А.С. Фатеева 1, И.Е. Кащенко 2

1 Омский государственный технический университет (г. Омск, Россия)

2 Институт радиофизики и физической электроники Омского научного центра СО РАН (г. Омск, Россия)

1 fateewa16@rambler.ru; 2 i.kashchenko@inbox.ru

Постановка проблемы. Одной из частых проблем, возникающих при реализации цифровых приемных устройств, использующих метод временного чередования нескольких каналов аналого-цифрового (АЦП), является временная задержка каналов АЦП, приводящая к ухудшению качества принимаемого сигнала.  

Цель. Предложить метод фазовой синхронизации каналов АЦП с временным чередованием, позволяющий повысить качество принимаемого сигнала. 

Результаты. Рассмотрено применение метода адаптивной фазовой синхронизации каналов АЦП с временным чередованием, использующий цифровые фильтры с дробной задержкой и адаптивный алгоритм для автоматической настройки коэффициентов фильтров. Цифровые фильтры с дробной задержкой реализованы на структурах Фарроу. Адаптивный алгоритм настройки коэффициентов фильтров основан на классическом методе наименьших квадратов (LMS). Показана структура одного из вариантов реализации предлагаемого метода фазовой синхронизации каналов АЦП, выполнено имитационное моделирование метода и проведена оценка спектральных характеристик сигнала на выходе АЦП с временным чередованием.

Практическая значимость. Применение предлагаемого метода фазовой синхронизации каналов позволяет решить проблему фазовых задержек и увеличить соотношение сигнал/шум результирующего сигнала до 62 дБ, что примерно соответствует соотношению сигнал/шум, полученному для сигнала от одного независимого канала АЦП − 63,8 дБ. 

Фатеева А.С., Кащенко И.Е. Метод фазовой синхронизации каналов АЦП с временным чередованием // Радиотехника. 2020. Т. 84. № 12(24). С. 93−101. DOI: 10.18127/j00338486-202012(24)-09.

1. Louwsma S.M., van Tuijl A.J.M., Vertregt M., Nauta B. A 1.35 GS/s, 10 b, 175 mW time-interleaved AD converter in 0.13 μm CMOS // IEEE J. Solid-State Circuits. 2008. № 43(4). Р. 778–786.
2. Chihyun Cho, Joo-Gwang Lee, Hale P.D., Jargon J.A. Calibration of Time-Interleaved Errors in Digital Real-Time Oscilloscopes // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2016. № 64(11).
3. Jenq Y.C. Digital spectra of nonuniformly sampled signals: Fundamentalsand high-speed waveform digitizers // IEEE Trans. Instru. Meas. June 1988. V. 37. Р. 245−251.
4. Eklund J. and Gustafsson F. Digital offset compensation of timeinterleaved ADC using random chopper sampling // IEEE Symp. Circuits Syst. May 2000. Р. 447–450.
5. Yin Y., Li J., and Chen H. A digital background calibration algorithm of time-interleaved ADC // Proceedings of the International Conference on Anti-counterfeiting, Security, and Identification (ASID’14). Macao, China. December 2014. Р. 1–4.
6. Elbornsson J., Gustafsson F., and Eklund J.-E. Blind equalization of time errors in a time-interleaved ADC system // IEEE Tran. SP. April 2005. V. 53. Р. 1413−1424. 
7. Dante Gabriel Muratore, Edoardo Bonizzoni, Simone Verri, Franco Maloberti. High-Resolution Time-Interleaved 8-Channel ADC for Li-Ion Battery Stack. Circuits and Systems II: Express Briefs // IEEE Transactions on. 2016. № 64(6). Р. 1-1. 
8. Fateeva A., Nikonova G. Digital Receiving Devices with Time-Division Multiplexing for Bandwidth Extension // Proceedings of Ural Symposium on Biomedical Engineering, Radioelectronics and Information Technology (USBEREIT 2019). April 2019.
9. Divi V. and Wornell G.W. Blind calibration of timing skew in time-interleaved analog-to-digital converters // IEEE J. Selected Topics in SP. June 2009. V. 3. Р. 509−522. 
10. Wang C.-Y. and Wu J.-T. A background timing-skew calibration technique for time-interleaved analog-to-digital converters // IEEE Tran. Circuits Syst. II. April 2006. V. 53. Р. 299−303. 
11. Haolin Li, Guy Torfs, Tarik Kazaz, Johan Bauwelinck, and Piet Demeester. Farrow structured variable fractional delay Lagrange filters with improved midpoint response. Telecommunications and Signal Processing (TSP). 2017 40th International Conference on At: Barcelona, Spain.
12. Кащенко И.Е., Павлов А.П. Метод экстракции параметров для нелинейной полиномиальной модели с памятью // Сб. докл. Междунар. науч.-техн. конф. «Радиотехника, электроника и связь» (РЭиС-2017). Омск: АО «ОНИИП». 2017. С. 250−255.
13. Кащенко И.Е. Линеаризация радиопередающих устройств декаметрового диапазона радиоволн с помощью цифровых предыскажений и инжекции гармоник: Автореферат дисс. ... канд. техн. наук. Омск. 2019. 147 с.
14. Ортега Дж. Введение в параллельные и векторные метода решения линейных систем. М.: Мир. 1991.
15. Каханер Д., Моулер К., Нэш С. Численные методы и математическое обеспечение. М.: Мир. 1998.
16. Qin G.J., Liu G.M., and Guo M.G. Adaptive calibration method for timing mismatch error in time-interleaved ADC system //  Chinese Journal of Scientific Instrument. 2013. V. 34. № 12. Р. 2371–2375.
17. Elbornsson J., Gustafsson F., and Eklund J.-E. Blind adaptive equalization of mismatch errors in a time-interleaved A/D converter system // IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers. 2004. V. 51. № 1. Р. 151–158.