一種適用于分數頻率合成器的數字as調制器結構的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于分數頻率合成器的數字AE調制器結構，包括第一級誤差反饋型調制器、反饋路徑、第二級誤差反饋型調制器以及誤差抵消模塊；反饋路徑的輸出與第一級調制器的輸出之間的差值經過延遲單元后得到反饋路徑的輸出；經過噪聲抑制增強單元的輸入信號與經過濾波處理單元后的擾動信號之間的和值與反饋路徑的輸出之間的和值作為第一級誤差反饋型調制器的輸入；第一級誤差反饋信號作為第二級誤差反饋型調制器的輸入；第一級誤差反饋型調制器的輸出與第二級誤差反饋型調制器的輸出經過誤差抵消模塊后得到整個調制器的輸出。本發(fā)明引入反饋環(huán)路，實現了高階噪聲抑制、減小了輸出量化電平的數目，降低了整體電路設計復雜度和功耗。
【專利說明】一種適用于分數頻率合成器的數字Δ Σ調制器結構

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及屬于集成電路【技術領域】，特別涉及一種適用于分數型頻率合成器的數 字Λ Σ調制器結構。

【背景技術】
[0002] 現代無線通信的飛速發(fā)展使得無線通信系統(tǒng)對于頻率合成器的頻率精度和頻率 切換時間提出了更高的要求。要想獲得更小的建立時間，則要求鎖相環(huán)具有寬的環(huán)路帶 寬。在整數分頻頻率合成器中存在著頻率精度、頻率切換時間、相位噪聲之間的相互約束， 難以滿足現代通信系統(tǒng)中的要求。對于分數型頻率合成器，因其輸出頻率可以是參考頻率 的小數倍，所以能夠采用較高的參考頻率和較大的環(huán)路帶寬，從而減小了頻率切換時間，兼 顧了相位噪聲、頻率精度、鎖定速度等各方面的要求，在無線射頻通信芯片中得到了廣泛的 應用。然而分數頻率合成器存在著一個非常嚴重的缺點，即會引入小數雜散。針對這一缺 點目前提出了多種解決方案，其中最常用的就是采用△ Σ調制器技術。所以設計一款能夠 很好地抑制小數雜散的△ Σ調制器，對于頻率合成器性能的改善具有十分重要的意義。目 前，應用于頻率合成器的調制器大多采用三階MASHA Σ調制器結構。然而這種結構的輸出 多達8個量化電平，極大的提高了頻率合成器系統(tǒng)中對鑒頻鑒相器、電荷泵以及分頻器的 線性度要求，增加了電路設計復雜度和功耗。因此，在能達到相同小數雜散抑制效果的情況 下，減小輸出量化電平具有重要意義。


【發(fā)明內容】

[0003] 要解決的技術問題：針對現有技術的不足，本發(fā)明提出了一種適用于分數頻率合 成器的數字Λ Σ調制器結構，解決現有的三階MASHA Σ調制器結構需要設計復雜的電路 和功耗商的技術問題。
[0004] 技術方案：為解決上述技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案：
[0005] -種適用于分數頻率合成器的數字Λ Σ調制器結構，包括第一級誤差反饋型調 制器、反饋路徑、第二級誤差反饋型調制器以及誤差抵消模塊；
[0006] 反饋路徑的輸出c(z)與第一級調制器的輸出Yi(z)之間的差值經過延遲單元后 得到反饋路徑的輸出C(z);
[0007] 經過噪聲抑制增強單元G(z)的輸入信號X(z)與經過濾波處理單元D(z)后的擾 動信號之間的和值Xi(z)與反饋路徑的輸出C(z)之間的和值作為第一級誤差反饋型調制 器的輸入；
[0008] 第一級誤差反饋信號ei (z)作為第二級誤差反饋型調制器的輸入；
[0009] 第一級誤差反饋型調制器的輸出Yjz)與第二級誤差反饋型調制器的輸出Y2(z) 經過誤差抵消模塊后得到整個調制器的輸出Υ(ζ)。
[0010] 本發(fā)明中引入了反饋路徑將量化后的輸出信號即第一級誤差反饋型調制器的輸 出Yi(Z)反饋到第一級誤差反饋型調制器的輸入端，除了能夠實現正常的噪聲抑制效果還 能增加一階噪聲整形，即在相同的Λ Σ調制器的階數下實現了高一階的噪聲整形效果，為 此減少了 一半的輸出量化電平數目。
[0011] 進一步的，在本發(fā)明中，所述第一級誤差反饋型調制器的輸入與經過延遲單元的 第一誤差反饋信號ejz)之間的和值為Vjz)，第一級調制器的輸出Yjz)為％( 2)與第一 級誤差反饋型調制器的量化噪聲Ejz)之間的和值，所述第一誤差反饋信號ei(z)為％( 2) 與第一級誤差反饋型調制器的輸出Yjz)之間的差值。
[0012] 進一步的，在本發(fā)明中，所述第二級誤差反饋型調制器的輸入與經過延遲單元的 第二誤差反饋信號e 2(z)之間的和值為V2(z)，第二級調制器的輸出Yi(z) SV2(Z)與第二 級誤差反饋型調制器的量化噪聲E2(z)之間的和值，所述第二誤差反饋信號e 2(z)為％(2) 與第二級誤差反饋型調制器的輸出Y2(z)之間的差值。
[0013] 進一步的，在本發(fā)明中，所述第一級誤差反饋型調制器的輸出Yi(z)和第二級誤差 反饋型調制器的輸出Y 2(Z)作為誤差抵消模塊的兩個輸入，其中第二級誤差反饋型調制器 的輸出Υ2(Ζ)先后經過兩階濾波單元濾波后與第一級誤差反饋型調制器的輸出1( 2)作和， 得到的和值作為誤差抵消模塊的輸出。
[0014] 進一步的，在本發(fā)明中，所述噪聲抑制增強單元的Ζ域傳遞函數為G(z)= (l-f1)- 1，該單元的引入起到噪聲抑制增強的作用。
[0015] 進一步的，在本發(fā)明中，所述延遲單元的Z域傳遞函數為廠1，其作用使得誤差反饋 信號在時鐘的控制下延時一個周期后反饋到輸入進行運算。
[0016] 進一步的，在本發(fā)明中，所述濾波單元的Z域傳遞函數為l-ζΛ該濾波單元的引入 起到了降低噪聲基底的作用。
[0017] 有益效果：本發(fā)明提供的一種適用于分數型頻率合成器的λ Σ調制器結構，在傳 統(tǒng)調制器的基礎上，引入了反饋環(huán)路，相比較與傳統(tǒng)的數字△ Σ調制器具有如下優(yōu)點：
[0018] 第一、本發(fā)明的數字λ Σ調制器為一階級聯，做到了在不級聯多階數的情況下， 達到更高階調制器的噪聲整形效果，相比于高階調制器節(jié)省了面積和功耗；
[0019] 第二、本發(fā)明的數字λ Σ調制器縮減了一半的輸出量化電平數目，解耦了調制器 的階數與對系統(tǒng)線性度要求的矛盾，應用于分數型頻率合成器時，減小了分頻器輸出信號 與參考信號的瞬時相位誤差，減降低了頻率合成器系統(tǒng)中對鑒頻鑒相器、電荷泵以及分頻 器的線性度要求，降低了整體電路設計復雜度和功耗。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明的結構示意圖；
[0021] 圖2為本發(fā)明輸出信號的功率譜密度；
[0022] 圖3為本發(fā)明輸出量化電平的分布圖。

【具體實施方式】
[0023] 下面結合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0024] 如圖1所示為本發(fā)明所提出的一種適用于分數型頻率合成器的數字Λ Σ調制器 結構，主要包括兩個一階級聯的傳統(tǒng)的誤差反饋型調制器，分別為第一級誤差反饋型調制 器何第二級誤差反饋型調制器，以及反饋路徑、誤差抵消模塊。其中反饋路徑位于圖1中最 上方的虛線框中，反饋路徑下方的兩個虛線框分別為第一級誤差反饋型調制器和第二級誤 差反饋型調制器，圖1右側的虛線框中為誤差抵消模塊。輸入信號x(z)經過噪聲抑制增強 單元G(z)處理且添加擾動信號后得到xjzhxjz)與反饋路徑的輸出信號C(z) -起作為 第一階誤差反饋型調制器的輸入，通過第一級誤差反饋型調制器得到輸出t (z)。第一級誤 差反饋信號ejz)作為第二級誤差反饋型調制器的輸入信號，通過第二級誤差反饋型調制 器得到輸出Y 2(z)。圖中，Ejz)是第一級誤差反饋型調制器中的量化器引入的量化噪聲， E2(z)是第二級誤差反饋型調制器中的量化器引入的量化噪聲。通過將經過兩階（1-z，濾 波后第二級調制器的輸出Y 2(z)與第一級調制器的輸出1(2)的相加作為整個調制器的輸 出Υ(ζ)，實現誤差抵消。
[0025] 上述過程中的求和、求差均通過累加器實現。
[0026] 下面對整個結構的噪聲傳輸函數（Noise Transfer Function，簡稱NTF)和信號傳 輸函數（Single Transfer Function，簡稱 STF)進行推導：
[0027] 已知 Y (z) = STF (z) X (z)+NTF (z) E (z)
[0028] 由圖1可得：
[0029] Yj (z) = V (z) +E! (z)
[0030] θ! (z) = V (z) -?! (z)
[0031] X1 (z) = X (z) *G (z)
[0032] 又由于 G(z) = d-z-1)-1
[0033] e!(z) = -E!(z)
[0034]

【權利要求】
1. 一種適用于分數頻率合成器的數字Λ Σ調制器結構，其特征在于：包括第一級誤差 反饋型調制器、反饋路徑、第二級誤差反饋型調制器以及誤差抵消模塊； 反饋路徑的輸出C(z)與第一級調制器的輸出Yjz)之間的差值經過延遲單元后得到 反饋路徑的輸出C(z); 經過噪聲抑制增強單元G(z)的輸入信號X(z)與經過濾波處理單元D(z)后的擾動信 號之間的和值Xjz)與反饋路徑的輸出C(z)之間的和值作為第一級誤差反饋型調制器的 輸入； 第一級誤差反饋信號ei(z)作為第二級誤差反饋型調制器的輸入； 第一級誤差反饋型調制器的輸出Yi(z)與第二級誤差反饋型調制器的輸出Y2(z)經過 誤差抵消模塊后得到整個調制器的輸出Υ(ζ)。
2. 根據權利要求1所述的適用于分數頻率合成器的數字△ Σ調制器結構，其特征在 于：所述第一級誤差反饋型調制器的輸入與經過延遲單元的第一誤差反饋信號01( 2)之間 的和值為％(2)，第一級調制器的輸出Yjz)為％ (ζ)與第一級誤差反饋型調制器的量化噪 聲E1(Z)之間的和值，所述第一誤差反饋信號 ei(z)為％(2)與第一級誤差反饋型調制器的 輸出Yjz)之間的差值。
3. 根據權利要求1所述的適用于分數頻率合成器的數字△ Σ調制器結構，其特征在 于：所述第二級誤差反饋型調制器的輸入與經過延遲單元的第二誤差反饋信號〇2( 2)之間 的和值為％(2)，第二級調制器的輸出Yjz)為％(2)與第二級誤差反饋型調制器的量化噪 聲&( 2)之間的和值，所述第二誤差反饋信號e2(z)為％(2)與第二級誤差反饋型調制器的 輸出Y 2(z)之間的差值。
4. 根據權利要求1所述的適用于分數頻率合成器的數字△ Σ調制器結構，其特征在 于：所述第一級誤差反饋型調制器的輸出Yjz)和第二級誤差反饋型調制器的輸出Υ2(ζ)作 為誤差抵消模塊的兩個輸入，其中第二級誤差反饋型調制器的輸出Υ 2(ζ)先后經過兩階濾 波單元濾波后與第一級誤差反饋型調制器的輸出Yjz)作和，得到的和值作為誤差抵消模 塊的輸出。
5. 根據權利要求1至4中任意一條所述的適用于分數頻率合成器的數字Λ Σ調制器 結構，其特征在于：所述噪聲抑制增強單元的Ζ域傳遞函數為G(z) = (l-f1)'
6. 根據權利要求1至4中任意一條所述的適用于分數頻率合成器的數字Λ Σ調制器 結構，其特征在于：所述延遲單元的Ζ域傳遞函數為ζ'
7. 根據權利要求4所述的適用于分數頻率合成器的數字△ Σ調制器結構，其特征在 于：所述濾波單元的Ζ域傳遞函數為1-ζ'
【文檔編號】H03L7/18GK104218949SQ201410441266
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月1日 優(yōu)先權日:2014年9月1日
【發(fā)明者】吳建輝, 張文通, 程超, 程康, 婁寧, 陳超, 黃成 , 李紅 申請人:東南大學