组成：
步骤11-1：对经过系统的时间相位误差校正的双通道TIADC采样数据
Figure GDA0002500087610000072
做FFT运算；得到采样数据
Figure GDA0002500087610000073
的频谱数据
Figure GDA0002500087610000074
步骤11-2：计算采样数据
Figure GDA0002500087610000075
由时间相位和增益误差产生的镜像抑制比RRRGT2：
Figure GDA0002500087610000076
式(15)中，
Figure GDA0002500087610000077
为
Figure GDA0002500087610000078
中选取除了直流分量以外的最大值，其位置为k1；
步骤11-3：确定系统时间相位误差的极性：
Figure GDA0002500087610000079
步骤12：校准TIADC系统采集数据：
Figure GDA00025000876100000710
步骤3和步骤11相似，步骤3确定了由系统时间相位误差和增益误差带来的噪声分量的镜像抑制比RRRGT,步骤9仅仅可以获得时间相位误差的绝对值，所以需要对时间相位误差是正还是负做一个判断，步骤11即是用来完成这个功能。当时间相位误差为正数时系统的镜像抑制比升高RRRGT2＞RRRGT，反之降低RRRGT2＜RRRGT。

Claims (1)

1.一种基于FFT双通道TIADC系统失配误差盲校正方法，其特征在于：一种基于FFT的双通道TIADC系统失配误差盲校正方法，包括以下步骤：
步骤1：数据获取：获取长度为N的双通道TIADC采样数据X[n]{n∈1,N},N为采样数据长度：
Figure FDA0002534005900000011
式中，X0(m)和X1(m)分别为通道0和通道1的采样数据；
步骤2：FFT变换：对双通道TIADC采样数据X[n]进行FFT变换，得到双通道TIADC的频谱数据X[k]{k∈1,N}；
步骤3：计算镜像抑制比：由以下具体步骤组成：
步骤3-1：从双通道TIADC的频谱数据X[k]{k∈1,N}中选取除了直流分量以外的最大值Xmax[k1]，并记录最大值的位置k1；
步骤3-2：计算TIADC系统对由偏置误差产生的噪声分量的镜像抑制比：
Figure FDA0002534005900000012
步骤3-3：计算TIADC系统对由时间相位和增益误差产生的噪声分量的镜像抑制比RRRGT：
Figure FDA0002534005900000013
步骤4：计算系统偏置误差的绝对值：
Figure FDA0002534005900000014
步骤5：初步校正通道1的采样数据的偏置误差：初步校正后的采样数据为：
Figure FDA0002534005900000015
Figure FDA0002534005900000016
步骤6：确定系统偏置误差：对初步校正后的采样数据进行FFT运算，得
Figure FDA0002534005900000021
并获取数据
Figure FDA0002534005900000022
确定系统偏置误差为
Figure FDA0002534005900000023
步骤7：对通道1中的采样数据的偏置误差进行校正：
Figure FDA0002534005900000024
校正后的采样数据为：
Figure FDA0002534005900000025
步骤8：计算系统增益误差：对通道0的采样数据和通道1偏置误差校正后的采样数据X0[m],
Figure FDA0002534005900000026
分别做N/2点的FFT，得到：
Figure FDA0002534005900000027
分别选取除了直流分量以外的最大值,分别记为
Figure FDA0002534005900000028
系统的增益误差g1为：
Figure FDA0002534005900000029
步骤9：计算系统的时间相位误差的绝对值：
Figure FDA00025340059000000210
公式(12)中,fs为双通道TIADC系统的总采样率，X、Y和Z分别为第一、第二和第三中间变量，|Δt1|为计算获得的时间相位误差的绝对值；
步骤10：系统的时间相位误差进行校正：使用分数延迟滤波器滤波：
Figure FDA0002534005900000031
对系统的时间相位误差进行校正,校正后数据为：
Figure FDA0002534005900000032
步骤11：确定系统时间相位误差的极性，判断Δt1＝|Δt1|还是Δt1＝-|Δt1|：由以下步骤组成：
步骤11-1：对经过系统的时间相位误差校正的双通道TIADC采样数据
Figure FDA0002534005900000033
做FFT运算；得到采样数据
Figure FDA0002534005900000034
的频谱数据
Figure FDA0002534005900000035
步骤11-2：计算采样数据
Figure FDA0002534005900000036
由时间相位和增益误差产生的镜像抑制比RRRGT2：
Figure FDA0002534005900000037
式(15)中，
Figure FDA0002534005900000038
为
Figure FDA0002534005900000039
中选取除了直流分量以外的最大值，其位置为k1；
步骤11-3：确定系统时间相位误差的极性：
Figure FDA00025340059000000310
步骤12：校准TIADC系统采集数据：
Figure FDA00025340059000000311
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