多adc并行交替采样与校正技术专题讨论

并行采样的优缺点:

优点：

随着数字信号处理技术的发展,在雷达、无线电和电子战研究领域中越来越要求数据采集和处理逐渐向射频端靠近,这对前端的ADC 提出很高的要求,其要求具有很高的采样频率、位数和一定的动态变化范围。就目前器件水平而言, 单片ADC 实现这样的目标有很大的困难,现阶段主要措施和方法， 是采取多片A/ D 器件并行使用,以实现超高速数据并行采集系统，提高采样率。

缺点：

采集时间的偏移所产生的误差不但影响信号分析的准确性,还严重影响其应用范围。如在实际采样过程中,由于采样时间间隔很小,不可能准确地达到均匀周期采样,即每一路A/ D 采样保持(S/ H) 电路中采样部分和保持部分之间的转换的时间不稳定另外,在多路输出的时间交织结构中可能产生各路输出时间之间的不匹配,则输出端就会产生失真现象。同时在应用电路来对模拟信号进行采集过程中,对时间的同步要求很高,不容易得到满足。时间交织过程中势必引入时钟误差

误差来源有哪些：

并行交替采样系统各ADC通道间的差异会引起整个系统性能的下降，通道间的失配误差会有三种：偏置误差，增益误差和采样间隔误差。它们会导致采样结果的频谱上的伪峰，减小系统的信纳比，降低系统的性能。反馈补偿电路可以减少通道间失配误差但会导致电路的复杂，调试难度大，稳定性难保证。

抑制采样后信号的无杂散动态范围，难以获得高精度的信号重建。

误差校正方法：

通过对并行ADC采样系统工作原理的分析,基于非均匀误差的特点,综合考虑误差的影响,建立非均匀误差综合估计的基本模型,并对三种主要误差提出综合校正方法;采用改进的变步长LMS自适应算法对三种误差进行估计与综合校正,建立并行ADC采样系统误差校正的模型。

非均匀采样综合校正方法主要包括误差估计和误差校正两个步骤。误差估计主要用于建立误差模型，了解通道间信号的特性，估计并行ADC采样系统中上述三种误差。而误差校正则实现失配误差的实时校正，获得高精度的信号重建。一般而言，非均匀采样综合校正方法，由于算法较为复杂，需要消耗大量的计算时间和硬件资源。在一定的硬件资源的前提下，讲误差估计和校正算法固化到硬件电路中，并利用并行的处理方法告诉，实时的得到修正后的数据。

把一个信号的频率范围分解成几个频带相连的子带,对每个子带频率分配一个相应的转换器,每一个子带中的量化误差就可以分别被控制, 这就是基于正交镜像滤波器的高速ADC 系统。

目前该技术发展情况，存在的问题：

时间误差的估计，至今国内外都没有一个简单易行且被广泛采用的方法。目前误差估计模块大多构建数学模型进行误差估计求解，再将估计得到的误差值用于误差校正模块进行校正。比较常用的估计算法是利用最小二乘参数估计，三点逼近以及迭代运算的四参数型正弦拟合时间误差估计方法，但这种方法对于估计输入正弦信号的频谱纯净度要求相当高，同时计算量大，设计复杂。还有一种基于信号频谱分析的非均匀采样时间偏差估计的分解信号算法，较之参数估计法能有效的提高时间误差估计性能。 在时间误差校正方面，通常采用的方法是使用可编程延迟线或锁相环技术对时钟进行精确的延时调整。若直接使用估计所得的估计值反馈给采样通道校正单元进行补偿，通常需要在系统里产生M个微小的时间量，用以修正采样时钟。这在实际的系统中是很难通过硬件设计实现的，同时也会导致系统补偿电路过于复杂，对系统性能有很大的影响。另一种方法是对采样数据进行数字处理来校正误差，而并非对时钟时序进行校正，这是高速数据采样系统性能提高的关键之一。目前通过处理数据达到误差校正的方法可分为离线和时钟两种。离线方法是将采样数据送入数字信号处理器，通过软件处理消除通道间的失配误差。当系统通道规模扩大后，离线方法的时间开销较大，不具备实时性。 针对时间误差的校正，除了将采样数据流通过一个给定群延迟的全通数字滤波器的方法外，还有频谱重构，内插重建等方法。使用滤波器的方法包括：利用数字分数延时滤波器对时基偏差所带来的误差进行补偿，单滤波器阶数较大，如果系统时间误差变化，则需要重新设计滤波器；设计Farrow结构滤波器对时间误差进行校正，利用时间误差作为滤波器输入之一，即使时间误差变化也无需更新滤波器阶数或滤波器系数。