本發(fā)明涉及一種高階諧波校正系統(tǒng)，特別涉及一種基于fft提取的碼密度高階諧波校正系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

模數(shù)轉(zhuǎn)換器作為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)之間的橋梁，在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中扮演了越來(lái)越重要的角色，由于通信系統(tǒng)高精度、寬頻帶的需求，往往要求模數(shù)轉(zhuǎn)換器工作于高頻輸入條件下，但是在輸入頻率進(jìn)入高頻條件下時(shí)，芯片本身的物理特性會(huì)導(dǎo)致芯片前端的非線性特性十分顯著，會(huì)引入顯著的二、三階失真，這在模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換頻譜上表現(xiàn)為顯著的二、三階諧波。傳統(tǒng)方式為了降低高頻輸入下的諧波能量，會(huì)在前端做好相應(yīng)的匹配以希望減小相應(yīng)的諧波能量，同時(shí)芯片往往都采用差分方式設(shè)計(jì)電路，這在一定程度上能夠有效的減少二階失真分量的大小，但是器件在高頻下的高于二階的諧波響應(yīng)難以避免。尤其對(duì)于三階諧波失真分量，一直沒(méi)有有效的方法來(lái)對(duì)其進(jìn)行抑制。

傳統(tǒng)基于fft的諧波校正方法只能針對(duì)某一個(gè)頻點(diǎn)進(jìn)行校正，在一定頻帶范圍內(nèi)其校正效果較差，同時(shí)該種方法并不能有效提取在寬頻帶范圍內(nèi)校正信號(hào)的共同特點(diǎn)。而傳統(tǒng)碼密度的校正方式能夠有效的提取低頻輸入所引入的失真，但是由于忽略了轉(zhuǎn)換信號(hào)之間的相關(guān)性，卻不能精確的提取高頻輸入下高階失真的特征信息，因此并不能有效的完成高頻失真的校正。此外，傳統(tǒng)fft提取方式需要繁多的計(jì)算才能實(shí)現(xiàn)芯片轉(zhuǎn)換信號(hào)的校正，這加大了校正方式的復(fù)雜度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的高階諧波失真的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于fft提取的校正信息的碼密度高階諧波校正系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)在高頻寬帶內(nèi)有效的抑制相應(yīng)的高階諧波，從而能夠提升整個(gè)信息系統(tǒng)的頻率響應(yīng)。

本發(fā)明所提供的一種基于fft提取的校正信息的碼密度高階諧波校正系統(tǒng)，包括：模數(shù)轉(zhuǎn)換器、用于提取高階諧波失真信息的運(yùn)算單元、用于對(duì)校正信號(hào)的碼密度信息進(jìn)行提取及建模的建模單元、查找表，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，所述運(yùn)算單元用于得到校正三階失真所需的時(shí)域信號(hào)，所述建模單元用于對(duì)校正信號(hào)的碼密度信息進(jìn)行建模以得到碼密度校正配置信息，所述查找表中存儲(chǔ)有存儲(chǔ)該碼密度校正配置信息，所述查找表根據(jù)其內(nèi)部所存儲(chǔ)的存儲(chǔ)該碼密度校正配置信息來(lái)對(duì)數(shù)字信號(hào)完成數(shù)據(jù)校正處理。

其中，所述運(yùn)算單元包括fft運(yùn)算模塊、三階分量提取模塊及ifft逆變換模塊，所述輸入的模擬信號(hào)與fft運(yùn)算模塊的輸入端相連，之后經(jīng)過(guò)三階分量提取模塊提取出失真的三階信號(hào)，再將其與所述fft模塊所輸出的信號(hào)相減，并將該經(jīng)過(guò)相減運(yùn)算的信號(hào)經(jīng)過(guò)ifft逆變換模塊，得到除去失真諧波的時(shí)域信號(hào)，再將由所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器所輸出的數(shù)字信號(hào)和該除去失真諧波的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行相減，進(jìn)而提取得到校正三階失真諧波的時(shí)域信號(hào)。

其中，所述建模單元包括提取建模信息模塊及校正信號(hào)建模模塊，校正三階失真諧波的時(shí)域信號(hào)經(jīng)過(guò)提取建模信息模塊以提取相應(yīng)的校正信息，再經(jīng)過(guò)所述校正信號(hào)建模模塊以生成相應(yīng)的碼密度校正配置信息。

其中，所述建模單元采用以下方式來(lái)進(jìn)行建模(建模參數(shù)由提取的校正信息碼密度圖來(lái)進(jìn)行估計(jì))：

采用相應(yīng)的交織函數(shù)的方式來(lái)使得兩個(gè)包絡(luò)相互夾雜包含，其中：擬合參數(shù)中，擬合幅度：a＝10lsb；擬合碼值正弦參數(shù)中，當(dāng)擬合碼值正弦為1時(shí)，擬合碼值正弦中心為codecenter1，擬合碼值正弦周期為tcode1，當(dāng)擬合碼值正弦為2時(shí)，擬合碼值正弦中心為codecenter2，擬合碼值正弦周期為tcode2，則最后擬合的校正信號(hào)的兩個(gè)碼密度的包絡(luò)分布分別為：

a×cos(2×π×(n-codecenter1)/tcode1)

a×cos(2×π×(n-codecenter2)/tcode2)。

其中，通過(guò)相互交織的實(shí)際擬合碼密度函數(shù)如下：

code(n)＝a×cos(2×π×(n-codecenter1)/tcode1)×h1(n)+a×cos(2×π×(n-codecenter2)/tcode2)×h2(n)，其中h1(n)、h2(2)為包絡(luò)的交織函數(shù)。

本發(fā)明所述的基于fft提取的校正信息的碼密度校正系統(tǒng)采用前臺(tái)校正的方式，通過(guò)一次信號(hào)轉(zhuǎn)換，提取三階失真的校正信息，并建模完成相應(yīng)的查找表配置，之后采用查找表結(jié)構(gòu)，在模數(shù)轉(zhuǎn)換器后端通過(guò)一個(gè)查找表結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的信號(hào)校正，查找表信息通過(guò)一次采樣信號(hào)進(jìn)行提取和固定，然后實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器后端查找表的三階失真信號(hào)的校正。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一種基于fft提取的碼密度高階諧波校正系統(tǒng)的較佳實(shí)施方式的方框圖。

圖2是圖1中提取高階諧波失真信息的運(yùn)算系統(tǒng)示意圖。

圖3是圖1中校正信號(hào)碼密度信息提取建模系統(tǒng)示意圖。

圖4是圖2中運(yùn)算系統(tǒng)所提取的校正信息的采樣碼值的示意圖。

圖5是圖2中運(yùn)算系統(tǒng)所提取的校正信息的校正碼值的示意圖。

圖6是圖3中建模系統(tǒng)所建模的校正碼密度示意圖。

圖7為利用圖1中校正系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)校正前后系統(tǒng)最大無(wú)雜散指標(biāo)對(duì)比示意圖。

圖中，b1：模數(shù)轉(zhuǎn)換器；b2：查找表。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

請(qǐng)參考圖1所示，為本發(fā)明一種基于fft提取的校正信息的碼密度高階諧波校正系統(tǒng)的方框示意圖。所述基于fft提取的校正信息的碼密度高階諧波校正系統(tǒng)的較佳實(shí)施方式包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器b1及查找表b2，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器b1用于將輸入的模擬信號(hào)vin轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)vout，所述查找表b2中存儲(chǔ)有存儲(chǔ)該碼密度校正配置信息，所述查找表b2根據(jù)其內(nèi)部所存儲(chǔ)的存儲(chǔ)該碼密度校正配置信息來(lái)對(duì)數(shù)字信號(hào)vout完成數(shù)據(jù)校正處理。

請(qǐng)繼續(xù)參考圖2及圖3所示，其中圖2為圖1中查找表b2中用于提取高階諧波失真信息的運(yùn)算系統(tǒng)，圖3為圖1中查找表b2中校正信號(hào)碼密度信息提取建模系統(tǒng)。

所述提取高階諧波失真信息的運(yùn)算系統(tǒng)包括fft運(yùn)算模塊i0、三階能量提取模塊i1及ifft模塊i2。所述模擬輸入信號(hào)vin經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器b1轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字信號(hào)vout與fft運(yùn)算模塊i0相連接，并且之后經(jīng)過(guò)三階分量提取模塊i1提取出數(shù)字信號(hào)vout中失真的三階信號(hào)，再將經(jīng)過(guò)fft運(yùn)算模塊i0輸出的信號(hào)中減去經(jīng)三階分量提取模塊i1提取的三階失真分量，并將該信號(hào)經(jīng)過(guò)所述ifft逆變換模塊i2，得到除去失真諧波的時(shí)域信號(hào)，之后再將數(shù)字信號(hào)vout和該信號(hào)進(jìn)行相減，最終提取得到校正三階失真諧波的時(shí)域信號(hào)，記為校正信號(hào)。

所述校正信號(hào)碼密度信息提取建模系統(tǒng)包括提取建模信息模塊i4及校正信號(hào)建模模塊i5。來(lái)自所述提取高階諧波失真信息的運(yùn)算系統(tǒng)的校正信號(hào)經(jīng)過(guò)提取建模信息模塊i4，以提取相應(yīng)的校正信息，再經(jīng)過(guò)建模模塊i5，生成相應(yīng)的碼密度校正配置信息。所述查找表b2中即存儲(chǔ)該碼密度校正配置信息。

下面將對(duì)本發(fā)明一種基于fft提取的校正信息的碼密度校正系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行簡(jiǎn)單的說(shuō)明：

所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器b1將輸入信號(hào)vin轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)vout后經(jīng)過(guò)查找表b2完成高階失真諧波校正。所述查找表b2內(nèi)的系數(shù)確定如圖2、圖3所示。

如圖2所示，本發(fā)明采用一種提取高階諧波失真信息的運(yùn)算系統(tǒng)來(lái)提取系統(tǒng)三階失真諧波的校正信號(hào)，本發(fā)明中處理經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器后含有三階失真的數(shù)字信號(hào)方法如下：先對(duì)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)vout進(jìn)行fft變換，再提取該fft變換后的信號(hào)中的的三階諧波，為了得到校正三階諧波后的頻譜，將原數(shù)字信號(hào)vout與提取的三階失真信號(hào)相減，從而得到校正三階諧波后的頻譜圖，最后對(duì)校正三階失真后的頻譜進(jìn)行逆fft變換，得到校正了三階失真的時(shí)域信號(hào)。之后將原數(shù)字信號(hào)vout和校正了三階失真的時(shí)域信號(hào)相減，得到如圖4及圖4所示的校正三階失真所需要的時(shí)域信號(hào)。

為了得到相應(yīng)時(shí)域校正信號(hào)的特征信息，采用碼密度的方式對(duì)其進(jìn)行分析，時(shí)域校正信號(hào)的典型碼密度分布圖如圖6所示。碼密度圖能夠直觀的給出數(shù)字碼值與失真分量之間的關(guān)系，為了模擬實(shí)際校正信號(hào)的碼密度分布，采用校正信號(hào)建模模塊完成校正信號(hào)的建模(如圖3所示)。

對(duì)校正信息的碼密度分布進(jìn)行建模，對(duì)于時(shí)域校正信號(hào)的碼密度分布圖的包絡(luò)可以估計(jì)為兩個(gè)正弦包絡(luò)。對(duì)應(yīng)正弦的中心和相應(yīng)的正弦周期可以在該包絡(luò)與橫軸偏移處找到，因此正弦包絡(luò)可以采用如下方式進(jìn)行建模：

由于兩個(gè)包絡(luò)所含的值相互交錯(cuò)夾雜，采用相應(yīng)的交織函數(shù)的方式來(lái)使得兩個(gè)包絡(luò)相互夾雜包含，其中：擬合參數(shù)中，擬合幅度：a＝10lsb；擬合碼值正弦參數(shù)中，當(dāng)擬合碼值正弦為1時(shí)，擬合碼值正弦中心為codecenter1，擬合碼值正弦周期為tcode1，當(dāng)擬合碼值正弦為2時(shí)，擬合碼值正弦中心為codecenter2，擬合碼值正弦周期為tcode2，則最后擬合的校正信號(hào)的兩個(gè)碼密度的包絡(luò)分布分別為：

a×cos(2×π×(n-codecenter1)/tcode1)

a×cos(2×π×(n-codecenter2)/tcode2)。

由于時(shí)域校正信號(hào)的碼密度分布為兩個(gè)正弦包絡(luò)，采用建模方式建模了兩個(gè)包絡(luò)線，實(shí)際擬合時(shí)域校正信號(hào)，需要將兩個(gè)包絡(luò)交織在一起，從而對(duì)提取信號(hào)的碼密度分布進(jìn)行擬合。實(shí)際時(shí)域校正信號(hào)的碼密度分布中兩個(gè)包絡(luò)相關(guān)的碼值分布都是隨機(jī)的，為了模擬實(shí)際校正信號(hào)，需要將兩個(gè)包絡(luò)值相互交織。最后通過(guò)相互交織的實(shí)際擬合碼密度函數(shù)如下：

code(n)＝a×cos(2×π×(n-codecenter1)/tcode1)×h1(n)+a×cos(2×π×(n-codecenter2)/tcode2)×h2(n)，其中h1(n)、h2(2)為包絡(luò)的交織函數(shù)，例如：在碼值為奇數(shù)取值點(diǎn)取為包絡(luò)1的值，在碼值為偶數(shù)的取值點(diǎn)取為包絡(luò)2的值。對(duì)應(yīng)的交織函數(shù)分別為：

h1(n)＝1，n為奇數(shù)，h1(n)＝0，n為偶數(shù)；

h2(n)＝0，n為奇數(shù)，h2(n)＝1，n為偶數(shù)。

在模擬輸入信號(hào)vin完成一次模擬轉(zhuǎn)換后，將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行校正信息的提取，提取校正信息后完成校正信息的碼密度分析，并對(duì)校正信息進(jìn)行相應(yīng)的建模并擬合，從而生成校正三階失真的碼密度信息。本發(fā)明所述的基于fft提取的碼密度高階諧波校正系統(tǒng)通過(guò)一次轉(zhuǎn)換就可以完成查找表的確定，完成了相應(yīng)的校正信息的碼密度建模、配置后，此后相應(yīng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)vout就根據(jù)相應(yīng)的碼值通過(guò)查找表進(jìn)行相應(yīng)的碼值校正就完成了相應(yīng)的三階諧波的校正。

如圖7所示，對(duì)采樣頻率200mhz的模數(shù)轉(zhuǎn)換器而言，對(duì)輸入在330mhz～490mhz的模擬信號(hào)的情況下，分別對(duì)進(jìn)行了數(shù)字校正前后的信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，可以看到在寬頻帶內(nèi)本發(fā)明所述的校正系統(tǒng)對(duì)高階諧波能夠平均抑制5db左右。

本發(fā)明所述的基于fft提取的校正信息的碼密度校正系統(tǒng)采用前臺(tái)校正的方式，通過(guò)一次信號(hào)轉(zhuǎn)換，提取三階失真的校正信息，并建模完成相應(yīng)的查找表配置，之后采用查找表結(jié)構(gòu)，在模數(shù)轉(zhuǎn)換器后端通過(guò)一個(gè)查找表結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的信號(hào)校正，查找表信息通過(guò)一次采樣信號(hào)進(jìn)行提取和固定，然后實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器后端查找表的三階失真信號(hào)的校正。

以上僅為本發(fā)明的實(shí)施方式，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)，直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍之內(nèi)。