基于并行時間交替數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的誤差測量與校正的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于并行時間交替數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的誤差測量與校正的方法，本發(fā)明的方法通過對輸入系統(tǒng)的信號s(t)進(jìn)行預(yù)處理，計算偏置誤差并進(jìn)行校正，最后進(jìn)行處理恢復(fù)原始信號。本發(fā)明的方法對時延誤差的測量的盲估計算法做部分改進(jìn)，通過仿真驗證了偏置誤差，增益誤差，時延誤差的測量精度非常高。本發(fā)明的方法實現(xiàn)簡單，能有效的提高系統(tǒng)性能，具有很高的實際可行性，便于工程實現(xiàn)。
【專利說明】基于并行時間交替數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的誤差測量與校正的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于測量【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種并行時間交替采集系統(tǒng)的誤差測量與校正方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，對數(shù)據(jù)采集的精度和速度都提出了越來越高的要求，而目前受現(xiàn)有工藝技術(shù)的限制，單片ADC很難同時滿足高精度高速率的采樣要求，而并行時間交替采樣是一種解決此矛盾的有效方法。盡管在理論上可以解決，但在實際工程應(yīng)用中，會因為各個通道間的不匹配，將產(chǎn)生三種誤差:增益誤差、時延誤差、偏置誤差。如果誤差不加以校正，將會嚴(yán)重的影響整個系統(tǒng)的性能。
[0003]并行時間交替數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)具 體如圖1所示，采用M片ADC對輸入信號s(t)進(jìn)行時間交替采樣，其中系統(tǒng)的采樣頻率為fs，采樣間隔為Ts，單通道的采樣頻率為f=fs/M,采樣間隔T = MTs。在理想的并行時間交替采集系統(tǒng)中，第k通道的輸出信號表達(dá)式:sk(n) = s (nMTs+kTs)，其中，k = O, I, 2,
[0004]在實際應(yīng)用中，系統(tǒng)存在著通道失配的誤差，設(shè)第k通道的增益誤差為gk、時延誤差tk、偏置誤差ok，則系統(tǒng)實際輸出信號表達(dá)式為:
[0005]sk (n) = gks (nMTs+kTs+tk)+ok(I)
[0006]當(dāng)這三種誤差超過一定范圍時，將對采集的信號質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響。在時域上采樣序列偏離真實值，在頻域則引起很大的頻率雜散，并進(jìn)一步降低系統(tǒng)的無雜散動態(tài)范圍、信噪比和有效位數(shù)等性能指標(biāo)。單獨校正一種誤差不能使系統(tǒng)能得到根本改善，為了提高并行時間交替采集系統(tǒng)的信號質(zhì)量，必須得這三種誤差進(jìn)行校正。
[0007]針對時延誤差的測量，目前大部分的算法都是針對特定的測試信號的，因而適用性不強(qiáng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明提出了一種基于并行時間交替數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的誤差測量與校正的方法。
[0009]本發(fā)明具體的技術(shù)方案為:一種基于并行時間交替數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的誤差測量與校正的方法，具體為:對輸入系統(tǒng)的信號s (t)進(jìn)行預(yù)處理，計算偏置誤差并進(jìn)行校正，最后進(jìn)行去預(yù)處理恢復(fù)原始信號。
[0010]進(jìn)一步的，所述的對輸入系統(tǒng)的信號s (t)進(jìn)行預(yù)處理具體為:在信號S(t)輸入系統(tǒng)前端乘以一個幅值為±1/10000，均值為O的隨機(jī)控制信號u (t)，則進(jìn)入系統(tǒng)各通道的信
號為s(i) = s(/)w(i)，在通過第k通道后米樣序列為Sk(n) = sk(n)u{n) + ok。
[0011]進(jìn)一步的，所述的計算偏置誤差的方法具體為統(tǒng)計采樣序列平均值:
[0012]E[sk (/?)] = E[sf (/7)1/(/?)] + E[ok ] 二 Ok[0013]進(jìn)而得到消除偏置誤差的采樣序列:=
[0014]進(jìn)一步的，所述進(jìn)行校正的具體過程為:消除偏置誤差后，設(shè)第k通道信號的幅度為Ak，采樣序列可以表示為s’k(n) = AkXk(η)，其中，xk(n)為s’k(n)的歸一化表示，以第一通道作為參考通道，g0 = I:
【權(quán)利要求】
1.一種基于并行時間交替數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的誤差測量與校正的方法，其特征在于，具體為:對輸入系統(tǒng)的信號S (t)進(jìn)行預(yù)處理，計算偏置誤差并進(jìn)行校正，最后進(jìn)行去預(yù)處理恢復(fù)原始信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的誤差測量與校正方法，其特征在于，所述的對輸入系統(tǒng)的信號s(t)進(jìn)行預(yù)處理具體為:在信號s(t)輸入系統(tǒng)前端乘以一個幅值為±1/10000，均值為O的隨機(jī)控制信號u⑴，則進(jìn)入系統(tǒng)各通道的信號為lify = S(t)u(t)，在通過第k通道后采樣
序列為 sk、n) = sk{n)u{n) + Ok。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的采集系統(tǒng)的誤差測量與校正方法，其特征在于，所述的計算偏置誤差的方法具體為統(tǒng)計采樣序列平均值:

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的誤差測量與校正方法，其特征在于，所述進(jìn)行校正的具體過程為:消除偏置誤差后，設(shè)第k通道信號的幅度為Ak，采樣序列可以表示為s’k(n)=AkXk(η)，其中，xk(η)為s’k(n)的歸一化表示，以第一通道作為參考通道，g0 = I:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的誤差測量與校正方法，其特征在于，所述進(jìn)行校正的具體過程還包括:對第M通道的時延誤差tM_i通過采樣序列直接運算得到，具體過程如下: 以第一通道為參考通道(tQ = O)，定義:Ayk(n) =s" k(n)-s" ^(n)，而后泰勒級數(shù)展開后有:
【文檔編號】H03M1/10GK103986465SQ201410204301
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月14日
【發(fā)明者】譚富春, 梅超, 楊皓翔, 龔玉明, 呂幼新 申請人:電子科技大學(xué)