[發(fā)明專利]一種新型的MASH結(jié)構(gòu)SigmaDelta調(diào)制器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711313101.4
• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN107911121A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 戈立軍;趙瀾
• 申請（專利權(quán)）人: 天津工業(yè)大學
• 主分類號: H03M3/00
• 分類號: H03M3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種改進MASH結(jié)構(gòu)的Sigma Delta調(diào)制器。

背景技術(shù)

同結(jié)構(gòu)的ADC有著不同的優(yōu)點與缺點，其中∑Δ調(diào)制器憑借其過采樣和噪聲整形技術(shù)所能達成的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與數(shù)字信號處理的結(jié)合來更好的降低量化噪聲對有用信號的影響。經(jīng)前人工作可知，可以通過使用多比特量化或增加調(diào)制器的階數(shù)來提高精度。但是考慮到高階sigma delta調(diào)制器是一個非線性的反饋系統(tǒng)，三階之后具有系統(tǒng)不穩(wěn)定問題。一種被稱為多級噪聲整形(multi-stage noise shaping，MASH)架構(gòu)的sigma delta調(diào)制器模型被提出，圖一為MASH架構(gòu)sigma delta ADC的通用結(jié)構(gòu)框圖。

MASH架構(gòu)的sigma delta調(diào)制器模型將2階之內(nèi)沒有穩(wěn)定性問題的單環(huán)sigma delta調(diào)制器架構(gòu)進行兩級或多級級聯(lián)從而得到一個高階的sigma delta調(diào)制器架構(gòu)，此架構(gòu)的sigma delta調(diào)制器將上一級產(chǎn)生的量化噪聲結(jié)果作為下一級的輸入來達到很好地消除前一級的量化噪聲的目的。通過多級級聯(lián)架構(gòu)抵消掉除最后一級以外的所有量化噪聲。而且對于每一級來說其架構(gòu)都采用穩(wěn)定的一階或者二階架構(gòu)，這樣它既可以有效的避免不穩(wěn)定現(xiàn)象的出現(xiàn)，同時對最后一級的量化噪聲進行高階整形又可以實現(xiàn)高階的噪聲整形效果。

根據(jù)文獻，傳統(tǒng)的四階兩級MASH結(jié)構(gòu)由上下兩級組成，第一級和第二級分別在前饋結(jié)構(gòu)和反饋結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上利用積分器級聯(lián)而構(gòu)成，最后的輸出是將提取的一級噪聲作為第二級的輸入并最終被結(jié)構(gòu)消除，而對第二級的量化噪聲進行了四階整形。但是傳統(tǒng)的MASH結(jié)構(gòu)性能并沒有得到最優(yōu)化，且第一級整形結(jié)構(gòu)中數(shù)字濾波器存在較多的延時單元造成了資源浪費。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對傳統(tǒng)四階兩級MASH結(jié)構(gòu)在量化噪聲整形性能方面出現(xiàn)的不足，改進第二級輸入方式并且添加兩個前饋，提高了噪聲整形性能，降低了第一級數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)實現(xiàn)以及級間實現(xiàn)的復雜度。

傳統(tǒng)的MASH結(jié)構(gòu)第二級輸入由量化器輸出與輸入做減得到，在新的MASH結(jié)構(gòu)中，將第二級的輸入方式改進為有用信號與第一個積分器的輸出疊加并減去第二個積分器的輸出，避免了呈溫度計編碼的量化器輸出，簡化了級間結(jié)構(gòu)。并在第二級結(jié)構(gòu)中加入了兩個前饋結(jié)構(gòu)，簡化了第一級結(jié)構(gòu)中的濾波器結(jié)構(gòu)，減少兩個時延單位，從電路實現(xiàn)的角度降低了結(jié)構(gòu)復雜度。通過對結(jié)構(gòu)的分析，新得四階兩級MASH結(jié)構(gòu)進一步提高噪聲整形效果，具有更簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。

附圖說明

為了更清楚的說明發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一個實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造勞動性的前提下，還可以根據(jù)附圖獲得其他的附圖。

圖1是傳統(tǒng)MASH結(jié)構(gòu)原理圖；

圖2是本發(fā)明改進的MASH結(jié)構(gòu)原理圖；

圖3是本發(fā)明改進MASH結(jié)構(gòu)的PSD圖；

圖4是本發(fā)明改進與傳統(tǒng)四階兩級MASH結(jié)構(gòu)的SQNR對比圖；

具體實施方式

級聯(lián)結(jié)構(gòu)將前一級的量化器輸出與輸入做差再注入下一級環(huán)路來處理。在圖1中，Lsi表示為第i級信號的環(huán)路濾波器，Lni表示第i級噪聲的環(huán)路濾波器，H_i表示第i級的數(shù)字濾波器。這個結(jié)構(gòu)整體的輸入輸出關(guān)系為：

Y＝STF₁X+(H₁NTF₁-H₂STF₂)E₁+H₂NTF₂E₂(1)

其中STF_i表示信號的傳遞函數(shù)，NTF_i和E_i分別為噪聲傳遞函數(shù)和第i級的量化誤差。為了消除第一級的量化誤差，只需選擇適當?shù)臄?shù)字濾波器H_i，使其滿足H₁＝STF₂和H₂＝NTF₁，這樣在式(1)中的輸入和輸出關(guān)系就變?yōu)椋?/p>

Y＝STF_iX+NTF₁NTF₂E₂(2)

且傳統(tǒng)級聯(lián)結(jié)構(gòu)的總體輸出可以表示為：

Y(z)＝X(z)+(1-z^-1)^LE(z)(3)