[發明專利]一種新型的MASH結構SigmaDelta調制器

在審

• 申請號: 201711313101.4
• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN107911121A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 戈立軍;趙瀾
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 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

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，涉及一種改進MASH結構的Sigma Delta調制器。

背景技術

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

MASH架構的sigma delta調制器模型將2階之內沒有穩定性問題的單環sigma delta調制器架構進行兩級或多級級聯從而得到一個高階的sigma delta調制器架構，此架構的sigma delta調制器將上一級產生的量化噪聲結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。通過多級級聯架構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都采用穩定的一階或者二階架構，這樣它既可以有效的避免不穩定現象的出現，同時對最后一級的量化噪聲進行高階整形又可以實現高階的噪聲整形效果。

根據文獻，傳統的四階兩級MASH結構由上下兩級組成，第一級和第二級分別在前饋結構和反饋結構的基礎上利用積分器級聯而構成，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構消除，而對第二級的量化噪聲進行了四階整形。但是傳統的MASH結構性能并沒有得到最優化，且第一級整形結構中數字濾波器存在較多的延時單元造成了資源浪費。

發明內容

本發明的目的是針對傳統四階兩級MASH結構在量化噪聲整形性能方面出現的不足，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，降低了第一級數字濾波器結構實現以及級間實現的復雜度。

傳統的MASH結構第二級輸入由量化器輸出與輸入做減得到，在新的MASH結構中，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，簡化了級間結構。并在第二級結構中加入了兩個前饋結構，簡化了第一級結構中的濾波器結構，減少兩個時延單位，從電路實現的角度降低了結構復雜度。通過對結構的分析，新得四階兩級MASH結構進一步提高噪聲整形效果，具有更簡單的結構實現。

附圖說明

為了更清楚的說明發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術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明的一個實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造勞動性的前提下，還可以根據附圖獲得其他的附圖。

圖1是傳統MASH結構原理圖；

圖2是本發明改進的MASH結構原理圖；

圖3是本發明改進MASH結構的PSD圖；

圖4是本發明改進與傳統四階兩級MASH結構的SQNR對比圖；

具體實施方式

級聯結構將前一級的量化器輸出與輸入做差再注入下一級環路來處理。在圖1中，Lsi表示為第i級信號的環路濾波器，Lni表示第i級噪聲的環路濾波器，H_i表示第i級的數字濾波器。這個結構整體的輸入輸出關系為：

Y＝STF₁X+(H₁NTF₁-H₂STF₂)E₁+H₂NTF₂E₂(1)

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

Y＝STF_iX+NTF₁NTF₂E₂(2)

且傳統級聯結構的總體輸出可以表示為：

Y(z)＝X(z)+(1-z^-1)^LE(z)(3)