本申請要求于2014年9月12日提交的主題為“POWER-EFFICIENT NOISE-COUPLED DELTA-SIGMA MODULATOR”的美國專利申請No.14/485,641的權(quán)益，該申請全部內(nèi)容通過引用明確地并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本文公開的各種示例性實(shí)施例一般地涉及電子電路。特別地，各種實(shí)施例涉及ΔΣ調(diào)制器。

背景技術(shù)：

ΔΣ調(diào)制器在寬的頻率范圍用于在諸如鎖相環(huán)之類的電路中，以用于例如模數(shù)轉(zhuǎn)換等的功能。ΔΣ模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ΔΣADC)用于例如聲音帶、音頻的應(yīng)用和其他高分辨率精確應(yīng)用中?？梢酝ㄟ^使用過采樣調(diào)制器和隨后的濾波器以產(chǎn)生高分辨率數(shù)據(jù)流輸出來在寬的頻率范圍使用ΔΣADC。與ΔΣ調(diào)制器相關(guān)聯(lián)的一些優(yōu)點(diǎn)包括高動(dòng)態(tài)范圍和整形量化噪聲至帶外的能力。ΔΣADC通過接收輸入模擬信號進(jìn)行操作，對信號進(jìn)行過采樣，以及隨時(shí)間累加相同部分，以產(chǎn)生輸出數(shù)字信號。數(shù)字濾波器可以對ΔΣADC的輸出信號進(jìn)行采樣以產(chǎn)生期望的數(shù)字信號。ΔΣ調(diào)制器可以使用開關(guān)電容器功能塊，諸如一個(gè)或多個(gè)開關(guān)電容器積分器和/或開關(guān)電容器加法器。

ΔΣ調(diào)制器可以被配置為具有更先進(jìn)的特性(諸如噪聲整形)以減少較低頻率處的噪聲。對于常規(guī)前饋ΔΣ調(diào)制器而言，在其輸出處實(shí)現(xiàn)N階噪聲整形的設(shè)計(jì)要求其電路配置包括N+1階運(yùn)算放大器(op-amps)。因此，對于用以實(shí)現(xiàn)三階噪聲整形的ΔΣ調(diào)制器而言，電路架構(gòu)將要求使用四個(gè)op-amp。

當(dāng)設(shè)計(jì)功率有效的ΔΣ調(diào)制器時(shí)，例如尺寸、功耗、速度和生產(chǎn)成本等因素是設(shè)計(jì)考慮的一部分。取決于期望的特性，運(yùn)算放大器可以是主要的復(fù)雜部件，其可以主要地指導(dǎo)用于電子電路中的ΔΣ調(diào)制器的成本和尺寸。

鑒于上述，期望改進(jìn)ΔΣ調(diào)制器的設(shè)計(jì)。特別地，期望修改噪聲整形ΔΣ調(diào)制器的架構(gòu)以更有效地使用功率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于對功率有效的噪聲整形ΔΣ調(diào)制器的當(dāng)前需求，給出了各種示例性實(shí)施例的簡要概述。可以在以下概述中進(jìn)行一些簡化和省略，其旨在突出和介紹各種示例性實(shí)施例的一些方面，但不旨在限制本發(fā)明的范圍。對足以允許本領(lǐng)域普通技術(shù)人員制造和使用本發(fā)明構(gòu)思的優(yōu)選示例性實(shí)施例的詳細(xì)說明將在后面的部分中進(jìn)行。

在一個(gè)方面，提供了一種前饋ΔΣ調(diào)制器設(shè)備。該設(shè)備包括：第一加法器，其被配置為接收反饋信號和輸入信號；以及第一積分器，其被配置為接收來自第一加法器的輸出。該設(shè)備還包括噪聲耦合的求和器/積分器(NCSI)。該NCSI包括第二加法器，其被配置為接收來自第一積分器的微分路徑、來自第一積分器的輸出以及來自第二積分器的輸出的延遲反饋路徑。該NCSI還包括第二積分器，其被配置為接收來自第二加法器的輸出。該設(shè)備還包括量化器，其被配置為接收第二積分器的輸出，將輸出反饋回至第一加法器和NCSI，以及從前饋ΔΣ調(diào)制器產(chǎn)生輸出。

在另一方面，提供了一種用于在前饋ΔΣ調(diào)制器中處理信號的方法。該方法包括第一加法器接收反饋信號和輸入信號，以及第一積分器接收來自第一加法器的輸出。該方法還包括第二噪聲耦合的求和器/積分器(NCSI)在第二加法器處接收來自第一積分器的微分路徑、來自第一積分器的輸出以及來自第二積分器的輸出的延遲反饋路徑。在一個(gè)方面，第二積分器接收來自第二加法器的輸出。該方法還包括量化器接收來自第二積分器的輸出，將輸出反饋回至第一加法器和NCSI，以及從前饋ΔΣ調(diào)制器產(chǎn)生輸出。

在另一方面，提供了一種前饋ΔΣ調(diào)制器。該前饋ΔΣ調(diào)制器包括用于求和反饋信號和輸入信號的第一裝置以及用于對來自第一加法器的輸出進(jìn)行積分的第一裝置。該前饋ΔΣ調(diào)制器包括用于求和以及積分的噪聲耦合的裝置。該求和以及積分裝置包括用于對來自用于積分的第一裝置的微分路徑、來自用于積分的第一裝置的輸出以及來自用于積分的第二裝置的輸出的延遲反饋路徑進(jìn)行求和的第二裝置。該求和以及積分裝置還包括用于對來自用于求和的第二裝置的輸出進(jìn)行積分的第二裝置。該前饋ΔΣ調(diào)制器還包括用于對用于積分的第二裝置的輸出進(jìn)行量化的裝置。該量化裝置將輸出反饋回至加法器和用于求和以及積分的噪聲耦合的裝置，以及從前饋ΔΣ調(diào)制器產(chǎn)生輸出。

應(yīng)當(dāng)顯而易見的是，以這種方式，各種示例性實(shí)施例使得能夠使用ΔΣ調(diào)制器進(jìn)行噪聲整形。特別地，通過提供噪聲耦合的求和器/積分器，ΔΣ調(diào)制器可以在實(shí)現(xiàn)期間使用最少數(shù)量的運(yùn)算放大器來提供高階噪聲整形。

附圖說明

為了更好地理解各種示例性實(shí)施例，參考了附圖，其中：

圖1示出了與無線通信系統(tǒng)通信的無線裝置；

圖2示出了無線裝置的框圖；

圖3示出了常規(guī)前饋ΔΣ調(diào)制器；

圖4示出了包括組合積分器的常規(guī)前饋ΔΣ調(diào)制器；

圖5示出了包括噪聲耦合的加法器的常規(guī)前饋ΔΣ調(diào)制器；

圖6示出了包括噪聲耦合的加法器和積分器的前饋ΔΣ調(diào)制器；

圖7示出了包括噪聲耦合的加法器和積分器的前饋ΔΣ調(diào)制器的另一實(shí)施例；

圖8示出了包括噪聲耦合的加法器和積分器的前饋ΔΣ調(diào)制器的電路實(shí)現(xiàn)；以及

圖9示出了使用包括噪聲耦合的加法器和積分器的前饋ΔΣ調(diào)制器來處理信號的示例性方法。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖闡述的詳細(xì)說明旨在作為對本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例的說明，并且不旨在表示可以實(shí)施本發(fā)明的僅有的實(shí)施例。詳細(xì)說明包括用于提供對各種概念的透徹理解的目的的具體細(xì)節(jié)。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，本發(fā)明可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。在一些情況下，以框圖形式示出公知的結(jié)構(gòu)和部件，以便避免模糊這些構(gòu)思。可以僅僅為了方便和清楚起見而使用縮略語和其他描述性術(shù)語，并且不旨在限制本發(fā)明的范圍。術(shù)語“示例性”在本文中用于表示“用作示例、實(shí)例或說明”。本文中描述為“示例性”的任何設(shè)計(jì)不一定被解釋為相對于其他設(shè)計(jì)是優(yōu)選的或有利的。

現(xiàn)在將參考各種設(shè)備和方法來呈現(xiàn)電信系統(tǒng)的若干方面。這些設(shè)備和方法將在以下詳細(xì)說明中描述并且通過各種塊、模塊、部件、電路、步驟、處理、算法等(統(tǒng)稱為“元件”)在附圖中進(jìn)行說明。這些元件可以使用電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件或其任何組合來實(shí)現(xiàn)。這樣的元件是被實(shí)現(xiàn)為硬件還是軟件取決于特定應(yīng)用和施加在整個(gè)系統(tǒng)上的設(shè)計(jì)約束。

作為示例，元件或元件的任何部分或元件的任何組合可以利用包括一個(gè)或多個(gè)處理器的“處理系統(tǒng)”來實(shí)現(xiàn)。處理器的示例包括微處理器、微控制器、數(shù)字信號處理器(DSP)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、可編程邏輯器件(PLD)、狀態(tài)機(jī)、門控邏輯、離散硬件電路以及被配置為執(zhí)行遍及本公開中描述的各種功能的其他合適的硬件。處理系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)處理器可以執(zhí)行軟件。軟件應(yīng)被廣義地解釋為意指指令、指令集、代碼、代碼段、程序代碼、程序、子程序、軟件模塊、應(yīng)用、軟件應(yīng)用、軟件包、例程、子例程、對象、可執(zhí)行文件、執(zhí)行線程、過程、功能等，無論是否被稱為軟件、固件、中間件、微代碼、硬件描述語言或其它。

因此，在一個(gè)或多個(gè)示例性實(shí)施例中，所描述的功能可以在硬件、軟件、固件或其任何組合中實(shí)現(xiàn)。如果在軟件中實(shí)現(xiàn)，則該功能可以存儲(chǔ)于或編碼為計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的一個(gè)或多個(gè)指令或代碼。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)。存儲(chǔ)介質(zhì)可以是可由計(jì)算機(jī)訪問的任何可用介質(zhì)。作為示例而非限制，這樣的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、電可擦除可編程ROM(EEPROM)、光盤(CD)ROM(CD-ROM)或其它光盤存儲(chǔ)器、磁盤存儲(chǔ)器或其它磁存儲(chǔ)裝置或可用于以指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式攜帶或存儲(chǔ)期望的程序代碼并且可由計(jì)算機(jī)訪問的任何其它介質(zhì)。如本文所使用的磁盤和光盤包括CD、激光光盤、光盤、數(shù)字通用光盤(DVD)和軟盤，其中磁盤通常磁性地再現(xiàn)數(shù)據(jù)，而光盤使用激光光學(xué)地再現(xiàn)數(shù)據(jù)。上述的組合也應(yīng)包括在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的范圍內(nèi)。

詞語“示例性”在本文中用于表示用作示例、實(shí)例或說明。本文中描述為“示例性”的任何實(shí)施例不必被解釋為比其它實(shí)施例優(yōu)選或有利。同樣地，設(shè)備、電路或方法的術(shù)語“實(shí)施例”不要求本發(fā)明的所有實(shí)施例包括所描述的部件、結(jié)構(gòu)、特征、功能、處理、優(yōu)點(diǎn)、益處或操作模式。

術(shù)語“連接”、“耦合”或其任何變型意味著在兩個(gè)或更多元件之間的任何直接或間接的連接或耦合，并且可以包括在“連接”或“耦合”在一起的兩個(gè)元件之間存在一個(gè)或多個(gè)中間元件。元件之間的耦合或連接可以是物理的、邏輯的或其組合。如本文中所使用的，兩個(gè)元件可以被認(rèn)為是通過使用一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線、電纜和/或印刷電連接以及通過使用電磁能量(諸如具有射頻區(qū)域、微波區(qū)域和光學(xué)(可見和不可見二者)區(qū)域中的波長的電磁能量)來“連接”或“耦合”在一起，作為若干非限制性和非窮盡性示例。

本文中使用諸如“第一”、“第二”等指定的對元件的任何引用一般不限制那些元件的數(shù)量或順序。相反，這些指定在本文中用作區(qū)分兩個(gè)或更多元件或元件的實(shí)例的方便的方法。因此，對第一和第二元件的引用不意味著可以僅使用兩個(gè)元件，或者第一元件必須在第二元件之前。

如本文中所使用，當(dāng)在本文中使用時(shí)，術(shù)語“包括”、“包括……的”、“包含”和/或“包含……的”指定所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個(gè)或多個(gè)其他特征、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其組合的存在或添加。

現(xiàn)在將呈現(xiàn)用于功率有效的噪聲耦合的ΔΣ調(diào)制器的電路的各個(gè)方面。然而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易理解的，這樣的方面可以擴(kuò)展到其他電路配置和裝置。因此，對用于ΔΣ調(diào)制器的特定應(yīng)用或無線裝置內(nèi)的任何部件、結(jié)構(gòu)、特征、功能或處理的所有參考僅旨在示出電子硬件的示例性方面，應(yīng)理解這樣的方面可以具有寬的差別應(yīng)用。

可以使用具有安裝的分頻器的硬件的各種實(shí)施例，諸如移動(dòng)電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、臺式計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、掌上型計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)、機(jī)頂盒、導(dǎo)航裝置、工作站、游戲控制臺、媒體播放器或任何其它合適的設(shè)備。

圖1示出了與不同的無線通信系統(tǒng)通信的無線裝置。圖1是示出與不同的無線通信系統(tǒng)120、122通信的無線裝置110的圖100。無線裝置110可以使用VCO，例如用于經(jīng)由如相位調(diào)制的技術(shù)經(jīng)由指定頻率處的載波進(jìn)行通信；在電子硬件中VCO的其它使用是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。

無線系統(tǒng)120、122可以各自是碼分多址(CDMA)系統(tǒng)、全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)系統(tǒng)、長期演進(jìn)(LTE)系統(tǒng)、無線局域網(wǎng)(WLAN)系統(tǒng)或一些其他無線系統(tǒng)。CDMA系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)寬帶CDMA(WCDMA)、CDMA 1X或cdma2000、時(shí)分同步碼分多址(TD-SCDMA)或一些其他版本的CDMA。TD-SCDMA也被稱為通用陸地?zé)o線接入(UTRA)時(shí)分雙工(TDD)1.28Mcps選項(xiàng)或低碼片速率(LCR)。LTE支持頻分雙工(FDD)和時(shí)分雙工(TDD)二者。例如，無線系統(tǒng)120可以是GSM系統(tǒng)，并且無線系統(tǒng)122可以是WCDMA系統(tǒng)。作為另一示例，無線系統(tǒng)120可以是LTE系統(tǒng)，并且無線系統(tǒng)122可以是CDMA系統(tǒng)。

為簡單起見，圖100示出了包括一個(gè)基站130和一個(gè)系統(tǒng)控制器140的無線系統(tǒng)120、以及包括一個(gè)基站132和一個(gè)系統(tǒng)控制器142的無線系統(tǒng)122。一般來說，每個(gè)無線系統(tǒng)120、122可以包括任何數(shù)量的基站和任何組的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體。每個(gè)基站130、132可以支持用于在基站的覆蓋范圍內(nèi)的無線裝置的通信?；?30、132還可以稱為節(jié)點(diǎn)B、演進(jìn)節(jié)點(diǎn)B(eNB)、接入點(diǎn)、基站收發(fā)臺、無線電基站、無線電收發(fā)機(jī)、收發(fā)機(jī)功能、基本服務(wù)集(BSS)、擴(kuò)展服務(wù)集(ESS)或一些其它合適的術(shù)語。無線設(shè)備110還可以被稱為用戶設(shè)備(UE)、移動(dòng)裝置、遠(yuǎn)程裝置、無線裝置、無線通信裝置、站、移動(dòng)站、用戶站、移動(dòng)用戶站、終端、移動(dòng)終端、遠(yuǎn)程終端、無線終端、接入終端、客戶端、移動(dòng)客戶端、移動(dòng)單元、用戶單元、無線單元、遠(yuǎn)程單元、手機(jī)、用戶代理或一些其他合適的術(shù)語。無線裝置110可以是蜂窩電話、智能電話、平板電腦、無線調(diào)制解調(diào)器、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、手持設(shè)備、膝上型計(jì)算機(jī)、智能本、上網(wǎng)本、無繩電話、無線本地環(huán)(WLL)站或一些其它類似功能的裝置。

無線裝置110可以能夠與無線系統(tǒng)120和/或122通信。無線裝置110還能夠從諸如廣播站134之類的廣播站接收信號。無線裝置110還能夠從諸如一個(gè)或多個(gè)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)中的衛(wèi)星150之類的衛(wèi)星接收信號。無線裝置110可以支持用于諸如GSM、WCDMA、cdma2000、LTE、802.11等的無線通信的一個(gè)或多個(gè)無線電技術(shù)。術(shù)語“無線電技術(shù)”、“無線電接入技術(shù)”、“空中接口”和“標(biāo)準(zhǔn)”可互換使用。

無線裝置110可以經(jīng)由下行鏈路和上行鏈路與無線系統(tǒng)中的基站通信。下行鏈路(或前向鏈路)是指從基站到無線裝置的通信鏈路，上行鏈路(或反向鏈路)是指從無線裝置到基站的通信鏈路。無線系統(tǒng)可以利用TDD和/或FDD。對于TDD，下行鏈路和上行鏈路可以共享相同的頻率，并且下行鏈路傳輸和上行鏈路傳輸可以在不同的時(shí)間段中在相同的頻率上發(fā)送。對于FDD，下行鏈路和上行鏈路被分配單獨(dú)的頻率。下行鏈路傳輸可以在一個(gè)頻率上發(fā)送，上行鏈路傳輸可以在另一個(gè)頻率上發(fā)送。支持TDD的一些示例性無線電技術(shù)包括GSM、LTE和TD-SCDMA。支持FDD的一些示例性無線電技術(shù)包括WCDMA、cdma2000和LTE。

圖2是諸如無線裝置110之類的示例性無線裝置的框圖200。無線裝置包括數(shù)據(jù)處理器/控制器210、收發(fā)器222和天線290。數(shù)據(jù)處理器/控制器210可以被稱為處理系統(tǒng)。處理系統(tǒng)可以包括數(shù)據(jù)處理器/控制器210或數(shù)據(jù)處理器/控制器210和存儲(chǔ)器216二者。收發(fā)器222包括支持雙向通信的發(fā)射器220和接收器250。發(fā)射器220和/或接收器250可以利用超外差架構(gòu)或直接轉(zhuǎn)換架構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。在超外差架構(gòu)中，信號在RF和基帶之間在多個(gè)級中被頻率轉(zhuǎn)換，例如，在一個(gè)級中從RF到中頻(IF)，然后在另一級中從IF到基帶，以用于接收器。在也被稱為零-IF架構(gòu)的直接轉(zhuǎn)換架構(gòu)中，信號在一個(gè)級中在RF和基帶之間被頻率轉(zhuǎn)換。超外差和直接轉(zhuǎn)換架構(gòu)可以使用不同的電路塊和/或具有不同的要求。在圖2所示的示例性設(shè)計(jì)中，發(fā)射器220和接收器250利用直接轉(zhuǎn)換架構(gòu)而被實(shí)現(xiàn)。

在發(fā)射路徑中，數(shù)據(jù)處理器/控制器210可以處理(例如，編碼和調(diào)制)要發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)提供至數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)230。DAC 230將數(shù)字輸入信號轉(zhuǎn)換為模擬輸出信號。模擬輸出信號被提供給發(fā)射(TX)基帶(低通)濾波器232，其可以對模擬輸出信號進(jìn)行濾波，以去除由DAC 230進(jìn)行的先前數(shù)模轉(zhuǎn)換所引起的圖像。放大器(amp)234可以放大來自TX基帶濾波器232的信號，并提供放大的基帶信號。上變頻器(混頻器)236可以從TX LO信號發(fā)生器276接收放大的基帶信號和TX LO信號。上變頻器236可以利用TX LO信號對放大的基帶信號進(jìn)行上變頻，并提供上變頻的信號。濾波器238可以對上變頻的信號進(jìn)行濾波，以去除由頻率上變頻引起的圖像。功率放大器(PA)240可以放大來自濾波器238的經(jīng)濾波的RF信號以獲得期望的輸出功率電平，并提供輸出RF信號。輸出RF信號可以通過雙工器/開關(guān)復(fù)用器264傳輸。

對于FDD，發(fā)射器220和接收器250可以耦合到雙工器264，雙工器264可以包括用于發(fā)射器220的TX濾波器和用于接收器250的接收(RX)濾波器。TX濾波器可以對輸出RF信號進(jìn)行濾波，以使發(fā)射頻帶中的信號分量通過，并衰減接收頻帶中的信號分量。對于TDD而言，發(fā)射器220和接收器250可以耦合到開關(guān)雙工器264。開關(guān)雙工器264可以在上行鏈路時(shí)間間隔期間將來自發(fā)射器220的輸出RF信號傳遞到天線290。對于FDD和TDD而言，雙工器/開關(guān)雙工器264可以將輸出RF信號提供給天線290，以用于經(jīng)由無線信道進(jìn)行傳輸。

在接收路徑中，天線290可以接收由基站和/或其它發(fā)射器站發(fā)射的信號，并且可以提供所接收的RF信號。所接收的RF信號可以通過雙工器/開關(guān)雙工器264路由。對于FDD而言，雙工器264內(nèi)的RX濾波器可以對所接收的RF信號進(jìn)行濾波，以使接收頻帶中的信號分量通過，并衰減發(fā)射頻帶中的信號分量。對于TDD而言，開關(guān)雙工器264可以在下行鏈路時(shí)間間隔期間將所接收的RF信號從天線290傳遞到接收器250。對于FDD和TDD二者而言，雙工器/開關(guān)雙工器264可以將所接收的RF信號提供至接收器250。

在接收器250內(nèi)，所接收的RF信號可以被低噪聲放大器(LNA)252放大并且被濾波器254濾波，以獲得輸入RF信號。下變頻器(混頻器)256可以從RX LO信號發(fā)生器286接收輸入RF信號和RX LO信號。下變頻器256可以利用RX LO信號對輸入RF信號進(jìn)行下變頻，并提供下變頻的信號。下變頻的信號可以被放大器258放大，并且被RX基帶(低通)濾波器260進(jìn)一步濾波，以獲得模擬輸入信號。模擬輸入信號被提供給模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)262。ADC 262將模擬輸入信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號。數(shù)字輸出信號被提供給數(shù)據(jù)處理器/控制器210。

TX頻率合成器270可以包括TX鎖相環(huán)(PLL)272和VCO274。VCO 274可以以期望的頻率生成TX VCO信號。TX PLL 272可以從數(shù)據(jù)處理器/控制器210接收定時(shí)信息，并且生成用于VCO274的控制信號?？刂菩盘柨梢哉{(diào)整VCO 274的頻率和/或相位，以獲得用于TX VCO信號的期望頻率。TX頻率合成器270將TX VCO信號提供給TX LO信號發(fā)生器276。TX LO信號發(fā)生器可以基于從TX頻率合成器270接收到的TX VCO信號來生成TX LO信號。

RX頻率合成器280可以包括RX PLL 282和VCO 284。VCO284可以以期望的頻率生成RX VCO信號。RX PLL 282可以從數(shù)據(jù)處理器/控制器210接收定時(shí)信息，并生成用于VCO 284的控制信號。控制信號可以調(diào)整VCO 284的頻率和/或相位，以獲得用于RX VCO信號的期望頻率。RX頻率合成器280將RX VCO信號提供給RX LO信號發(fā)生器286。RX LO信號發(fā)生器可以基于從RX頻率合成器280接收到的RX VCO信號來生成RX LO信號。

LO信號發(fā)生器276、286可各自包括分頻器、緩沖器等。如果LO信號發(fā)生器276、286將由TX頻率合成器270和RX頻率合成器280提供的頻率分頻，則LO信號發(fā)生器276、286可被稱為分頻器。PLL 272、282可以各自包括相位/頻率檢測器、環(huán)路濾波器、電荷泵、分頻器等。每個(gè)VCO信號和每個(gè)LO信號可以是具有特定基頻的周期性信號。來自LO發(fā)生器276、286的TX LO信號和RX LO信號針對TDD可以具有相同的頻率，或者針對FDD可以具有不同的頻率。來自VCO 274、284的TX VCO信號和RX VCO信號(例如，針對TDD)可以具有相同的頻率，或者(例如，針對FDD或TDD)可以具有不同的頻率。

發(fā)射器220和接收器250中的信號的調(diào)節(jié)可以由放大器、濾波器、上變頻器、下變頻器等的一個(gè)或多個(gè)級來執(zhí)行。這些電路可以與圖2所示的配置不同地布置。此外，圖2中未示出的其他電路也可以用于調(diào)節(jié)發(fā)射器220和接收器250中的信號。例如，阻抗匹配電路可以位于PA 240的輸出處、LNA 252的輸入處、天線290與雙工器/開關(guān)雙工器264之間等。圖2中的一些電路也可以被省略。例如，可以省略濾波器238和/或?yàn)V波器254。收發(fā)器222的全部或一部分可以實(shí)現(xiàn)在一個(gè)或多個(gè)模擬集成電路(IC)、RF IC(RFIC)、混合信號IC等上。例如，發(fā)射器220中的TX基帶濾波器232到PA 240、接收器250中的LNA 252到RX基帶濾波器260、PLL272、282、VCO 274、284和LO信號發(fā)生器276、286可以實(shí)現(xiàn)在RFIC上。PA 240和其他可能的電路也可以實(shí)現(xiàn)在單獨(dú)的IC或電路模塊上。

數(shù)據(jù)處理器/控制器210可以執(zhí)行用于無線裝置的各種功能。例如，數(shù)據(jù)處理器/控制器210可以針對經(jīng)由發(fā)射器220發(fā)射的以及經(jīng)由接收器250接收的數(shù)據(jù)執(zhí)行處理。數(shù)據(jù)處理器/控制器210可以控制發(fā)射器220和接收器250內(nèi)的各種電路的操作。存儲(chǔ)器212和/或存儲(chǔ)器216可以存儲(chǔ)用于數(shù)據(jù)處理器/控制器210的程序代碼和數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器可以在數(shù)據(jù)處理器/控制器210內(nèi)部(例如，存儲(chǔ)器212)或在數(shù)據(jù)處理器/控制器210外部(例如，存儲(chǔ)器216)。存儲(chǔ)器可以被稱為計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。振蕩器214可以在特定頻率處生成VCO信號。時(shí)鐘發(fā)生器218可以從振蕩器214接收VCO信號，并且可以產(chǎn)生用于數(shù)據(jù)處理器/控制器210內(nèi)的各種模塊的時(shí)鐘信號。數(shù)據(jù)處理器/控制器210可以實(shí)現(xiàn)在一個(gè)或多個(gè)專用集成電路(ASIC)和/或其他IC上。

圖3示出了常規(guī)前饋ΔΣ調(diào)制器。ΔΣ調(diào)制器300被示出為使用其頻域功能塊?？梢允褂每梢岳缭跁r(shí)域中操作的部件來構(gòu)造調(diào)制器。ΔΣ調(diào)制器300可以用作例如RX鏈250中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)262。在一些實(shí)施例中，ΔΣ調(diào)制器300可以是TX PLL 272和/或RX PLL 282的部件。ΔΣ調(diào)制器300可以包括加法器302、310、積分器304、306、308、量化器312和前饋路徑314、316。

在操作中，ΔΣ調(diào)制器300接收模擬輸入信號U(z)并生成從量化器312產(chǎn)生的輸出V(z)。加法器310從輸入U(xiǎn)(z)和積分器304、306、308的輸出接收前饋路徑，以產(chǎn)生模擬輸出Y(z)。量化器312可以基于模擬輸出Y(z)產(chǎn)生數(shù)字輸出V(z)。在量化期間，量化器312可以添加不可忽略量的量化噪聲E(z)，其可以被整形，因此其不再是輸出信號的一部分。在說明性實(shí)施例中，例如，量化器312的輸出作為負(fù)反饋被發(fā)送回加法器302。隨著量化噪聲通過每個(gè)積分器304、306、308，量化噪聲移動(dòng)到較高頻率，超出用于采樣的期望的通帶。

前饋ΔΣ調(diào)制器300可以通過其積分器304-308的級聯(lián)來實(shí)現(xiàn)更高階的噪聲整形。在一個(gè)說明性實(shí)施例中，例如，ΔΣ調(diào)制器300通過使用三個(gè)積分器來實(shí)現(xiàn)三階噪聲整形，從而理想量化噪聲輸出呈三階形狀。這可以被概括為使用N(其中N≥1)個(gè)積分器實(shí)現(xiàn)N階噪聲整形。在一些實(shí)施例中，ΔΣ調(diào)制器300可以被配置用于使用N階積分器的N階噪聲整形，諸如當(dāng)N≥1，2≤N≤6時(shí)，以及如在說明性實(shí)施例中，其中N＝3。

以類似的方式，ΔΣ調(diào)制器300在使用四個(gè)運(yùn)算放大器(除了用于加法器310的一個(gè)運(yùn)算放大器之外，用于三個(gè)積分器中的每一個(gè)的一個(gè)運(yùn)算放大器)來實(shí)現(xiàn)三階噪聲整形。該關(guān)系可以被概括為使用類似拓?fù)涞摩う舱{(diào)制器300可以通過使用N+1階運(yùn)算放大器來實(shí)現(xiàn)N階噪聲整形。

應(yīng)當(dāng)注意，在框314、316處指示的“3”指的是每個(gè)相應(yīng)前饋路徑中的增益因子。例如，按比例前饋路徑314、316以3的增益增強(qiáng)信號。不同的實(shí)施例可以在一個(gè)或多個(gè)前饋路徑上包括不同的增益。在一些實(shí)施例中，增益的值可以基于由調(diào)制器使用的噪聲整形的階數(shù)。例如，實(shí)現(xiàn)四階噪聲整形的ΔΣ調(diào)制器可以在一個(gè)或多個(gè)前饋路徑中具有不同的值作為增益因子。

圖4示出了包括組合的積分器的常規(guī)前饋ΔΣ調(diào)制器。ΔΣ調(diào)制器400類似于ΔΣ調(diào)制器300，并且可以包括類似的部件，包括加法器402、積分器404、406和量化器420。ΔΣ調(diào)制器400可以類似地在其輸出中實(shí)現(xiàn)三階噪聲整形。

然而，ΔΣ調(diào)制器400包括組合的積分器430，其組合了加法器310和積分器308。組合的積分器430包括積分器408、加法器410、延遲路徑412、按比例的前饋增益413、417和微分路徑414、416和418。組合的積分器430使用單個(gè)運(yùn)算放大器執(zhí)行求和功能，以組合前饋路徑413-418和延遲路徑412以及408處的積分功能。與ΔΣ調(diào)制器300相比，ΔΣ調(diào)制器400使用較少的放大器，從而ΔΣ調(diào)制器400在僅使用N階運(yùn)算放大器時(shí)實(shí)現(xiàn)N階噪聲整形。

圖5示出了包括噪聲耦合的加法器的常規(guī)前饋ΔΣ調(diào)制器。ΔΣ調(diào)制器500類似于ΔΣ調(diào)制器300，并且可以包括頻域功能塊，諸如加法器502、量化器520、模擬環(huán)路濾波器530和噪聲耦合的加法器540。模擬環(huán)路濾波器530可以是功能塊，其包括基于期望的噪聲整形的階數(shù)的一個(gè)或多個(gè)積分器504、506。模擬濾波器530還包括前饋路徑508和加法器510。噪聲耦合的加法器540可以包括加法器510、512、514和延遲路徑516。在一些實(shí)施例中，加法器510、512可以被組合，從而單個(gè)加法器512另外地接收來自積分器504、506的輸出的前饋路徑。

在操作期間，噪聲耦合的加法器540可以在加法器514處從輸出信號提取量化噪聲，并將噪聲分量反饋至環(huán)路濾波器輸出。返回至濾波器的噪聲的反饋具有與通過積分器處理噪聲相同的效果，從而噪聲耦合的加法器540實(shí)現(xiàn)一階噪聲整形增強(qiáng)。在說明性實(shí)施例中，例如，ΔΣ調(diào)制器500通過實(shí)現(xiàn)來自積分器504、506的二階噪聲整形以及通過噪聲耦合的加法器540的一階噪聲整形來實(shí)現(xiàn)三階噪聲整形。

噪聲耦合的加法器540可以將反饋分量鏈接到用于加法器512的運(yùn)算放大器，從而噪聲耦合的加法器540使用單個(gè)運(yùn)算放大器。因此，ΔΣ調(diào)制器500可以使用N階運(yùn)算放大器來實(shí)現(xiàn)N階噪聲整形：針對N-1階積分器中的每一個(gè)使用一個(gè)，以及在噪聲耦合的加法器540中使用一個(gè)。

圖6示出了包括噪聲耦合的加法器和積分器的前饋ΔΣ調(diào)制器。ΔΣ調(diào)制器600類似于ΔΣ調(diào)制器300、400、500，并且包括用于模擬信號的類似的頻域功能部件。ΔΣ調(diào)制器600包括加法器602、積分器604、量化器620和噪聲耦合的求和器/積分器(NCSI)630。NCSI 630可以包括積分器606、加法器610、減法器617、延遲路徑612、前饋路徑614-616和延遲反饋路徑618。

NCSI 630包括從前饋路徑614-616接收輸入的加法器(adder)/求和器(summer)610。這可以包括來自輸入的微分路徑616、來自積分器604的輸出的微分路徑614以及來自積分器604的延遲路徑612。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)前饋路徑可以包括信號中的增益。在說明性實(shí)施例中，例如，微分路徑614包括增益因子615。在一些實(shí)施例中，加法器610可以從位于積分器604與NCSI 630之間的附加的積分器接收附加的前饋路徑。這些附加的積分器可以被ΔΣ調(diào)制器600使用以實(shí)現(xiàn)更高階的噪聲整形。這可以被概括為ΔΣ調(diào)制器600可以通過在積分器604與NCSI 630之間包括N-3階積分器來實(shí)現(xiàn)N階噪聲整形。在一個(gè)說明性實(shí)施例中，例如，ΔΣ調(diào)制器600可以在積分器604與NCSI 630之間使用零階積分器來實(shí)現(xiàn)3階噪聲整形。

NCSI 630包括來自減法器617的輸出的延遲反饋路徑618。與ΔΣ調(diào)制器500的噪聲耦合的加法器530不同，NCSI包括修改加法器610的輸出的積分器。因此，由減法器617提取的量化噪聲不處于與由加法器610接收的其它值相同的狀態(tài)。因此，延遲反饋路徑618從積分器606的輸出提取量化噪聲。延遲反饋路徑618允許加法器610的輸出進(jìn)行噪聲耦合，并且向NCSI的噪聲整形輸出添加額外的階數(shù)。在一個(gè)說明性實(shí)施例中，例如，由于積分器606和加法器610通過延遲反饋路徑618噪聲耦合，NCSI 630實(shí)現(xiàn)二階噪聲整形。NCSI 630可以包括用于積分器606和加法器610二者的單個(gè)運(yùn)算放大器。

圖7示出了包括噪聲耦合的加法器和積分器的前饋ΔΣ調(diào)制器的另一實(shí)施例。ΔΣ調(diào)制器700類似于ΔΣ調(diào)制器600，并且類似地包括加法器702、積分器704、量化器720和噪聲耦合的求和器/積分器(NCSI)730。NCSI類似地包括積分器706、加法器/減法器710、延遲路徑712和前饋路徑714-716。NCSI還包括反饋延遲路徑717、718。

NCSI 730以與NCSI 630類似的方式運(yùn)行，因?yàn)榧臃ㄆ?10可以組合前饋和延遲路徑712-716，以提供來自在前積分器704的噪聲調(diào)制。通過包括積分器706的延遲積分輸出和包括量化噪聲的來自量化器720的延遲輸出，加法器/減法器710還可以包括高階噪聲整形，加法器/減法器710在產(chǎn)生其輸出之前減去該量化噪聲。因此，延遲反饋路徑717-718可以等效于包括在NCSI 630中的延遲反饋路徑618中的值。然而，NCSI 730可以在不使用附加的減法器617的情況下產(chǎn)生該結(jié)果，使用單個(gè)加法器/減法器710來執(zhí)行NCSI 730內(nèi)所有的信號組合功能。

如將關(guān)于圖8更詳細(xì)地討論，NCSI 730因此可以包括用于積分器706和加法器710二者的單個(gè)運(yùn)算放大器。因此，NCSI 730可以被設(shè)計(jì)為使得其僅使用一個(gè)運(yùn)算放大器來實(shí)現(xiàn)。因此，使用NCSI730的ΔΣ調(diào)制器700可以在使用N-1階運(yùn)算放大器時(shí)實(shí)現(xiàn)N階噪聲整形：針對在NCSI 730之前的每個(gè)積分器的一個(gè)運(yùn)算放大器(其將提供N-2階的噪聲整形)，以及NCSI 730中用以提供二階噪聲整形的單個(gè)運(yùn)算放大器。

圖8示出了包括噪聲耦合的加法器和積分器的前饋ΔΣ調(diào)制器的電路實(shí)現(xiàn)。ΔΣ調(diào)制器800可以是ΔΣ調(diào)制器700的電路實(shí)現(xiàn)，并且包括輸入模擬信號的時(shí)域調(diào)制以產(chǎn)生噪聲整形結(jié)果。說明性實(shí)施例例如基于模擬輸入信號U(z)來從量化器820產(chǎn)生三階噪聲整形數(shù)字輸出信號V(z)。ΔΣ調(diào)制器800包括積分器804、量化器820和噪聲耦合的求和器/積分器(NCSI)830。積分器804包括運(yùn)算放大器802和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)822。NCSI 830包括運(yùn)算放大器803、模擬延遲電路806、808、數(shù)字延遲電路816、818和DAC 824、826。

ΔΣ調(diào)制器800包括多個(gè)開關(guān)，其基于控制時(shí)鐘信號的相位而閉合。在一個(gè)說明性實(shí)施例中，例如，具有“Φ₁”符號的開關(guān)在時(shí)鐘相位Φ₁處閉合。量化器820可以在時(shí)鐘相位的下降沿上產(chǎn)生輸出。例如，量化器820可以在時(shí)鐘相位Φ₂的下降沿處產(chǎn)生數(shù)字輸出。類似地，特定路徑可以基于電路內(nèi)的特定時(shí)鐘相位和延遲來進(jìn)行操作。例如，在由量化器820完成的采樣的結(jié)束與由運(yùn)算放大器802、803完成的積分的結(jié)束之間存在一個(gè)時(shí)鐘周期延遲。

可以實(shí)現(xiàn)ΔΣ調(diào)制器800，從而例如加法器702的某些頻域部件在不使用運(yùn)算放大器的情況下實(shí)現(xiàn)；更確切地說，通過經(jīng)由定時(shí)開關(guān)的連接來實(shí)現(xiàn)相同的功能。例如，加法器功能被包括在積分器804內(nèi)，其中輸入信號和(經(jīng)由DAC 822)轉(zhuǎn)換的輸出信號在運(yùn)算放大器802的負(fù)輸入處組合。DAC 822、824、826可以是單位或多位轉(zhuǎn)換器，其將由量化器820產(chǎn)生的輸出數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為分別由積分器803和NCSI 830中的其它部件使用的模擬信號。

可以經(jīng)由在特定時(shí)鐘相位處的積分器804和NCSI 830之間的連接來實(shí)現(xiàn)前饋路徑714-716。例如，前饋路徑714-716在Φ₂開關(guān)之前經(jīng)由電容器連接到NCSI 830中的加法器的輸入?？梢孕薷倪@些電容器的尺寸以反映每個(gè)前饋路徑中的增益。例如，2C電容器反映增益因子715。在其他實(shí)施例中，前饋路徑714和其他前饋路徑可以被配置為具有輸入到加法器710中的不同增益。

延遲電路806、808、816、818可以包括模擬z^-1電路806、數(shù)字z^-1電路816、818和模擬z^-2電路808。模擬延遲電路806、808可以進(jìn)行操作以起到如延遲反饋路徑717的功能?？梢允褂脭?shù)字觸發(fā)器(DFF)來實(shí)現(xiàn)數(shù)字延遲電路816、818，并且數(shù)字延遲電路816、818可以進(jìn)行操作以起到如延遲反饋路徑718的功能，將數(shù)字輸出信號(通過電路816)延遲一個(gè)或(通過電路816、818的級聯(lián))延遲兩個(gè)時(shí)鐘周期。前饋路徑全部連接到運(yùn)算放大器803的輸入，運(yùn)算放大器803用作NCSI 830的加法器。運(yùn)算放大器803還可以根據(jù)操作中的路徑從其作為加法器的功能交替其功能以用作積分器。

如說明性實(shí)施例所示，ΔΣ調(diào)制器800可以在使用兩個(gè)運(yùn)算放大器802-803時(shí)實(shí)現(xiàn)三階噪聲整形。附加的積分器(其使用類似于積分器804的電路實(shí)現(xiàn))可以被配置為在積分器804與NCSI 830之間進(jìn)行操作，以實(shí)現(xiàn)用于V(z)處的數(shù)字輸出的更高階噪聲整形。

圖9示出了使用包括噪聲耦合的加法器和積分器的前饋ΔΣ調(diào)制器來處理信號的示例性方法。調(diào)制器600、700、800可以實(shí)現(xiàn)方法900，例如以便根據(jù)輸入模擬信號產(chǎn)生數(shù)字輸出。

方法900開始于步驟902并進(jìn)行到步驟904，其中加法器702接收來自量化器720的反饋信號和輸入信號U(z)。在一些實(shí)施例中，反饋信號是從反饋路徑中的DAC接收的經(jīng)轉(zhuǎn)換的模擬信號。在一些實(shí)施例中，反饋信號可以是輸出信號V(z)。

在步驟906中，積分器704可以接收加法器702的輸出。在一些實(shí)施例中，加法器/減法器702的輸出可以是量化噪聲的符號化的量。在一些實(shí)施例中，加法器/減法器702可以輸出量化噪聲的絕對值。

在步驟907中，噪聲耦合的求和器/積分器(NCSI)730中的加法器710可以接收多個(gè)輸入信號。這些輸入信號可以包括來自積分器704的微分路徑714、來自積分器704的輸出的延遲路徑712以及來自積分器706的輸出的延遲反饋路徑717。在一些實(shí)施例中，前饋路徑可以包括增益因子，諸如用于微分路徑714的增益因子715。

在一方面，調(diào)制器600、700、800可以包括來自輸入U(xiǎn)(z)的第二微分路徑716。在這種情況下，NCSI 730中的加法器710可以在步驟908中接收第二微分路徑716。在另一方面，調(diào)制器600、700、800可以包括在積分器704與NCSI 730之間的附加的積分器。在這種情況下，加法器710可以在步驟909中從每個(gè)附加的積分器的輸出接收附加的微分路徑。

在步驟910中，積分器706接收加法器710的輸出。在一些實(shí)施例中，加法器710的輸出可以包括將量化噪聲E(z)移位到用在量化器720中的期望通帶之外的較高頻率的噪聲整形信號。

在步驟912中，量化器720接收積分器706的輸出。在一些實(shí)施例中，積分器706的輸出信號是包括整形為N階的量化噪聲的模擬信號。在圖7中，例如，積分器706可以輸出包括三階整形量化噪聲的模擬信號Y(z)，其中絕大多數(shù)的量化噪聲處于量化器720中使用的通帶之外的頻率處。

在步驟914中，量化器720可以基于在步驟912處從積分器706接收到的輸入信號Y(z)來產(chǎn)生輸出信號。在一些實(shí)施例中，量化器720可以包括通帶，其將通帶內(nèi)的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字符號或信號。在一些實(shí)施例中，量化器720可以在產(chǎn)生數(shù)字信號時(shí)注入不可忽略量的量化噪聲E(z)。在一些實(shí)施例中，在步驟915中，量化器720還可以將輸出V(z)經(jīng)由延遲反饋路徑718發(fā)送到加法器710，并且發(fā)送到加法器702。在這樣的實(shí)施例中，反饋路徑上的DAC可以將輸出信號從數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。

通過反饋和噪聲整形，隨著時(shí)間推移，由量化器720產(chǎn)生的輸出信號V(z)包括很少的量化噪聲，因?yàn)榇蟛糠至炕肼曇呀?jīng)被整形至量化器720中使用的通帶之外。一旦量化器產(chǎn)生輸出信號V(z)，該方法可以在步驟916結(jié)束。

應(yīng)當(dāng)理解，所公開的處理/流程圖中的步驟的特定順序或?qū)哟问鞘纠苑椒ǖ恼f明?；谠O(shè)計(jì)偏好，應(yīng)當(dāng)理解，可以重新排列處理/流程圖中的步驟的特定順序或?qū)哟巍４送?，可以組合或省略一些步驟。所附的方法權(quán)利要求以樣本順序呈現(xiàn)各個(gè)步驟的要素，并且不意味著限于所給出的特定順序或?qū)哟巍?/p>

提供先前說明以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本文中所描述的各種方面。對這些方面的各種變型對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的，并且本文中定義的一般原理可以應(yīng)用于其他方面。因此，權(quán)利要求并不旨在限于本文中所示的方面，而是符合與語言權(quán)利要求一致的全部范圍，其中對單數(shù)形式的要素的引用不旨在表示“一個(gè)且僅一個(gè)”，而是“一個(gè)或多個(gè)”，除非具體地如此陳述。詞語“示例性”在本文中用于表示“用作示例、實(shí)例或說明”。本文中描述為“示例性”的任何方面不一定解釋為優(yōu)選或優(yōu)于其它方面。除非另有特別說明，術(shù)語“一些”是指一個(gè)或多個(gè)。諸如“A、B或C中的至少一個(gè)”、“A、B和C中的至少一個(gè)”和“A、B、C或其任何組合”的組合包括A、B、和/或C的任意組合，并且可以包括多個(gè)A、多個(gè)B或多個(gè)C。具體地，諸如“A、B或C中的至少一個(gè)”、“A、B和C中的至少一個(gè)”和“A、B、C或其任何組合”的組合可以為僅A、僅B、僅C、A和B、A和C、B和C或A和B和C，其中任何這樣的組合可以包含A、B或C中的一個(gè)或多個(gè)成員。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知或以后知道的遍及本公開描述的各個(gè)方面的元素的所有結(jié)構(gòu)和功能等同物明確地通過引用并入本文中并且旨在被權(quán)利要求所涵蓋。此外，本文中公開的內(nèi)容不旨在獻(xiàn)給公眾，而不管這樣的公開是否在權(quán)利要求中明確地陳述。除非使用短語“用于......的裝置”來明確地?cái)⑹鲆?，否則不將權(quán)利要求要素解釋為裝置加功能。