IC設(shè)計(jì)人員努力加強(qiáng)芯片接口的電路，以滿足在各種負(fù)載條件下所需的性能。通常，使用這些組件的系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員需要定制和迭代設(shè)計(jì)，以最大程度地減少上述損傷的影響。IC高級(jí)模型（通常是簡(jiǎn)單的電子表格）的局限性和電路板雜散建模不足加劇了這種努力。原型設(shè)計(jì)工作可能會(huì)為高性能系統(tǒng)的開發(fā)增加幾個(gè)月的時(shí)間，并且需要IC供應(yīng)商的應(yīng)用工程人員的參與[4，5]。

這里介紹的非線性校準(zhǔn)（NLC）方法通過在寬輸入頻率范圍內(nèi)校正動(dòng)態(tài)非線性失真來緩解這些問題。RF/混合信號(hào)IC整個(gè)信號(hào)鏈的非線性模型的參數(shù)是原位確定的，即在系統(tǒng)板上確定。然后推導(dǎo)一個(gè)數(shù)字逆校正函數(shù)，使二階和三階失真為零。這是在信號(hào)鏈處理信號(hào)之前在前臺(tái)執(zhí)行的。然后，逆函數(shù)實(shí)時(shí)應(yīng)用于ADC輸出端的數(shù)據(jù)流，從而對(duì)損傷的影響進(jìn)行后失真（線性化）。這讓人想起數(shù)字預(yù)失真（DPD）或通信系統(tǒng)中的回聲/傳輸消除[6]。

本文的組織結(jié)構(gòu)如下。第二部分討論校準(zhǔn)系統(tǒng)及其操作。第三部分介紹了非線性、模型參數(shù)識(shí)別和二次和三次諧波失真的消除所采用的模型。最后，第四部分報(bào)告了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，量化了所提出的校準(zhǔn)的有效性。

信號(hào)鏈的非線性消除

背景

假設(shè)圖1中的每個(gè)IC（例如驅(qū)動(dòng)放大器、濾波器、ADC）都已經(jīng)過單獨(dú)優(yōu)化。因此，例如，如果ADC需要內(nèi)部前臺(tái)校準(zhǔn)[3]，則需要事先完成。

然后，我們考慮ADC數(shù)字輸出之間存在的凈靜態(tài)非線性特性，例如，ADC的數(shù)字輸出之間D外和驅(qū)動(dòng)放大器的模擬輸入v在如圖 2 所示。圖2的下部勾勒出卡通曲線（為了解釋而夸大）。這捕獲了由各種損傷引起的整體非線性，例如放大器和抗混疊濾波器之間以及濾波器和ADC輸入之間攜帶差分模擬信號(hào)的成對(duì)走線之間的殘余不平衡，加上所有雜散，以及模塊之間的相互負(fù)載等。

數(shù)字。2. 信號(hào)鏈非線性。

為了理解這一點(diǎn)，我們考慮一下，例如，僅ADC的低頻線性度通常優(yōu)于75dB，即優(yōu)于5000分之一。無論ADC性能如何，任何電路板設(shè)計(jì)缺陷或隨機(jī)制造缺陷，如果不是明顯好于此缺陷，都會(huì)影響和降低信號(hào)鏈的凈線性度。更糟糕的是，在處理GHz范圍內(nèi)的寬帶信號(hào)的應(yīng)用中，如基礎(chǔ)設(shè)施通信系統(tǒng)或高性能儀器[6]，這種非線性也具有頻率相關(guān)分量，因此其行為無法僅使用泰勒級(jí)數(shù)展開進(jìn)行精確建模。

算法線性化的操作

假設(shè)信號(hào)路徑非線性是弱單調(diào)非線性[6，7]。設(shè) H（.） 是D外和v在如圖2所示。所提出的消除方法包括通過應(yīng)用反函數(shù)以數(shù)字方式反轉(zhuǎn)其失真Hc(.)到ADC的輸出數(shù)據(jù)流D外，返回線性化數(shù)據(jù)流D林如圖 3 所示：

其中 G 和D0分別是轉(zhuǎn)換增益和失調(diào)。Hc（.） 嵌入在 ADC 中，由表示轉(zhuǎn)換器芯片的虛線表示。

數(shù)字。3. 非線性度的數(shù)字校正。反函數(shù) Hc（.） 嵌入在 ADC 中（虛線勾勒出芯片）。

Hc(.)其特征在于由向量C捕獲的許多模型參數(shù)。下面概述了原位確定C的程序。

為此，H（.） 需要使用施加的信號(hào)來執(zhí)行。這是在信號(hào)鏈工作之前完成的，沒有混頻器輸出。在驅(qū)動(dòng)放大器的輸入端生成并注入測(cè)試信號(hào)u。u由數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）合成，該轉(zhuǎn)換器也與ADC位于同一芯片上，如圖4所示，但集成不是必需的。DAC線性度需要優(yōu)于目標(biāo)信號(hào)路徑線性度。微控制器uC還嵌入在ADC中，以執(zhí)行多種功能，包括ADC本身的初始校準(zhǔn)[3]，此處用于控制和執(zhí)行模型識(shí)別算法和反函數(shù)創(chuàng)建。

數(shù)字。4.注入測(cè)試信號(hào)。

模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出D外對(duì)應(yīng)于由H（.）處理的信號(hào)U的數(shù)字表示存儲(chǔ)在片上RAM上。在此之后，u 歸零，RAM 的內(nèi)容由 uC 處理以估計(jì) C，從而確定Hc（.，C） 如圖 5 所示，稍后將對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)說明。

數(shù)字。5.校正參數(shù)的確定。

一旦找到C，信號(hào)鏈就可以以實(shí)際v在，現(xiàn)在是混頻器的輸出，并返回線性化輸出D林（因?yàn)?Hc（.） 使鏈?zhǔn)д鏌o效）。從這一點(diǎn)開始，C沒有變化。如果工作溫度或其他參數(shù)漂移重新出現(xiàn)過度失真，則需要重新校準(zhǔn)[9]。

所提出的方法是可擴(kuò)展到功能更多的塊。例如，還可以包括驅(qū)動(dòng)放大器前面的混頻器。為此，用于注入u的求和節(jié)點(diǎn)在圖5左側(cè)的混頻器信號(hào)輸入處向上游移動(dòng)。施加u時(shí)，另一個(gè)混頻器的端口需要用本地振蕩器激勵(lì)，但在此校準(zhǔn)階段，沒有其他RF信號(hào)施加到混頻器的Rx輸入。該過程在概念上與前面描述的過程相同。

建模、刺激和校正

建 模

H（.） 及其逆模型類型所采用的模型類型Hc(.)是一個(gè)平行的、時(shí)間離散的哈默斯坦模型[8]，由平行分支組成，每個(gè)分支包含一個(gè)靜態(tài)非線性元素，后跟一個(gè)動(dòng)態(tài)線性元素。這種選擇是合理的，因?yàn)榉蔷€性的主要來源的性質(zhì)是連續(xù)時(shí)間驅(qū)動(dòng)放大器、濾波器、緩沖器等[6，7]。當(dāng)其他非線性源（如時(shí)間交錯(cuò)失真或采樣電荷注入失真）先前可以忽略不計(jì)時(shí)，這是有效的[1-3，9]。

圖 5 鏈的完整動(dòng)態(tài)模型如圖 6 所示。所有具有傳遞函數(shù) G 的模塊都是線性濾波器。例如，理想的DAC輸出u可以由傳遞函數(shù)線性頻率塑造G發(fā)援會(huì)，通?？赡芘c傳遞函數(shù)不同G我來自混頻器的射頻輸出。H（.） 的模型由線性分量、二次分量和立方分量組成，每個(gè)分量都有線性濾波器。理想量化器Q返回?cái)?shù)字輸出D外頻率采樣fs.

圖6.鏈的完整模型，包括 H（.） 和 HC（.）。

D外然后由Hc（.，C），它也使用哈默斯坦模型，其中輸入信號(hào)的二次分量和三次分量被估計(jì)、組合并從失真序列中減去D外返回更正的序列D林.Hc（.，C） 中的函數(shù)系數(shù)構(gòu)成 C，這些系數(shù)可以直接與 H（.） 中的系數(shù)代數(shù)相關(guān)。