CN112636754B - 宽带交叉采样系统通道失配估计方法、系统、装置及介质 - Google Patents

宽带交叉采样系统通道失配估计方法、系统、装置及介质 Download PDF

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CN112636754B CN202011228129.XA CN202011228129A CN112636754B CN 112636754 B CN112636754 B CN 112636754B CN 202011228129 A CN202011228129 A CN 202011228129A CN 112636754 B CN112636754 B CN 112636754B
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Abstract

本发明公开了一种宽带交叉采样系统通道失配估计方法、系统、装置及介质，方法包括：确定宽带交叉采样系统各通道的偏置失配误差；获取宽带交叉采样系统的工作频带范围，根据工作频带范围确定线性调频信号；通过宽带交叉采样系统对线性调频信号进行采样，得到第一采样序列，并从第一采样序列中截取出若干个脉冲信号；根据偏置失配误差对脉冲信号进行曲线拟合，得到各通道在各个频率点处的增益失配函数和相位失配函数；根据增益失配函数和相位失配函数估计得到宽带交叉采样系统各通道的增益失配误差和相位失配误差。本发明不仅提高了估计精度，而且降低了对系统算力的需求，提升了通道失配估计的效率。本发明可广泛应用于宽带信号采样技术领域。

Description

宽带交叉采样系统通道失配估计方法、系统、装置及介质
技术领域
本发明涉及宽带信号采样技术领域，尤其是一种宽带交叉采样系统通道失配估计方法、系统、装置及介质。
背景技术
高速高分辨率采样系统在宽带数字接收机、高速数据通信系统、示波器等仪器设备中具有关键的作用。由于目前CMOS集成电路制造工艺的限制，单片ADC很难同时满足高速和高精度的要求。采用交叉采样技术可以有效地解决这个问题。多个采样率较低的ADC在相同的时钟频率、不同的时钟相位下交替采集信号，然后合并子ADC的采样序列作为系统输出来提高采样率。使用交叉采样技术可以根据通道数成倍提高系统采样率，但是由于各个ADC通道特性的不一致，也给系统带来了通道失配误差。通道失配误差主要包括偏置失配误差、增益失配误差和相位失配误差。通道失配误差会严重降低交叉采样系统的动态性能，必须进行校正。交叉采样通道失配校正主要由两个步骤组成：一、通道失配误差估计，二、通道失配误差补偿。
精确的通道失配估计是实现交叉采样通道失配补偿必要的前提条件。目前的交叉采样通道失配估计算法主要有前向估计和后向估计两类：前向估计算法通过预先输入校正信号，来估计系统失配误差，具有较高的精度和稳定性，但是如果系统环境发生变化，则需要重新输入校准信号以计算通道失配；后向估计算法可以在无预先输入校准信号的情况下，直接估计系统失配。虽然后向估计算法能够实时估计通道失配的变化，但其复杂度高、精度低，或对输入信号形式有一定的特殊要求。因此，在实际应用中，为了保证估计精度，一般采用前向估计方法。在带宽较大的情况下，偏置失配可视为不随频率变化的固定值，而增益失配和相位失配随频率变化，不能当作固定值。
现有技术中公开了一种宽带交叉采样系统中通道失配的估计方法：首先在整个频带中等间隔的选用测试频点，并使用对应频率的点频信号作为校正信号，对每个信号分别进行采样，通过对这些点频信号参数估计来计算出各个频率点的通道失配，并利用各个频率点的通道特性来描绘系统整体的通道失配。应当认识到，在利用点频信号估计失配误差时，选用的频点间隔越小，通道失配细节描述的就越清晰，但是，当频点过多时，对每个点频信号都进行一次采样，极大地增加了工作量以及工作难度。由于存在以上缺点，现有的宽带交叉采样系统通道失配估计方法的效率并不高，且由于频点数量和系统算力的限制，估计得到的通道失配误差也并不精确。
名词解释：
交叉采样(TIADC,Time-Interleaved Analog-to-Digital Converter)：采用多片模数转换器(ADC，Analog-to-Digital Convert)在时间上交替采样，以达到增加采样率的目的。
线性调频信号(LFMS，Linear Frequency Modulated Signal)：线性调频信号是频率随时间线性变化的一种信号形式，本发明中的线性调频信号以脉冲信号的形式给出。
发明内容
本发明的目的在于至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明实施例的一个目的在于提供一种宽带交叉采样系统通道失配估计方法，该方法利用线性调频信号作为校正信号，只需要对线性调频信号进行一次采样，就可以细致描绘宽带交叉采样系统的通道失配特性，而且只需要适当减小线性调频信号的调频率，就可以提高宽带交叉采样系统通道失配特性描绘的精细度，相较现有技术中选用多个点频信号作为采样信号的估计方法而言，不仅提高了估计精度，而且降低了对系统算力的需求，提升了通道失配估计的效率。
本发明实施例的另一个目的在于提供一种宽带交叉采样系统通道失配估计系统。
为了达到上述技术目的，本发明实施例所采取的技术方案包括：
第一方面，本发明实施例提供了一种宽带交叉采样系统通道失配估计方法，包括以下步骤：
确定宽带交叉采样系统各通道的偏置失配误差；
获取宽带交叉采样系统的工作频带范围，根据所述工作频带范围确定线性调频信号；
通过宽带交叉采样系统对所述线性调频信号进行采样，得到第一采样序列，并从所述第一采样序列中截取出若干个脉冲信号；
根据所述偏置失配误差对所述脉冲信号进行曲线拟合，得到各通道在各个频率点处的增益失配函数和相位失配函数；
根据所述增益失配函数和所述相位失配函数估计得到宽带交叉采样系统各通道的增益失配误差和相位失配误差。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述确定宽带交叉采样系统各通道的偏置失配误差这一步骤，其具体包括：
对宽带交叉采样系统各通道的噪声信号进行采集，得到所述噪声信号的离散时间序列；
根据所述离散时间序列得到各通道的偏置失配误差。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述通过宽带交叉采样系统对所述线性调频信号进行采样，得到第一采样序列，并从所述第一采样序列中截取出若干个脉冲信号这一步骤，其具体包括：
周期性地产生所述线性调频信号，并通过宽带交叉采样系统对所述线性调频信号进行采样，得到第一采样序列；
根据所述第一采样序列的时域波形从所述第一采样序列中截取出若干个完整的脉冲信号。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述根据所述偏置失配误差对所述脉冲信号进行曲线拟合，得到各通道在各个频率点处的增益失配函数和相位失配函数这一步骤，其具体包括：
根据所述偏置失配误差对所述脉冲信号进行校正，得到第一采样数据；
对所述第一采样数据分段进行基于最小二乘法的曲线拟合，得到各通道在各个频率点处的振幅和相位；
选取参考通道，根据参考通道在各个频率点处的振幅和相位得到各通道在各个频率点处的增益失配函数和相位失配函数。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述增益失配函数为：
Figure BDA0002764264520000031
其中，gm(fk)表示增益失配函数，
Figure BDA0002764264520000032
表示通道m在频率点k处的振幅，/>
Figure BDA0002764264520000033
表示参考通道在频率点k处的振幅；
所述相位失配函数为：
Figure BDA0002764264520000034
其中，θm(fk)表示相位失配函数，
Figure BDA0002764264520000035
表示通道m在频率点k处的相位，/>
Figure BDA0002764264520000036
表示参考通道在频率点k处的相位，fk表示频率点k的频率，fs表示宽带交叉采样系统的采样率。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述根据所述增益失配函数和所述相位失配函数估计得到宽带交叉采样系统各通道的增益失配误差和相位失配误差这一步骤，其具体包括：
对所述增益失配函数和所述相位失配函数进行频率范围扩展，得到完整增益失配函数和完整相位失配函数；
利用实信号误差的共轭对称性，根据所述完整增益失配函数和所述完整相位失配函数估计得到宽带交叉采样系统各通道的增益失配误差和相位失配误差。
第二方面，本发明实施例提出了一种宽带交叉采样系统通道失配估计系统，包括：
偏置失配误差确定模块，用于确定宽带交叉采样系统各通道的偏置失配误差；
线性调频信号确定模块，用于获取宽带交叉采样系统的工作频带范围，根据所述工作频带范围确定线性调频信号；
脉冲信号截取模块，用于通过宽带交叉采样系统对所述线性调频信号进行采样，得到第一采样序列，并从所述第一采样序列中截取出若干个脉冲信号；
曲线拟合模块，用于根据所述偏置失配误差对所述脉冲信号进行曲线拟合，得到各通道在各个频率点处的增益失配函数和相位失配函数；
误差估计模块，用于根据所述增益失配函数和所述相位失配函数估计得到宽带交叉采样系统各通道的增益失配误差和相位失配误差。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述曲线拟合模块包括：
第一曲线拟合子模块，用于根据所述偏置失配误差对所述脉冲信号进行校正，得到第一采样数据；
第二曲线拟合子模块，用于对所述第一采样数据分段进行基于最小二乘法的曲线拟合，得到各通道在各个频率点处的振幅和相位；
第三曲线拟合子模块，用于选取参考通道，根据参考通道在各个频率点处的振幅和相位得到各通道在各个频率点处的增益失配函数和相位失配函数。
第三方面，本发明实施例提供了一种宽带交叉采样系统通道失配估计装置，包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行时，使得所述至少一个处理器实现上述的一种宽带交叉采样系统通道失配估计方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行上述的一种宽带交叉采样系统通道失配估计方法。
本发明的优点和有益效果将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到：
本发明实施例先确定各通道的偏置失配误差，然后选取合适的线性调频信号并对其进行采样，进而从得到的第一采样序列截取出若干个脉冲信号，根据各通道的偏置失配误差对该脉冲信号进行曲线拟合得到增益失配函数和相位失配函数，从而实现增益失配误差和相位失配误差的估计。本发明实施例利用线性调频信号作为校正信号，只需要对线性调频信号进行一次采样，就可以细致描绘宽带交叉采样系统的通道失配特性，而且只需要适当减小线性调频信号的调频率，就可以提高宽带交叉采样系统通道失配特性描绘的精细度，相较现有技术中选用多个点频信号作为采样信号的估计方法而言，不仅提高了估计精度，而且降低了对系统算力的需求，提升了通道失配估计的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面对本发明实施例中所需要使用的附图作以下介绍，应当理解的是，下面介绍中的附图仅仅为了方便清晰表述本发明的技术方案中的部分实施例，对于本领域的技术人员来说，在无需付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取到其他附图。
图1为本发明实施例提供的一种宽带交叉采样系统通道失配估计方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例提供的宽带交叉采样系统的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种宽带交叉采样系统通道失配估计系统的结构框图；
图4为本发明实施例提供的一种宽带交叉采样系统通道失配估计装置的结构框图；
图5为本发明实施例提供的一种宽带交叉采样系统通道失配估计装置的具体结构示意图；
图6(a)为本发明实施例提供的估计所得到宽带交叉采样系统各通道的增益失配误差示意图；
图6(b)为本发明实施例提供的估计所得到宽带交叉采样系统各通道的相位失配误差示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
在本发明的描述中，多个的含义是两个或两个以上，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
首先对本发明实施例采用的宽带交叉采样系统和本发明实施例装置的具体组成进行说明。
如图2所示为本发明实施例提供的宽带交叉采样系统的结构示意图。由图2可知，本发明实施例采用多个采样率较低的ADC在相同的时钟频率、不同的时钟相位下交替采集信号，然后合并各个ADC的采样序列作为系统输出来提高采样率。本发明实施例的通道失配估计方法就是基于图2所示的宽带交叉采样系统实现。为了更好的阐述和理解本发明，本发明实施例以四通道宽带交叉采样系统为例。
如图5所示为本发明实施例提供的一种宽带交叉采样系统通道失配估计装置的具体结构示意图。该装置设有两个ADC采集卡中的4个采样率为3.4GS/s的ADC进行交叉采样，组成采样率为13.6GS/s的宽带交叉采样系统。该装置的主要组成有：一个采集板、一个时钟板、一个接口扩展板、一个背板、一个接收板和一台存储服务器。采集板上集成两片FPGA(Field Programmable Gate Array)，装有两个FMC(FPGA Mezzanine Card)形式的采集卡。一台任意波形发生器(M8195A)用于产生线性调频信号作为校正信号，该信号连接到一个功分器，被分为两路，分别传输到采集板的两个ADC芯片中；另一台信号发生器(SMJ100A)为系统提供100MHz参考时钟，参考时钟与时钟板相连，产生的采样时钟和SYSREF(SystemReference)时钟用于驱动采集板进行数据采集。背板主要用于电路板的供电和互连。采样数据通过千兆高速串行总线(MGT,Multi-Gigabit Transceiver)传输到接口扩展板，由接口扩展板上的光收发器将电信号转换为光信号，并通过光纤传输到存储服务器的接收板。接收板通过PCIE(Peripheral Component Interconnect Express)接口将数据传输到存储服务器的内存。数据最终被存储在服务器的磁盘阵列中。
可以理解的是，图5中所示的磁盘阵列即相当于存储器，CPU即相当于处理器。本发明实施例提供的宽带交叉采样系统通道失配估计方法可在该存储服务器的CPU上运行。
参照图1，本发明实施例提供了一种宽带交叉采样系统通道失配估计方法，该方法针对M个通道的宽带交叉采样系统，进行偏置失配误差、增益失配误差和相位失配误差的估计，具体包括以下步骤：
S101、确定宽带交叉采样系统各通道的偏置失配误差；
具体地，估计过程中偏置失配误差可视为不随频率变化的固定值，可将任意波形发生器关闭输出，通过采集宽带交叉采样系统个通道的噪声来确定偏置失配误差。步骤S101具体包括以下步骤：
S1011、对宽带交叉采样系统各通道的噪声信号进行采集，得到噪声信号的离散时间序列；
S1012、根据离散时间序列得到各通道的偏置失配误差。
具体地，使用宽带交叉采样系统对白噪声进行采集记录，设噪声信号为x(t)，经宽带交叉采样系统各通道采样后，得到各个通道噪声信号的离散时间序列xm[n]；
其中，m为各通道的编号，m＝0,1,…,M-1，各个通道的偏置可以表示为：
Figure BDA0002764264520000071
其中，n＝1,2,…N，N为采样序列的长度，为了减少偏置估计中的偶然误差，N要足够大(本发明实施例中，N≥34000)。
以ADC0为参考通道，可以得到各通道的偏置失配误差：
om＝offsetm-offset0
其中，offset0为参考通道ADC0的偏置。
S102、获取宽带交叉采样系统的工作频带范围，根据工作频带范围确定线性调频信号；
具体地，本发明实施例需要选用合适的线性调频信号，即线性调频信号带宽应与宽带交叉采样系统工作频带范围相同，设为[FL,FH]，其中FL≥0，FH≤Fs/2，Fs为交叉采样系统的采样率。线性调频信号的调频率γ不能太大，一般可选择为：γ≤1.28×103Fs。
本发明实施例中，宽带交叉采样系统的工作频带范围为[FL,FH]＝[400MHz,6400MHz]，线性调频信号的调频率γ的取值为1×1013，线性调频信号的脉冲宽度为600us。
S103、通过宽带交叉采样系统对线性调频信号进行采样，得到第一采样序列，并从第一采样序列中截取出若干个脉冲信号；
具体地，周期性的产生线性调频信号脉冲进行采样，并且在得到的采样序列中，截取单个的脉冲信号作为校正信号。步骤S103具体包括以下步骤：
S1031、周期性地产生线性调频信号，并通过宽带交叉采样系统对线性调频信号进行采样，得到第一采样序列；
S1032、根据第一采样序列的时域波形从第一采样序列中截取出若干个完整的脉冲信号。
本发明实施例中，周期性的重复产生线性调频的脉冲信号，重复周期设置为700us。然后利用交叉采样系统对信号进行采集，采集到的信号存储在磁盘阵列中。根据时域波形，从信号序列中截取出单个脉冲，单个脉冲一共有2040000个采样点。以1360个采样点为一组数据，各组数据的采样值为：
Figure BDA0002764264520000072
其中/>
Figure BDA0002764264520000073
表示通道m在频率点k处的振幅。
S104、根据偏置失配误差对脉冲信号进行曲线拟合，得到各通道在各个频率点处的增益失配函数和相位失配函数。
具体地，对得到的单个脉冲的采样数据分段进行曲线拟合，得到各通道在每个频点的振幅和相位，选取参考通道后，得到各个通道在每个频点的增益失配和相位失配。步骤S104具体包括以下步骤：
S1041、根据偏置失配误差对脉冲信号进行校正，得到第一采样数据；
具体地，将步骤S103中得到的脉冲信号减去步骤S101中得到的om以消除偏置失配误差的影响。
S1042、对第一采样数据分段进行基于最小二乘法的曲线拟合，得到各通道在各个频率点处的振幅和相位；
具体地，对单个脉冲的采样数据分段进行曲线拟合，得到各个通道的幅频和相频特性。
任意的线性调频信号可以表示为：
x(t)＝Asin(2πf0t+πγt2+φ)
其中，A是振幅，f0是中心频率，γ是调频率，φ是初始相位。由于各个通道的通道传输特性不一致，且是随频率变化的值，因此，通道m输入的信号可以表示为：
Figure BDA0002764264520000081
其中，X(jΩ)是线性调频信号的频域表达式，
Figure BDA0002764264520000082
是通道m的传输特性。对其进行傅里叶变换，得到时域表达式如下：
Figure BDA0002764264520000083
由于Gm(jΩ)和θm(jΩ)是随频率缓慢变化的值，在极短时间内，可以将其视为固定值，因此上式可以写为：
Figure BDA0002764264520000091
其中，
Figure BDA0002764264520000092
τ是一段极短的时间，一般将其取为NTs，512≤N≤2048；K的取值与单个脉冲的宽度有关，Kτ等于脉冲宽度。
由此可以得到ADCm采样数据为：
Figure BDA0002764264520000093
其中，
Figure BDA0002764264520000094
分别对每段数据使用基于最小二乘法的曲线拟合，拟合函数为：
x(t)＝A0sin(2πf0t+πγt2)+B0cos(2πf0t+πγt2)
其中，A0和B0为中间量。
通过求解下式的最小值可以得到与频率fk＝rkτ+f0相对应的振幅
Figure BDA0002764264520000095
和相位/>
Figure BDA0002764264520000096
/>
Figure BDA0002764264520000097
其中，
Figure BDA0002764264520000098
在本发明实施例中，由于上述各参数的给定，拟合函数可以表示为：
x(t)＝A0sin(800π×106×t+πγt2)+B0cos(800π×106×t+πγt2),t∈[0,6×10-4]。
由此可以得到400MHz，404MHz，…，6400MHz频率点上的振幅和相位。
S1043、选取参考通道，根据参考通道在各个频率点处的振幅和相位得到各通道在各个频率点处的增益失配函数和相位失配函数。
具体地，以ADC0为参考通道，可以得到各个通道增益失配关于频率的离散函数以及相位失配离散函数。
进一步作为可选的实施方式，增益失配函数为：
Figure BDA0002764264520000099
其中，gm(fk)表示增益失配函数，
Figure BDA00027642645200000910
表示通道m在频率点k处的振幅，/>
Figure BDA00027642645200000911
表示参考通道在频率点k处的振幅；
相位失配函数为：
Figure BDA0002764264520000101
其中，θm(fk)表示相位失配函数，
Figure BDA0002764264520000102
表示通道m在频率点k处的相位，/>
Figure BDA0002764264520000103
表示参考通道在频率点k处的相位，fk表示频率点k的频率，fs表示宽带交叉采样系统的采样率。
S105、根据增益失配函数和相位失配函数估计得到宽带交叉采样系统各通道的增益失配误差和相位失配误差。
具体地，对步骤S104中得到的各测试频点的增益离散函数和相位差离散函数进行频率范围扩展，根据实信号频率响应的共轭对称性，得到交叉采样系统各通道的增益失配频率响应和相位失配频率响应，即为增益失配误差和相位失配误差，也即实现对宽带交叉采样系统通道失配的精确估计。步骤S105具体包括以下步骤：
S1051、对增益失配函数和相位失配函数进行频率范围扩展，得到完整增益失配函数和完整相位失配函数；
S1052、利用实信号误差的共轭对称性，根据完整增益失配函数和完整相位失配函数估计得到宽带交叉采样系统各通道的增益失配误差和相位失配误差。
具体地，对步骤S103中得到的增益失配离散函数和相位失配离散函数进行频率范围扩展：宽带交叉采样系统的工作频带为[FL,FH]，那么[0,FL]和[FH,Fs/2]为不关注频段，各通道在频带[0,FL]的增益和相位差可以分别由gm(f0)和0来补偿，频带[FH,Fs/2]的增益和相位差可以分别由gm(fK-1)和0来补偿，补偿的点数应与频带范围成比例。从而得到频率范围对应完整的第一奈奎斯特域的增益离散函数和相位差离散函数。
由上可以得到通道失配在[0,Fs/2]上的频率响应，根据实信号频率响应的共轭对称性，补充得到失配在[-Fs/2,Fs/2]上的响应：
Figure BDA0002764264520000104
其中，Gm(f)表示增益失配误差，Ψm(f)表示相位失配误差。
因此，可以得到宽带交叉采样系统中各通道的失配频率响应为：
Figure BDA0002764264520000105
可以理解的是，通道失配会严重降低交叉采样系统的动态性能，精确的通道失配估计是实现交叉采样通道失配补偿的关键条件。本发明针对宽带交叉采样系统，进行偏置失配、增益失配和相位失配的估计：首先，宽带交叉采样系统对噪声进行采集记录，估计出各通道的偏置失配；其次，在关注频段内选用线性调频信号；然后，宽带交叉采样系统采集、记录选取的线性调频信号，得到数据文件；通过对线性调频信号的处理，得到各通道在每个频点的增益离散函数和相位差离散函数；最后对得到的各测试频点的增益离散函数和相位差离散函数进行频率范围扩展，根据实信号频率响应的共轭对称性，得到交叉采样系统各通道的增益失配频率响应和相位失配频率响应，实现对宽带交叉采样系统通道失配的精确估计。
如图6(a)所示为本发明实施例提供的估计所得到宽带交叉采样系统各通道的增益失配误差示意图，如图6(b)所示为本发明实施例提供的估计所得到宽带交叉采样系统各通道的相位失配误差示意图，其中ADC0-ADC3分别表示4个通道。
应当认识到，在使用点频信号进行通道失配误差估计时，需要等频率间隔的点频信号进行采样，且频率间隔越小，采样次数越多，对通道失配误差描述就越详细，与此同时，也会增加工作量。相比之下，本发明实施例仅需进行一次采样，使用一组采样数据即可实现对通道失配误差的描述，且描述的远比使用点频信号更加详细精确。
本发明实施例利用线性调频信号作为校正信号，只需要对线性调频信号进行一次采样，就可以细致描绘宽带交叉采样系统的通道失配特性，而且只需要适当减小线性调频信号的调频率，就可以提高宽带交叉采样系统通道失配特性描绘的精细度，相较现有技术中选用多个点频信号作为采样信号的估计方法而言，不仅提高了估计精度，而且降低了对系统算力的需求，提升了通道失配估计的效率。
参照图3，本发明实施例提供了一种宽带交叉采样系统通道失配估计系统，包括：
偏置失配误差确定模块，用于确定宽带交叉采样系统各通道的偏置失配误差；
线性调频信号确定模块，用于获取宽带交叉采样系统的工作频带范围，根据工作频带范围确定线性调频信号；
脉冲信号截取模块，用于通过宽带交叉采样系统对线性调频信号进行采样，得到第一采样序列，并从第一采样序列中截取出若干个脉冲信号；
曲线拟合模块，用于根据偏置失配误差对脉冲信号进行曲线拟合，得到各通道在各个频率点处的增益失配函数和相位失配函数；
误差估计模块，用于根据增益失配函数和相位失配函数估计得到宽带交叉采样系统各通道的增益失配误差和相位失配误差。
进一步作为可选的实施方式，曲线拟合模块包括：
第一曲线拟合子模块，用于根据偏置失配误差对脉冲信号进行校正，得到第一采样数据；
第二曲线拟合子模块，用于对第一采样数据分段进行基于最小二乘法的曲线拟合，得到各通道在各个频率点处的振幅和相位；
第三曲线拟合子模块，用于选取参考通道，根据参考通道在各个频率点处的振幅和相位得到各通道在各个频率点处的增益失配函数和相位失配函数。
上述方法实施例中的内容均适用于本系统实施例中，本系统实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。
参照图4，本发明实施例提供了一种宽带交叉采样系统通道失配估计装置，包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
当上述至少一个程序被上述至少一个处理器执行时，使得上述至少一个处理器实现上述的一种宽带交叉采样系统通道失配估计方法。
上述方法实施例中的内容均适用于本装置实施例中，本装置实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，该处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行上述一种宽带交叉采样系统通道失配估计方法。
本发明实施例的一种计算机可读存储介质，可执行本发明方法实施例所提供的一种宽带交叉采样系统通道失配估计方法，可执行方法实施例的任意组合实施步骤，具备该方法相应的功能和有益效果。
本发明实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行图1所示的方法。
在一些可选择的实施例中，在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/操作，连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或上述方框有时能以相反顺序被执行。此外，在本发明的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供，目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的，其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。
此外，虽然在功能性模块的背景下描述了本发明，但应当理解的是，除非另有相反说明，上述的功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本发明是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的装置中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。还可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。
上述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例上述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印上述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得上述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本说明书的上述描述中，参考术语“一个实施方式/实施例”、“另一实施方式/实施例”或“某些实施方式/实施例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于上述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种宽带交叉采样系统通道失配估计方法，其特征在于，包括以下步骤：
确定宽带交叉采样系统各通道的偏置失配误差；
获取宽带交叉采样系统的工作频带范围，根据所述工作频带范围确定线性调频信号；
通过宽带交叉采样系统对所述线性调频信号进行采样，得到第一采样序列，并从所述第一采样序列中截取出若干个脉冲信号；
根据所述偏置失配误差对所述脉冲信号进行曲线拟合，得到各通道在各个频率点处的增益失配函数和相位失配函数；
根据所述增益失配函数和所述相位失配函数估计得到宽带交叉采样系统各通道的增益失配误差和相位失配误差。
2.根据权利要求1所述的一种宽带交叉采样系统通道失配估计方法，其特征在于，所述确定宽带交叉采样系统各通道的偏置失配误差这一步骤，其具体包括：
对宽带交叉采样系统各通道的噪声信号进行采集，得到所述噪声信号的离散时间序列；
根据所述离散时间序列得到各通道的偏置失配误差。
3.根据权利要求1所述的一种宽带交叉采样系统通道失配估计方法，其特征在于，所述通过宽带交叉采样系统对所述线性调频信号进行采样，得到第一采样序列，并从所述第一采样序列中截取出若干个脉冲信号这一步骤，其具体包括：
周期性地产生所述线性调频信号，并通过宽带交叉采样系统对所述线性调频信号进行采样，得到第一采样序列；
根据所述第一采样序列的时域波形从所述第一采样序列中截取出若干个完整的脉冲信号。
4.根据权利要求1所述的一种宽带交叉采样系统通道失配估计方法，其特征在于，所述根据所述偏置失配误差对所述脉冲信号进行曲线拟合，得到各通道在各个频率点处的增益失配函数和相位失配函数这一步骤，其具体包括：
根据所述偏置失配误差对所述脉冲信号进行校正，得到第一采样数据；
对所述第一采样数据分段进行基于最小二乘法的曲线拟合，得到各通道在各个频率点处的振幅和相位；
选取参考通道，根据参考通道在各个频率点处的振幅和相位得到各通道在各个频率点处的增益失配函数和相位失配函数。
5.根据权利要求4所述的一种宽带交叉采样系统通道失配估计方法，其特征在于，所述增益失配函数为：
Figure FDA0004051862120000021
其中，gm(fk)表示增益失配函数，
Figure FDA0004051862120000022
表示通道m在频率点k处的振幅，/>
Figure FDA0004051862120000023
表示参考通道在频率点k处的振幅；
所述相位失配函数为：
Figure FDA0004051862120000024
其中，θm(fk)表示相位失配函数，
Figure FDA0004051862120000025
表示通道m在频率点k处的相位，/>
Figure FDA0004051862120000026
表示参考通道在频率点k处的相位，fk表示频率点k的频率，fs表示宽带交叉采样系统的采样率，m表示通道序号。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种宽带交叉采样系统通道失配估计方法，其特征在于，所述根据所述增益失配函数和所述相位失配函数估计得到宽带交叉采样系统各通道的增益失配误差和相位失配误差这一步骤，其具体包括：
对所述增益失配函数和所述相位失配函数进行频率范围扩展，得到完整增益失配函数和完整相位失配函数；
利用实信号误差的共轭对称性，根据所述完整增益失配函数和所述完整相位失配函数估计得到宽带交叉采样系统各通道的增益失配误差和相位失配误差。
7.一种宽带交叉采样系统通道失配估计系统，其特征在于，包括：
偏置失配误差确定模块，用于确定宽带交叉采样系统各通道的偏置失配误差；
线性调频信号确定模块，用于获取宽带交叉采样系统的工作频带范围，根据所述工作频带范围确定线性调频信号；
脉冲信号截取模块，用于通过宽带交叉采样系统对所述线性调频信号进行采样，得到第一采样序列，并从所述第一采样序列中截取出若干个脉冲信号；
曲线拟合模块，用于根据所述偏置失配误差对所述脉冲信号进行曲线拟合，得到各通道在各个频率点处的增益失配函数和相位失配函数；
误差估计模块，用于根据所述增益失配函数和所述相位失配函数估计得到宽带交叉采样系统各通道的增益失配误差和相位失配误差。
8.根据权利要求7所述的一种宽带交叉采样系统通道失配估计系统，其特征在于，所述曲线拟合模块包括：
第一曲线拟合子模块，用于根据所述偏置失配误差对所述脉冲信号进行校正，得到第一采样数据；
第二曲线拟合子模块，用于对所述第一采样数据分段进行基于最小二乘法的曲线拟合，得到各通道在各个频率点处的振幅和相位；
第三曲线拟合子模块，用于选取参考通道，根据参考通道在各个频率点处的振幅和相位得到各通道在各个频率点处的增益失配函数和相位失配函数。
9.一种宽带交叉采样系统通道失配估计装置，其特征在于，包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现如权利要求1至6中任一项所述的一种宽带交叉采样系统通道失配估计方法。
10.一种计算机可读存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，其特征在于，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行如权利要求1至6中任一项所述的一种宽带交叉采样系统通道失配估计方法。
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