高速实时采样中时间抖动的处理方法研究

发布时间：2020-10-30 23:56

　　自摩尔定律被提出以来,数字电路得到了飞跃式的发展,频率不断提高,精度迅速增长。与之相对应的是信号采样,对高速信号进行数据采集成为了许多领域的迫切要求。学者们提出的时间交替采样系统很好地实现了这一功能,成功利用了许多单片低速ADC等效替代高速ADC,成功回避了硬件性能不足的问题,实现高速采样。然而,在工程应用中,实际成品TIADC(Time-interleaved Analog-to-digital Converter)系统由于制作工艺等问题导致了各种误差的存在,使其在实际采样中,出现了典型的周期非均匀特性,严重影响了采样结果。因此,需要对信号的误差进行估计与校准,才能准确地进行信号重构工作。采样误差可以分为确定性的偏差以及随机性的抖动。本文主要关注随机性抖动的研究,探究其对信号信噪比的影响,并深入研究其测量与补偿算法。本文的主要研究内容可以分为两个方面。(1)对多通道高速采样系统中随机性时间抖动进行了深入分析,建立了采样系统时间抖动模型,根据抖动模型分类,仿真分析了不同种类抖动噪声存在时,对采样信号整体信噪比影响。探讨了时间抖动与相位噪声之间的定量关系,讨论了利用相位噪声对抖动进行观测的方法。(2)对采样系统中时间抖动的测量和补偿算法进行了研究,根据已有的高速串行系统的正弦信号抖动测量方法,设计了一种设计了一种通用的时间抖动测量方法,对采样系统中各种类型已知输入信号的测量方法,大大扩展了算法使用范围。并在测量算法基础上,设计了补偿算法,提高了时间抖动影响下系统信噪比,并着重探究了高频信号的补偿,改进了常见的三点法用以提高高频信号补偿性能。
【学位单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN79
【部分图文】：

系统结构图,时域处理,实时采样,系统结构图

的进一步发展。而在数字电路的应用中，对信号的采集与处理显得极为重要，被广泛用于越来越多的领域，如雷达回波检测、激光测距、以及各种各样的新型技术设备上[1]等等。但是，虽然电路中的硬件设备也在不断进步，单个 ADC 性能也有了长足的进步，但芯片工艺、电子器件物理特性等元素极大限制了其性能，难以面对要求越来越高的高速信号要求[2,3]。为了处理高速输入信号，实现高速高精度采样，学者们做出了许多努力。现有的主流方法有两个：利用光技术的时间扩展模数转换技术（TEADC,Time-extended analog-to-digital conversion）,以及基于多芯片的时间交织（即 TIADC）模数转换器。第一种方法受局限比较明显，实现硬件成本较高。而第二种方法将若干片性能相同的 ADC 芯片集成采集信号，并在后端组合实现信号的高速采集，在技术和成本上有着极强的操作性，因此多通道的高速并行采样受到了广泛关注，在各种工程实践中被大量投入使用，对系统各项性能指标的要求也越来越高，用以满足现代应用领域的需求。

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