專利名稱：通過使用△-∑調(diào)制器直接合成rf信號的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及Δ - Σ調(diào)制器，更特別地，涉及通過使用Δ - Σ調(diào)制器直接合成RF信號的技術。
背景技術：
一般地，在通過將承載基帶信號的原信息乘以載波頻率獲得的希望的頻率上傳送通信信號。在射頻(RF)發(fā)射器中，例如，一般通過將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號并然后通過使用一個或更多個混合器將模擬信號與RF載波頻率信號混合，從承載數(shù)字基帶信號的信息獲得希望的RF頻率。對于從承載數(shù)字基帶信號的信息直接合成RF信號，提出或建議了大量的直接合成技術。除了其它的益處以外，直接合成技術表現(xiàn)低印跡和功耗特性。例如，對于該任務提出了高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)和Δ-Σ轉(zhuǎn)換器。使用高速DAC的直接合成技術一般表現(xiàn)受諸如高分辨率和高速電流導引(Steering)DAC的高速DAC的精度限制的信號噪聲比。例如， 當在需要的多千兆(Giga)采樣每秒速率下動作時，現(xiàn)有的高速DAC—般具有小于8位的精度。類似地，使用Δ - Σ轉(zhuǎn)換器的直接合成技術相對于希望的RF頻率表現(xiàn)窄信號帶寬。一般地，現(xiàn)有的技術使用具有相對低階(例如，最多四階)的Δ- Σ轉(zhuǎn)換器，并且需要高的過采樣比(例如，64或更大的過采樣比)。為了解決該問題，提出了多位Δ-Σ量化器。雖然該改進可減少關于過采樣比和噪聲整形的要求，但是，在量化器之后需要具有高精度的多位DAC，并且，多位Δ - Σ量化器難以實現(xiàn)希望的90dB或更大的無雜散動態(tài)范圍 (Spurious Free Dynamic Range)(SFDR)。因此，需要改進的用于通過使用Δ - Σ調(diào)制器直接合成RF信號的方法和裝置。還需要表現(xiàn)改善的信號帶寬、信號噪聲比和對于帶外噪聲的過濾需求的直接合成技術。

發(fā)明內(nèi)容
一般地，提供通過使用Δ-Σ調(diào)制器直接合成RF信號的方法和裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，通過使用諸如一位量化器的量化器量化輸入信號而從輸入信號合成RF信號；確定與量化器相關的量化誤差；通過使用誤差預測過濾器產(chǎn)生誤差預測值，其中，誤差預測過濾器包含用于一個或更多個希望的頻率f\、f2、... fN的單位圓上的一個或更多個過濾器零點和具有單位圓內(nèi)的幅度(magnitude)和基本上等于一個或更多個希望的頻率f\、 f2、. . . fN的頻率的一個或更多個過濾器極點；和從輸入信號減去誤差預測值?！愕兀^濾器極點具有減小帶外升高的幅度。過濾器零點可對于一個或更多個希望的頻率f\、f2、. . . fN被固定，或者，是可變的并在程序上被建立?？赏ㄟ^比較對于一位量化器的輸入與一位量化器的輸出而獲得量化誤差。參照以下的詳細的描述和附圖，將獲得本發(fā)明的更完整的理解以及本發(fā)明的其它的特征和優(yōu)點。


圖1示出常規(guī)的RF發(fā)射器；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的示例性Δ- Σ調(diào)制器；圖3示出圖2的示例性誤差預測過濾器的頻率響應；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的示例性一位Δ - Σ調(diào)制器的頻率響應。
具體實施例方式本發(fā)明通過使用具有一位輸出的Δ - Σ調(diào)制器直接合成數(shù)字域中的RF信號并且將數(shù)字RF信號轉(zhuǎn)換成模擬信號。在這里討論的一個示例性實現(xiàn)中，為了易于過濾帶外量化噪聲，Δ- Σ轉(zhuǎn)換器具有至少18階的相對較寬的信號帶寬。高階Δ- Σ調(diào)制器允許使RF頻率與信號帶寬的比最小化為例如1/10。以這種方式，RF過濾要求減小到小于10的質(zhì)量因子Q，使得噪聲整形輸出的RF過濾更實際。在這里討論的一個示例性實現(xiàn)中，Σ調(diào)制器的RF信號帶寬明顯大于承載基帶信號的信息的帶寬。使用噪聲整形技術以確保量化噪聲相對于RF信號處于帶外。本發(fā)明認識到，一位輸出是固有地線性的，并且緩和與DAC的輸出相關的非線性問題。在一個示例性實現(xiàn)中，根據(jù)本發(fā)明的Δ-Σ調(diào)制器具有2GHz的RF中心頻率，并且以 150MHz的信號帶寬表現(xiàn)超過IlOdB的信號噪聲比。圖1示出常規(guī)的RF發(fā)射器100。如圖1所示，常規(guī)的RF發(fā)射器100首先通過使用數(shù)模轉(zhuǎn)換器110將承載基帶信號的信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。數(shù)字信號然后被低通濾波器120 過濾并通過使用混合器130與RF載波頻率信號混合。以已知的方式，混合器130的輸出然后被帶通濾波器140過濾以減少帶外噪聲。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的示例性Δ-Σ調(diào)制器200。如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明，示例性Δ - Σ調(diào)制器200使用一位量化器210和具有匹配的頻率極點/零點對的誤差預測過濾器220。將在后面結合式( 進一步討論匹配的頻率極點/零點對。示例性誤差預測過濾器220具有18階。通過產(chǎn)生量化誤差e的加法器230，將對于一位量化器210的輸入值u與量化的輸出值q相比較。通過誤差預測過濾器220處理量化誤差e，以產(chǎn)生誤差預測值el，該誤差預測值el對于一個時鐘循環(huán)被存儲于寄存器240中，并然后通過產(chǎn)生誤差補償輸入值u的加法器250從輸入信號r減去它。一般地，以已知的方式，誤差預測過濾器220使用輸入信號的一些知識以過濾信號。例如，如果誤差已知緩慢地改變，那么誤差預測過濾器220可對于隨后的采樣使用相同的值。一般地，一位量化器210的輸出提供輸入信號的粗略近似。輸入信號r可為例如 16位數(shù)字值，并且，通過根據(jù)本發(fā)明的量化器210執(zhí)行的一位量化(例如，量化可基于輸入信號的極性)提供粗略模擬轉(zhuǎn)換。與一位量化器210相關的量化噪聲e主要在帶外。如上所述，本發(fā)明認識到，由量化器210執(zhí)行的一位量化是固有地線性的。在這里描述的示例性實施例中，量化誤差e (η)被假定為與輸入r(n)不相關。因此，量化器輸出q(t)的功率譜密度民，^可由頻率f的函數(shù)表達如下 Sq.q(f) = Srs (f) + (I-H (ζ)) 2Se, e (f)(1)
這里，r是輸入信號并且
權利要求
1.一種用于從輸入信號合成RF信號的方法，包括使用量化器量化所述輸入信號；確定與所述量化器相關的量化誤差；使用誤差預測過濾器產(chǎn)生誤差預測值，其中，所述誤差預測過濾器包含用于一個或更多個希望的頻率f\、f2、... fN的單位圓上的一個或更多個過濾器零點以及具有所述單位圓內(nèi)的幅度和基本上等于所述一個或更多個希望的頻率f\、f2、... fN的頻率的一個或更多個過濾器極點；和從所述輸入信號減去所述誤差預測值。
2.根據(jù)權利要求1的方法，其中，所述過濾器極點具有減小噪聲的帶外升高的幅度。
3.根據(jù)權利要求1的方法，其中，對于所述一個或更多個希望的頻率f\、f2、.. . fN固定所述過濾器零點。
4.根據(jù)權利要求1的方法，其中，所述過濾器零點是可變的，并且所述一個或更多個希望的頻率f\、f2、. . . fN是可編程值。
5.根據(jù)權利要求1的方法，其中，所述確定量化誤差的步驟還包括比較對于所述一位量化器的輸入與所述一位量化器的輸出的步驟。
6.根據(jù)權利要求1的方法，其中，所述量化器是一位量化器。
7.一種Δ - Σ調(diào)制器，包括用于量化輸入信號的量化器；用于確定與所述量化器相關的量化誤差的比較電路；用于產(chǎn)生誤差預測值的誤差預測過濾器，其中，所述誤差預測過濾器包含用于一個或更多個希望的頻率f\、f2、. . . fN的單位圓上的一個或更多個過濾器零點以及具有所述單位圓內(nèi)的幅度和基本上等于所述一個或更多個希望的頻率f\、f2、. . . fN的頻率的一個或更多個過濾器極點；和用于從所述輸入信號減去所述誤差預測值的加法器。
8.根據(jù)權利要求7的Σ調(diào)制器，其中，所述過濾器極點具有減小噪聲的帶外升高的幅度。
9.根據(jù)權利要求7的Δ-Σ調(diào)制器，其中，對于所述一個或更多個希望的頻率f\、 f2、...fN固定所述過濾器零點。
10.根據(jù)權利要求7的Δ-Σ調(diào)制器，其中，所述過濾器零點是可變的，并且所述一個或更多個希望的頻率f\、f2、. . . fN是可編程值。
11.根據(jù)權利要求7的Δ-Σ調(diào)制器，其中，所述比較電路通過比較對于所述一位量化器的輸入與所述一位量化器的輸出而獲得所述量化誤差。
12.根據(jù)權利要求7的Δ- Σ調(diào)制器，其中，所述量化器是一位量化器。
13.一種集成電路，包括Δ- Σ調(diào)制器，該Δ - Σ調(diào)制器包含用于量化輸入信號的量化器；用于確定與所述量化器相關的量化誤差的比較電路；用于產(chǎn)生誤差預測值的誤差預測過濾器，其中，所述誤差預測過濾器包含用于一個或更多個希望的頻率fi、f2、... fN的單位圓上的一個或更多個過濾器零點以及具有所述單位圓內(nèi)的幅度和基本上等于所述一個或更多個希望的頻率f\、f2、. . . fN的頻率的一個或更多個過濾器極點；和用于從所述輸入信號減去所述誤差預測值的加法器。
14.根據(jù)權利要求13的集成電路，其中，所述過濾器極點具有減小噪聲的帶外升高的幅度。
15.根據(jù)權利要求13的集成電路，其中，對于所述一個或更多個希望的頻率f\、 f2、...fN固定所述過濾器零點。
16.根據(jù)權利要求13的集成電路，其中，所述過濾器零點是可變的，并且所述一個或更多個希望的頻率f\、f2、. . . fN是可編程值。
17.根據(jù)權利要求13的集成電路，其中，所述比較電路通過比較對于所述一位量化器的輸入與所述一位量化器的輸出而獲得所述量化誤差。
18.根據(jù)權利要求13的集成電路，其中，所述量化器是一位量化器。
全文摘要
提供通過使用Δ-∑調(diào)制器直接合成RF信號的方法和裝置。通過使用量化器量化輸入信號而從輸入信號合成RF信號；確定與量化器相關的量化誤差；通過使用誤差預測過濾器產(chǎn)生誤差預測值，其中，誤差預測過濾器包含用于一個或更多個希望的頻率f1、f2、...fN的單位圓上的一個或更多個過濾器零點和具有單位圓內(nèi)的幅度和基本上等于一個或更多個希望的頻率f1、f2、...fN的頻率的一個或更多個過濾器極點；和從輸入信號減去誤差預測值。過濾器極點具有減小帶外升高的幅度。
文檔編號H03M7/32GK102379088SQ200980158521
公開日2012年3月14日 申請日期2009年3月31日 優(yōu)先權日2009年3月31日
發(fā)明者J·H.·奧斯默, K·阿達澤特, S·海加茲 申請人:艾格瑞系統(tǒng)有限公司