專利名稱：包括sigma－delta調(diào)制器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和具有該模數(shù)轉(zhuǎn)換器的接收機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括sigma-delta調(diào)制器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于對模擬輸入信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，所述sigma-delta調(diào)制器包括一個具有前向路徑和反饋路徑的反饋回路，其中，所述前向路徑包括具有接收模擬輸入信號的第一輸入端的求和節(jié)點、與所述求和節(jié)點的輸出端相連接的噪聲整形濾波模塊以及與所述噪聲整形濾波模塊相連接的量化器，并且其中，連接反饋路徑，以便將量化器的輸出信號提供給所述求和節(jié)點的第二輸入端。這種模數(shù)轉(zhuǎn)換器在本領(lǐng)域內(nèi)是已知的，并且它們用在例如接收多個通信信道的接收機中，其中，混頻器用來對至少部分通信信道進行變頻，其中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器將混頻器的輸出信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。這種接收機是已知的，例如，參見論文“A1 0.7-MHzIF-to-Baseband St A/D Conversion System for AM/FM RadioReceivers”，作者為E.J.van der Zwan等，載于2000年12月《IEEEJournal of Solid State Circuits》的第35卷第12期。
上面引用的已知接收機在混頻器輸出端和sigma-delta調(diào)制器的輸入端之間包括一個低通或帶通濾波器，用于通過期望的通信信道并抑制不期望的相鄰信道。這種接收機的一個很大缺陷是對信道濾波器有著嚴(yán)格的要求。濾波器應(yīng)當(dāng)增加最小量的噪聲和信號失真，并且它應(yīng)該高得足以抑制相鄰干擾源。為了在模數(shù)轉(zhuǎn)換之前避免信道濾波器的這些缺陷，更普遍的方法是將數(shù)字域中的信道濾波功能置于模數(shù)轉(zhuǎn)換器之后。這個構(gòu)想基于這樣的事實數(shù)字濾波現(xiàn)在可以比模擬濾波更經(jīng)濟和更準(zhǔn)確地執(zhí)行。但是，其中的一個缺陷是，模數(shù)轉(zhuǎn)換的采樣率必須高得足以避免將干擾混淆進所期望的信道中。第二個缺陷是，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的動態(tài)范圍必須很大(例如，100dB)，這是因為混頻器輸出中的干擾的電平遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所期望的信道的電平。結(jié)果是，在模數(shù)轉(zhuǎn)換器及其后面的數(shù)字電路中，必須將采樣率和/或每個采樣的比特數(shù)量選擇為很大。所以，模數(shù)轉(zhuǎn)換器及其后面的數(shù)字電路的功耗將很大。另外，模數(shù)轉(zhuǎn)換器中可能很容易出現(xiàn)非線性失真。為了使現(xiàn)有技術(shù)接收機的缺陷可接受，上述文獻(xiàn)還提出將信道濾波的一部分設(shè)置在模數(shù)轉(zhuǎn)換器之前，而將信道濾波的其他部分設(shè)置在模數(shù)轉(zhuǎn)換器之后。
本發(fā)明的一個目的是解決前面所述的問題，所以，根據(jù)本發(fā)明的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的特征在于前向路徑和反饋路徑均具有用于附加地構(gòu)成濾波信號轉(zhuǎn)移函數(shù)的濾波模塊。更具體地，本發(fā)明的目的在于提供一種濾波器，包括用于接收多個通信信道的模塊、用于對所述通信信道的至少一部分進行變頻的混頻器以及前面所述的用于對混頻器的輸出信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其中，sigma-delta調(diào)制器的信號轉(zhuǎn)移函數(shù)具有的通帶基本上對應(yīng)于期望的信道的頻帶，從而該通帶以外的干擾源信道基本上被衰減掉了。本發(fā)明的主要目的在于，在∑Δ調(diào)制器的回路中實現(xiàn)信道選擇濾波比當(dāng)在該回路的前端實現(xiàn)時要簡單得多。信道濾波器必須防止期望信道的相鄰信道中的大干擾源導(dǎo)致∑Δ調(diào)制器超載，此實現(xiàn)要容易得多，并且在反饋回路中具有較低的噪聲因子，反饋回路中的信號相對于反饋回路前端的信號有明顯降低。數(shù)字后處理所需要的通常很小的信噪比現(xiàn)在可以很容易地用具有低采樣率的低階單比特模擬∑Δ轉(zhuǎn)換器獲得，因為通常在∑Δ調(diào)制器之后的數(shù)字抽取濾波器可以進一步地抑制剩余的相鄰信道。另外，單比特∑Δ轉(zhuǎn)換器的一個優(yōu)點是對于量化器，可以使用簡單的一級比較器，因此，比較器與輸入求和節(jié)點之間的反饋路徑中的數(shù)模轉(zhuǎn)換器可以得到簡化。
在根據(jù)本發(fā)明的一種配置中，可以將噪聲整形功能和信道濾波功能組合到單個濾器配置中。本申請的

圖1中給出了一個這樣的例子。但是，優(yōu)選情況下，用于信道濾波的濾波器模塊和用于噪聲整形的模塊是分離的，從而可以相互獨立地對它們中的每一個進行優(yōu)化。具有這種實施方案的一種示例性接收機的特征在于，除了包括所述噪聲整形濾波模塊之外，反饋回路的前向路徑還包括用于構(gòu)成所述濾波信號轉(zhuǎn)移函數(shù)的第一濾波器；所述反饋回路的反饋路徑包括用于構(gòu)成所述濾波信號轉(zhuǎn)移函數(shù)的第二濾波器；所述第一濾波器的所述轉(zhuǎn)移函數(shù)和所述第二濾波器的所述轉(zhuǎn)移函數(shù)的乘積基本上獨立于頻率。
根據(jù)本發(fā)明的接收機的另一個實施例也可以獨立設(shè)計信道濾波和噪聲整形，其特征在于包括第二求和節(jié)點，具有第一輸入端和第二輸入端以及輸出端；第一濾波器，具有轉(zhuǎn)移函數(shù)F1(s)，連接在所述第一求和節(jié)點的輸出端和所述第二求和節(jié)點的第一輸入端之間；第二濾波器，具有轉(zhuǎn)移函數(shù)F2(s)，連接在所述量化器的輸出端和所述第二求和節(jié)點的第二輸入端之間；以及第三濾波器，具有轉(zhuǎn)移函數(shù)F3(s)，連接在所述第二求和節(jié)點的輸出端和所述量化器的輸入端之間，其中，所述轉(zhuǎn)移函數(shù)F1(s)/(F2(s)+F2(s))提供所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的所述濾波信號轉(zhuǎn)移函數(shù)。當(dāng)在該實施方式中第一濾波器和第二濾波器的轉(zhuǎn)移函數(shù)之和F1(s)+F2(s)等于1時，這兩個互補的濾波器一起執(zhí)行信道濾波，第三濾波器則執(zhí)行噪聲整形。
正如之前所述的那樣，本發(fā)明的一個目的是減少由模數(shù)轉(zhuǎn)換器生成的信號的動態(tài)范圍，從而降低必須處理這些信號的數(shù)字電路的復(fù)雜度。適當(dāng)設(shè)計的自動增益控制可以實現(xiàn)該動態(tài)范圍的進一步縮小，所以本發(fā)明的接收機的特征還在于，sigma-delta調(diào)制器的反饋回路包括一個或多個增益控制級?！痞ふ{(diào)制器之前的AGC級也可以降低動態(tài)范圍也，但優(yōu)選情況下，在∑Δ調(diào)制器的反饋回路中執(zhí)行自動增益控制，因為該級受大干擾信號影響會較小，所以線性要求不是很高。
根據(jù)本發(fā)明的具有回路內(nèi)信號轉(zhuǎn)移濾波的模數(shù)轉(zhuǎn)換器不僅可用于通過所關(guān)注頻帶內(nèi)的信號并拒絕該頻帶之外的信號，而且還可用于在所關(guān)注頻帶內(nèi)進行濾波。其第一個例子是在所謂的“低IF”接收機中，其中，圖像信道趨于漏進我們的期望信道。在這種情況下，模數(shù)轉(zhuǎn)換器之前的混頻器必須傳遞多相(復(fù)合)信號，必須實現(xiàn)用于處理多相(復(fù)合)信號的∑Δ調(diào)制器。所實現(xiàn)的濾波器、量化器和DA轉(zhuǎn)換器必須全部用于處理多相信號。與第一濾波器互補的第二個濾波器再次用于保持∑Δ調(diào)制器的回路穩(wěn)定性?！痞ふ{(diào)制器的回路內(nèi)的鏡頻抑制濾波的好處在于，它的實現(xiàn)可以更容易地減少功耗和芯片面積。要注意的是，多相濾波器既可以實現(xiàn)用于拒絕相鄰信道的帶通濾波，還實現(xiàn)鏡頻抑制濾波。
所關(guān)注頻帶內(nèi)濾波的另一個例子是用于FM調(diào)制信號的接收機，其特征在于為了對信號進行FM解調(diào)，在輸入信號的頻帶內(nèi)，第一濾波器和第二濾波器中的一個是微分器，而另一個是積分器。在這種情況下，微分器一積分器組合將FM調(diào)制信號轉(zhuǎn)換成AM調(diào)制信號，然后，在模數(shù)轉(zhuǎn)換器之后的數(shù)字處理中可以很容易地對AM調(diào)制信號進行解調(diào)。同樣，∑Δ調(diào)制器回路內(nèi)濾波的好處在于能夠容易地實施，并可以降低功耗和芯片面積。
還可以看出，本發(fā)明可以用時間連續(xù)的模擬∑Δ調(diào)制器或時間離散的模擬∑Δ調(diào)制器(使用切換電容實施方式)來實現(xiàn)。在后一種情況下，抑制采樣頻率一半以上的所有頻率分量的反混淆低通濾波器必須置于∑Δ調(diào)制器之前。
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細(xì)描述，其中圖1為根據(jù)本發(fā)明的接收機，其具有根據(jù)本發(fā)明的sigma-delta調(diào)制器的第一個示例；圖2為根據(jù)本發(fā)明的sigma-delta調(diào)制器的第二個示例；圖3為根據(jù)本發(fā)明的sigma-delta調(diào)制器的第三個示例；圖4為圖2的sigma-delta調(diào)制器的修改方案；圖5為圖3的sigma-delta調(diào)制器的修改方案；圖6為用于FM調(diào)制的圖4的sigma-delta調(diào)制器；以及圖7為用于FM調(diào)制的圖3的sigma-delta調(diào)制器。
圖1的接收機包括放大器A1，其從天線輸入端接收通信信道頻帶。在混頻器M中，將放大的信號與從已調(diào)諧本地振蕩器O中獲得的本振頻率進行混頻。在將要描述的方案中，振蕩頻率等于期望信道的載波頻率，從而將該信道變換為基帶(零差接收機或零IF接收機)，但是本發(fā)明也可用于外差接收機，在外差接收機中，將期望的通信信道轉(zhuǎn)換為合適的中頻信號。在第二個放大器A2中，再次將混頻器M的輸出進行放大，然后施加到模數(shù)轉(zhuǎn)換器，在該實施例中，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器由連續(xù)時間的模擬sigma-delta調(diào)制器SD構(gòu)成?？梢钥闯?，在圖1的方案中，不對施加于sigma-delta調(diào)制器的信號X(s)進行濾波或幾乎不進行濾波，所以，期望的基帶信道伴隨有干擾相鄰信道(干擾源)，該干擾相鄰信道的幅度可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于期望的基帶信道的幅度。另外，該基帶信號的幅度對接收狀況依賴度很大，所以，施加于sigma-delta調(diào)制器SD的輸入信號的動態(tài)范圍非常大。
∑Δ調(diào)制器的輸入信號X(s)施加于第一求和節(jié)點C1，∑Δ調(diào)制器的輸出信號施加于具有轉(zhuǎn)移函數(shù)1/sτ1的第一積分器I1。第一積分器的輸出信號施加于第二求和節(jié)點C2，第二求和節(jié)點C2的輸出端連接到具有轉(zhuǎn)移函數(shù)1/sτ2的第二積分器I2。將第二積分器的輸出信號饋至?xí)r鐘量化器Q，時鐘量化器Q將模擬信號轉(zhuǎn)換為一系列的數(shù)字字，這些數(shù)字字的采樣率等于時鐘頻率。量化器Q可以生成多比特字，但是，量化器可以更便利地輸出單比特字(比特流)，在這種情況下，量化器可以是一級比較器的形式。在模數(shù)轉(zhuǎn)換器D中，將量化器的輸出Y(z)轉(zhuǎn)換為模擬脈沖Y(s)，并且，分別將所獲得的模擬脈沖通過具有系數(shù)d1和d2的系數(shù)乘法器M1和M2施加到求和節(jié)點C1和C2。在圖1的方案中，求和節(jié)點C1和C2對于來自乘法器M1和M2的信號是減法器，但很明顯的是，當(dāng)在DA轉(zhuǎn)換器D中或在乘法器M1和M2中信號的極性反轉(zhuǎn)時，必須將乘法器的輸出信號施加到求和節(jié)點C1和C2。將第二積分器I2的輸出信號通過具有系數(shù)b的第三乘法器M3施加到求和節(jié)點C1的另一個加法輸入端。
將∑Δ調(diào)制器SD的數(shù)字輸出比特流輸入抽取濾波器F，從而將該比特流轉(zhuǎn)換成降低采樣率的多比特字。濾波器F的輸出可以在另一數(shù)字電路(未示出)中進行處理。另外，將該輸出施加到自動增益控制級B，自動增益控制級B分別控制∑Δ調(diào)制器的單元M3、M1和I1中的系數(shù)b、d1和τ1的大小。
在操作中，由兩個積分器I1和I2以及模擬脈沖Y(s)通過乘法器M1和M2的反饋端構(gòu)成的低通濾波器對輸入信號X(s)進行低通濾波?！痞ふ{(diào)制器的通常功能是對信號進行數(shù)字化處理，并將與之關(guān)聯(lián)的量化噪聲轉(zhuǎn)移到所關(guān)注的頻率和量化器采樣(時鐘)頻率一半之間的更高頻率范圍(噪聲整形)。另外，圖1的低通濾波器在∑Δ調(diào)制器的信號轉(zhuǎn)移中生成大約對應(yīng)于期望帶寬的截止頻率，從而，期望的信道通過，并大大抑制相鄰干擾，進而大大縮小∑Δ調(diào)制器反饋回路中及之后的信號的動態(tài)范圍。在圖1的方案中，∑Δ調(diào)制器用于信道濾波的信號轉(zhuǎn)移函數(shù)大約為1/(sτ1d2+d1)，其為第1階低通濾波器。
系數(shù)乘法器M3對∑Δ調(diào)制器的信道濾波函數(shù)基本上沒有影響，但是，通過實現(xiàn)接近于所期望信號的本地諧振來額外地抑制量化噪聲。
自動增益控制使得將要處理的信號的動態(tài)范圍進一步得到降低。正如本專利申請的前序部分所描述的那樣，該增益控制可以在∑Δ調(diào)制器的反饋回路內(nèi)以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器之前執(zhí)行。在圖1的方案中，通過相等地分別改變單元M1、I1和M3中的三個系數(shù)d1、τ1和b，實施該增益控制?？梢钥闯觯褂眠@種手段，改變了該方案的增益，同時，用于信道濾波和噪聲整形的特征頻率保持不受影響。
圖2示出了圖1的∑Δ調(diào)制器的另一種方案。在這個方案中，量化器Q和數(shù)模轉(zhuǎn)換器D具有與圖1中相應(yīng)單元的相同功能。求和節(jié)點C3從輸入信號X(s)中減去反饋信號，差值信號通過噪聲整形低通濾波器G施加于量化器Q。從DA轉(zhuǎn)換器到求和節(jié)點C3的反饋路徑中的高通濾波器H和與濾波器G串聯(lián)的低通濾波器L執(zhí)行信道濾波。當(dāng)高通濾波器H的轉(zhuǎn)移函數(shù)為H(s)且低通濾波器L的轉(zhuǎn)移函數(shù)為L(s)時，它們的乘積G(s)·L(s)為常數(shù)(即，獨立于頻率)。例如G(s)·L(s)＝1。
如果G(s)為噪聲整形低通濾波器G的轉(zhuǎn)移函數(shù)，并且量化器Q和數(shù)模轉(zhuǎn)換器D的組合由放大率為A的放大器和量化噪聲源ξ進行模擬，那么，圖2的∑Δ調(diào)制器中的輸出信號Y(s)可以表示為Y(s)=X(s)A·G(s)·L(s)1+A·G(s)·L(s)·H(s)+ξ1+A·G(s)·L(s)·H(s)]]>如果H(s)·L(s)＝1，則上述表達(dá)式變?yōu)?br> Y(s)=X(s)A·G(s)·L(s)1+A·G(s)+ξ1+A·G(s)]]>從該等式的右邊第一項可以看出，如果放大率A足夠高，則信號轉(zhuǎn)移實際上僅依賴于信道濾波器L(和它的對端H)，從左邊第二項可以看出，噪聲整形僅僅依賴于噪聲整形濾波器G。所以，圖2的方案可以相互獨立地對信道濾波和噪聲整形進行優(yōu)化。信道濾波由適當(dāng)階的濾波器H和L執(zhí)行，濾波器H和L可以為一階或更高階或者甚至為帶通濾波器，噪聲整形也由適當(dāng)階的濾波器G執(zhí)行，濾波器G也可以為一階或更高階或甚至為帶通濾波器。
圖3示出了∑Δ調(diào)制器的另一種實施方式。該方案具有三個濾濾器F1、F2和F3以及附加的求和節(jié)點C4濾x波器F1置于求和節(jié)點C3的輸出端與求和節(jié)點C4的正輸入端之間，濾波器F2置于DA轉(zhuǎn)換器D與求和節(jié)點C4的負(fù)輸入端之間，濾波器F3連接在求和節(jié)點C4的輸出端和量化器的輸入端之間。DA轉(zhuǎn)換器的未過濾的輸出饋至求和節(jié)點C3的負(fù)輸入端。如果濾波器F1、F2和F3分別具有轉(zhuǎn)移函數(shù)L(s)、H’(s)和G(s)，則與信號Y(s)相同的公式及與前面所述的相同的優(yōu)點同樣適用，不同之處在于，用和L(s)+H’(s)代替乘積G(s)·L(s)。于是，信道濾波器H’的實施可以很簡單。例如，如果L是轉(zhuǎn)移函數(shù)為L(s)=1sτ+1]]>的一階低通RC濾波器(τ＝RC)，則濾波器H’是轉(zhuǎn)移函數(shù)為H′(s)=sτsτ+1]]>的簡單的一階高通RC濾波器。
采用圖3的方案，可以改變?yōu)V波器的實現(xiàn)方式，而不用從整體上改變∑Δ調(diào)制器的頻率特性。例如，當(dāng)將具有轉(zhuǎn)移函數(shù)sτ的微分器加入濾波器F1和F2并將具有轉(zhuǎn)移函數(shù)1/sτ的補償積分器加入濾波器F3時，由F1(s)/(F1(s)+F2(s))定義的信道濾波和由(F1(s)+F2(s))*F3(s)定義的噪聲整形均不改變。對于上述給出的轉(zhuǎn)移函數(shù)L(s)和H’(s)，F(xiàn)1、F2和F3的轉(zhuǎn)移函數(shù)分別為
F1(s)=sτ·1sτ+1=sτsτ+1,]]>F2(s)=sτ·sτsτ+1]]>并且F3(s)=1sτ·G(s)]]>在另一轉(zhuǎn)換步驟中，F(xiàn)3中的單個高通部分取代F1和F2中的兩個高通部分。這樣，結(jié)果就變?yōu)镕(s)=1,F2(s)=sτ,F3(s)=1sτ·sτsτ+1G(s)=1sτ+1·G(s)]]>所以，濾波器F1只是一個互連，濾波器F2為一個微分器，濾波器F3為與低通濾波器部分L串聯(lián)的原始低通濾波器G。在所有三種情況下，確定信道濾波的商F1(s)/(F1(s)+F2(s))等于1/(sτ+1)，確定噪聲整形的乘積(F1(s)+F2(s))*F3(s)等于G(s)?？梢钥闯觯⒎制鞯谋对鲆驍?shù)τ確定信道濾波器的截止頻率。
在圖2和圖3的方案中，通過使用乘法DA轉(zhuǎn)換器D實現(xiàn)∑Δ調(diào)制器的反饋回路中的增益控制。當(dāng)量化器Q傳遞單比特字時，可以采用由單元B進行AGC控制的和由量化器輸出脈沖進行切換的單個電流源，使這DA轉(zhuǎn)換器很簡單。當(dāng)該電流源的電流在輸入信號X(s)的較高電平上增加時，反饋也增加，其結(jié)果是，該∑Δ調(diào)制器的放大率降低。
可以將濾波器H和F2的功能移到數(shù)模轉(zhuǎn)換器D之后，然后，受益于數(shù)字實施。這顯示在圖4和圖5中。在這兩個附圖中，與圖2和圖3相應(yīng)的元件用相同的標(biāo)號標(biāo)示。濾波器本身分別用它們的轉(zhuǎn)移函數(shù)L(s)、H[z]、G(s)和F1(s)、F2[z]、F3(s)表示，以表示它們的連續(xù)時間特性和離散時間特性。然后，必須注意的是，圖5的轉(zhuǎn)移函數(shù)F1(s)和F2(s)(圖4的L(s)和H[z])要充分匹配。該匹配必須足夠好，以便回路不會變得不穩(wěn)定。所允許的不匹配取決于原始設(shè)計的可用增益或相角裕度。
如圖6和圖7所示，F(xiàn)M解調(diào)可以用根據(jù)本發(fā)明的模數(shù)轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)。這可以通過在AD轉(zhuǎn)換器之后進行微分和隨后的數(shù)字AM解調(diào)完成。根據(jù)本發(fā)明，微分操作可以并入sigma-delta回路中。這在圖6和圖7中進行了顯示，其中，對應(yīng)于圖4和圖3中的元件用相同的標(biāo)號表示。在圖6和圖7中，對濾波器的轉(zhuǎn)移函數(shù)進行了標(biāo)志和繪制?？梢钥闯?，轉(zhuǎn)移函數(shù)L(s)和F1(s)具有輸入信號的頻率上下限f1和f2之間的微分特性。互補轉(zhuǎn)移函數(shù)H[z]和F2(s)具有這兩個頻率上下限之間的積分特性。因為在輸入信號X(s)中不存在頻率下限f1，所以噪聲整形轉(zhuǎn)移函數(shù)G(s)和F3(s)可以具有帶通特性，從而將部分量化噪聲轉(zhuǎn)移到低頻。應(yīng)當(dāng)注意的是，具有積分特性的濾波器L和F1也可以實現(xiàn)FM解調(diào)，即，使用的轉(zhuǎn)移函數(shù)的斜率隨頻率上升而降低。所以，互補濾波器H[z]和F2(s)必須具有頻率上下限f1和f2之間的微分特性。
這里描述的本發(fā)明的實施例只是用于說明，而不具有限制性意味。在不脫離所附權(quán)利要求書中所定義的本發(fā)明的保護范圍的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對這些實施例做出各種修改。
應(yīng)當(dāng)注意的是，本發(fā)明涉及零差接收機，其中，將所期望的信道變頻為基帶(零IF)，本發(fā)明還涉及外差接收機，其中，將所期望的信道變頻為適當(dāng)?shù)闹蓄l帶。
可以看出，所描述的實施例可用于無線通信接收機中，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明同樣適用于其它接收機，例如，用于接收地面衛(wèi)星廣播的TV信號或經(jīng)過有線網(wǎng)絡(luò)廣播的TV信號的TV系統(tǒng)所用的接收器。
權(quán)利要求
1.一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器，包括用于對模擬輸入信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換的sigma-delta調(diào)制器(SD)，所述sigma-delta調(diào)制器包括具有前向路徑和反饋路徑的反饋回路，其中，所述前向路徑包括具有接收所述模擬輸入信號的第一輸入端的求和節(jié)點(C3)、連接到所述求和節(jié)點輸出端的噪聲整形濾波模塊(G)以及連接到所述噪聲整形濾波模塊的輸出端的量化器(Q)，其中，連接所述反饋路徑，以將所述量化器(Q)的輸出信號提供給所述求和節(jié)點(C3)的第二輸入端，其特征在于所述前向路徑和所述反饋路徑均具有濾波模塊，所述濾波模塊附加地構(gòu)成濾波信號轉(zhuǎn)移函數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于除所述噪聲整形濾波模塊(G)之外，所述反饋回路的前向路徑還包括用于構(gòu)成所述濾波信號轉(zhuǎn)移函數(shù)的第一濾波器(L)；所述反饋回路的反饋路徑包括用于構(gòu)成所述濾波信號轉(zhuǎn)移函數(shù)的第二濾波器(H)；所述第一濾波器的所述轉(zhuǎn)移函數(shù)和所述第二濾波器的所述轉(zhuǎn)移函數(shù)的乘積基本上獨立于頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有用于接收輸入信號X(s)的輸入端和用于提供輸出信號Y(z)的輸出端，所述sigma-delta調(diào)制器包括-求和節(jié)點(C3)、第一濾波器(L)、第二濾波器(H)、第三濾波器(G)、比較器(Q)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D)；-用于將所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端和所述第二濾波器(H)的輸出端連接到所述求和節(jié)點的模塊；-用于將所述第一濾波器(L)和所述第三濾波器(G)進行串聯(lián)的模塊；-用于將串聯(lián)的所述第一濾波器和所述第三濾波器連接到所述求和節(jié)點的輸出端和所述比較器(Q)的輸入端之間的模塊；-用于將所述比較器(Q)的輸出端連接到所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端和所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D)的輸入端的模塊；-用于將所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D)的輸出端連接到所述第二濾波器(H)的輸入端的模塊；由此，所述第一濾波器(L)的轉(zhuǎn)移函數(shù)和所述第二濾波器(H)的轉(zhuǎn)移函數(shù)的乘積獨立于頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述乘積基本上等于“1”。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于包括第二求和節(jié)點(C4)，具有第一輸入端和第二輸入端以及輸出端；第一濾波器(F1)，具有轉(zhuǎn)移函數(shù)F1(s)，連接在所述第一求和節(jié)點(C3)的輸出端和所述第二求和節(jié)點(C4)的第一輸入端之間；第二濾波器(F2)，具有轉(zhuǎn)移函數(shù)F2(s)，連接在所述量化器(Q)的輸出端和所述第二求和節(jié)點(C4)的第二輸入端之間；以及第三濾波器(F3)，具有轉(zhuǎn)移函數(shù)F3(s)，連接在所述第二求和節(jié)點(C4)的輸出端和所述量化器(Q)的輸入端之間，其中，轉(zhuǎn)移函數(shù)F1(s)/(F1(s)+F2(s))提供所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的所述濾波信號轉(zhuǎn)移函數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第二濾波器(F2)的所述轉(zhuǎn)移函數(shù)F2(s)與所述第一濾波器(F1)的所述轉(zhuǎn)移函數(shù)F1(s)是互補的，從而，所述轉(zhuǎn)移函數(shù)F1(s)與F2(s)之和基本上獨立于頻率，并且，所述第三濾波器(F3)提供所述噪聲整形功能。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有用于接收輸入信號(X(s))的輸入端和用于提供輸出信號(Y(z))的輸出端，所述sigma-delta調(diào)制器包括-用于將輸入信號(X(s))連接到第一求和節(jié)點(C3)的模塊；-第一濾波器(F1)，具有連接到所述第一求和節(jié)點(C3)的輸入端和連接到第二求和節(jié)點(C4)的輸出端；-數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D)，它的輸入端連接到所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端，它的輸出端連接到第二濾波器(F2)的輸入端；-所述第二濾波器(F2)的輸出端連接到所述第二求和節(jié)點(C4)；-第三濾波器(F3)，它的輸入端連接到所述第二求和節(jié)點(C4)，它的輸出端經(jīng)過量化器(Q)連接到所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端；-所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D)的輸出端還連接到所述第一求和節(jié)點(C3)；由此，所述第一濾波器和所述第二濾波器的轉(zhuǎn)移函數(shù)之和基本上獨立于頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第一濾波器和所述第二濾波器的轉(zhuǎn)移函數(shù)之和基本上等于“1”。
9.根據(jù)前面任一權(quán)利要求所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述sigma-delta調(diào)制器包括一個或多個增益控制級(M1、I1、M3、D)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2或5所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第二濾波器(H，F(xiàn)2)是數(shù)字實現(xiàn)的濾波器，它的輸入端連接到所述量化器的輸出端，它的輸出端通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接到至少一個求和節(jié)點。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有用于接收輸入信號X(s)的輸入端和用于提供輸出信號Y(z)的輸出端，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括-第一求和節(jié)點(C3)、第二求和節(jié)點(C4)、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D1)、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D2)、第一濾波器(F1)、第二濾波器(F2)、第三濾波器(F3)和量化器(Q)；-用于將所述第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D1)的輸入端連接到所述量化器(Q)的輸出端以及將所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D1)的輸出端連接到所述第一求和節(jié)點的模塊；-用于將所述第一濾波器的輸入端連接到所述第一求和節(jié)點(C3)以及將所述第一濾波器(F1)的輸出端連接到所述第二求和節(jié)點(C4)的模塊；-用于將所述第二濾波器(F2)的輸入端連接到所述轉(zhuǎn)換器的輸出端以及將所述第二濾波器的輸出端連接到所述第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D2)的輸入端的模塊；-用于將所述第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D2)的輸出端連接到所述第二求和節(jié)點(C4)的模塊；-用于將所述第三濾波器(F3)的輸入端連接到所述第二求和節(jié)點(C4)以及將所述第三濾波器的輸出端連接到所述量化器(Q)的輸入端的模塊；-用于將所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端連接到所述量化器(Q)的輸出端的模塊；-其中，所述第一濾波器的轉(zhuǎn)移函數(shù)與所述第二濾波器的轉(zhuǎn)移函數(shù)的模擬形式之和在所述轉(zhuǎn)換器的回路帶寬內(nèi)為常數(shù)。
12.一種接收機，包括權(quán)利要求1至11中任意一項所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的接收機，從屬于權(quán)利要求1，特征在于其包括用于接收多個通信信道的模塊、用于對所述通信信道的至少一部分進行變頻的混頻器(M)、用于對所述混頻器的輸出信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其中，所述sigma-delta調(diào)制器的信號轉(zhuǎn)移函數(shù)具有的通帶基本上對應(yīng)于所期望信道的頻帶，同時，超出該通帶的干擾源信道基本上被衰減掉了。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的接收機，從屬于權(quán)利要求3至12中任意之一，其特征在于所述輸入信號為FM調(diào)制的模擬信號；為了對所述信號進行FM解調(diào)，所述第一和第二濾波器中的一個濾波器是所述輸入信號的頻帶內(nèi)的微分器，而另一個濾波器是所述輸入信號的頻帶內(nèi)的積分器。
全文摘要
一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器，包括具有噪聲整形濾波功能的sigma－delta調(diào)制器(SD)。在sigma－delta調(diào)制器的反饋回路中引入了信號轉(zhuǎn)移濾波功能。例如，這可以通過在該反饋回路的前向路徑中使用信號轉(zhuǎn)移濾波器(L)以及在該反饋回路的反饋路徑中使用互補的信號轉(zhuǎn)移濾波器(H)來實現(xiàn)，而不會影響噪聲整形濾波功能。該模數(shù)轉(zhuǎn)換器可用于在通信接收機中進行信道濾波、FM解調(diào)和/或鏡頻抑制。
文檔編號H03M3/02GK1813411SQ200480017840
公開日2006年8月2日 申請日期2004年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月27日
發(fā)明者凱瑟琳·J·P·菲利普斯, 彼得魯斯·A·C·M·努伊吉坦恩 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司