[发明专利]将模拟输入信号转换成数字输出信号的方法和转换器装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在模拟-数字转换器(ADC)的非线性模型中参数识别的方法和转换器装置，以及使用该信息来减少该ADC的非线性失真。线性化的ADC构成了数字-模拟转换器(DAC)的线性化和线性传输系统及测量设备的设计的基础。

背景技术

ADC和DAC是众所周知的。ADC和DAC是在输出信号中产生谐波、互调(intermodulation)以及其它非线性失真分量的具有非线性传输特性的转换器装置。该非线性失真能够通过向DAC提供的数字输入信号x_D的预处理或通过由ADC产生的数字输出信号y_D的后处理进行补偿。

在出版物“Measurement Science Review,Volume 10,no.2,2010”中的“用于ADC误差测试及其按比例测量补偿的方法(A Method for ADC Error Testingand its Compensation in Ratiometric Measurements)”中，K.Hariharan通过使用简单多项式逼近以及参数的最佳估计来补偿ADC的静态误差。

在美国专利6,229,467中，J.Eklund还通过将测定直方图与预期直方图进行比较来校正ADC的输出信号中的静态误差。在美国专利8,410,960中，H.Hekstra使用迭代方法来减少ADC的校正输出信号中的频谱平坦度。在美国专利6,271,781中，L.Pellon描述了动态误差校正其需要高质量的发生器。在美国专利6,445,319中，A.Bugeja披露了专门捕捉在瞬时模拟输入值V_in与数字输出值V_out之间的传输函数的静态非线性的补偿技术。在美国专利7,129,879中，A.Glibbery描述了用于检测ADC的静态比特误差的方法。

在“Measurement 31(2002),35-45Elsevier”的“通过ADC和DAC的线性化的全数字宽带接收机的性能改进(Performance Improvement of All-digital Wide Bandwidth Receiver by Linearization of ADC and DAC)”中，D.Hummel开发了一种动态补偿方法，来改进描述正弦波测试信号的幅度和模拟输出信号最大振幅非线性失真分量之间dB差的无杂散动态范围(SFDR)。这种方法仅限于在ADC的采样和保持电路中通过转换速率(slew rate)生成的失真。

在ISCAS May 15-19,Rio de Janeiro,2011,pp.989-992的“通过数字化后处理的ADC线性化(Linearization of ADC via Digital Post Processing)”中，Y.Yang通过使用S.Boyd等在“IEEE Trans.Circuits systems,vol.30No.8,pp.571-577,Aug.1983”的“测量Volterra内核(Measuring Volterra Kernels)”中的范德蒙矩阵(Vandermonde matrix)和频率选择方法，确定了Volterra模型n维传输函数。

在“2012IEEE,ICASSP,S.3581-3584”的“应用于ADC非线性的后补偿的盲Volterra系统线性化(Blind Volterra system Linearization with Applications to Post Compensation of ADC Nonlinearities)”中，K.Shi采用了Volterra逼近来为AD转换器装置的非线性传输行为建模。此过程要求信号是带受限的，并且存在用于由ADC生成的失真的分析的自由频谱范围。

发明内容

本发明的目的是通过对ADC输出信号y'_D的适当处理来补偿由ADC生成的非线性失真，以及生成线性化的数字输出信号y_D。对于任何模拟输入信号y_A都将实现失真的充分减少。在ADC的原理、结构和性能上没有进行限制性的假设。此外，不存在关于在所需的信号中生成的失真的物理原因的先备知识。