一種改進(jìn)型的sigma-delta調(diào)制器及其操作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及小數(shù)分頻頻率綜合器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于頻率綜合器量化噪 聲整形的sigma-delta調(diào)制器及其操作方法。
【背景技術(shù)】 [0002]
[0003] 頻率合成技術(shù)是指講一個(gè)高密度和高穩(wěn)定度的標(biāo)準(zhǔn)參考頻率，經(jīng)過適當(dāng)?shù)男盘?hào)處 理，最終產(chǎn)生一系列具有同樣精確度和穩(wěn)定度的離散頻率的技術(shù)。頻率綜合器是射頻接收 電路的核心部件，其性能會(huì)極大地影響接收機(jī)性能和系統(tǒng)通信質(zhì)量。傳統(tǒng)的頻率綜合器 輸出頻率與參考頻率有：fv。。=N*fMf，由于分頻比N是整數(shù)，頻率綜合器的頻率分辨率為 參考頻率fMf。為了提高輸出頻率的分辨率就要減小參考頻率，但結(jié)果導(dǎo)致轉(zhuǎn)換時(shí)間的延 長(zhǎng)。因此，在鎖相環(huán)頻率綜合器中高鑒相頻率和高分辨率的矛盾異常突出。小數(shù)頻率合成 器是在參考頻率不變的情況下，實(shí)現(xiàn)比任何單環(huán)整數(shù)頻率合成器更小的步進(jìn)，從而解決了 高鑒相頻率和高分辨率的矛盾。但小數(shù)頻率合成器的瞬時(shí)頻率與平均頻率不同，雜散問題 比較嚴(yán)重，國(guó)內(nèi)外通過研究提出了多種技術(shù)方法，其中應(yīng)用較多的是模擬相位內(nèi)插技術(shù)和 sigma-delta調(diào)制技術(shù)。其中，sigma-delta調(diào)制技術(shù)由于具有便于集成、設(shè)計(jì)靈活、極高的 雜散抑制等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛的應(yīng)用。
[0004] Sigma-delta調(diào)制技術(shù)來自高分辨率的A/D、D/A變換器中的過取樣 sigma-delta轉(zhuǎn)換技術(shù)，其工作原理為：利用經(jīng)典自動(dòng)控制理論中負(fù)反饋概念，通過反饋環(huán) 來提高粗糙量化器的有效分辨率并整形其量化噪聲。在對(duì)信號(hào)進(jìn)行過取樣后，噪聲功率譜 幅度降低，并通過一個(gè)對(duì)輸入呈低通對(duì)量化噪聲呈高通的噪聲整形器，將量化噪聲功率的 絕大部分移到信號(hào)頻帶之外，從而可通過濾波有效地抑制噪聲。傳統(tǒng)小數(shù)頻率合成器提 高了分頻器的分辨率，但同時(shí)給環(huán)路輸出帶來了信噪比降低、輸出頻率的相位擾動(dòng)增加等 問題。為了獲得良好的頻率輸出，sigma-delta調(diào)制概念被引入小數(shù)頻率合成器設(shè)計(jì)中。 Sigma-delta小數(shù)頻率合成器是在傳統(tǒng)的整數(shù)數(shù)字式分頻的基礎(chǔ)上，通過數(shù)字累加器的不 斷溢出來控制程序分頻器的分頻比的一種工作模式，從而獲得所需要的高質(zhì)量的小數(shù)平均 頻率輸出。
[0005] Sigma-delta調(diào)制這一特性被很好地用于小數(shù)頻率合成器雜散的消除。在小數(shù)頻 率合成器工作過程中，由于其平均工作頻率與瞬時(shí)頻率總不相同，鑒相器會(huì)產(chǎn)生周期性鋸 齒波相位誤差。利用sigma-delta調(diào)制器的傳輸函數(shù)特性，能將其能量變換到高頻端，再利 用鎖相環(huán)路本身固有的低通濾波作用濾除掉噪聲。這個(gè)方法有效地消除了由于累加器量化 誤差產(chǎn)生的小數(shù)分頻雜散，從而提高了小數(shù)頻率合成器的頻譜純度。Sigma-delta調(diào)制技術(shù) 作為一種采用較簡(jiǎn)單的電路結(jié)構(gòu)及低成本來獲得高的頻率分辨率的方法，已經(jīng)成為一種流 行的技術(shù)。
[0006] -種傳統(tǒng)的sigma-delta調(diào)制器結(jié)構(gòu)如圖2所示。傳統(tǒng)的sigma-delta調(diào)制器的 輸入端為直流信號(hào)K，當(dāng)調(diào)制器對(duì)鎖相環(huán)噪聲進(jìn)行整形時(shí)，其整形效果決定于輸入信號(hào)K， 這就造成sigma-delta調(diào)制器對(duì)有些某些輸入信號(hào)K整形效果不佳，不能滿足高性能通信 系統(tǒng)的要求。
[0007] 為了解決上述sigma-delta調(diào)制器存在的缺陷，本發(fā)明的主要目的在于提供一種 改進(jìn)型的sigma-delta調(diào)制器及其操作方法，其使輸入信號(hào)不再是直流，而使整形效果大 大提商。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為了解決傳統(tǒng)的sigma-delta調(diào)制器對(duì)有些某些輸入信號(hào)K整形效果不佳，不能 滿足高性能通信系統(tǒng)的要求的缺陷，本發(fā)明提出了一種改進(jìn)型sigma-delta調(diào)制器，如圖1 所示，包括：
[0009]第一累加器單元模塊（si)，包括第一累加器單元（100)、第一加法器、第一鎖存器 (101)，第一累加器單兀（100)包括第一輸入端（xl)和第二輸入端（yl)、信號(hào)輸出端（01) 以及進(jìn)位輸出端（cl)，第一加法器用于對(duì)第一累加器單元（100)的進(jìn)位輸出端（cl)的輸出 信號(hào)和第二加法器的輸出信號(hào)進(jìn)行相加并輸出控制信號(hào)，第一鎖存器（101)用于對(duì)于第一 累加器單元（100)的信號(hào)輸出端（01)的輸出信號(hào)進(jìn)行鎖存和延遲并輸入到所述第一累加 器單元（100)的第二輸入端（yl)，其中，第一累加器單元（100)的信號(hào)輸出端（01)的輸出 信號(hào)輸出到第二累加器單兀（200)的第一輸入端（x2);
[0010] 至少一個(gè)累加器級(jí)聯(lián)單元模塊，包括第二累加器單元（200)、第二加法器、第三加 法器、第二鎖存器（201)、第三鎖存器（203)，第二累加器單元（200)包括第一輸入端（x2) 和第二輸入端（y2)、信號(hào)輸出端（02)以及進(jìn)位輸出端（c2)，第二加法器用于對(duì)第三加法器 輸出信號(hào)及第三加法器輸出信號(hào)經(jīng)過鎖存后的信號(hào)進(jìn)行相加，并輸出到所述第一加法器， 第三加法器用于對(duì)第二累加器單元（200)的進(jìn)位輸出端（c2)的輸出信號(hào)輸出到所述第二 加法器及第三鎖存器（203)，第二鎖存器（201)用于對(duì)于第二累加器單元（200)的信號(hào)輸 出端（02)的輸出信號(hào)進(jìn)行鎖存和延遲并輸入到所述第二累加器單元（200)的第二輸入端 (y2)，第三鎖存器用于對(duì)所述第三加法器的輸出信號(hào)進(jìn)行鎖存和延遲并輸出到所述第二加 法器；
[0011] 其特征在于，所述第一累加器單兀（100)的第一輸入端（xl)的輸入信號(hào)包括直流 信號(hào)和微擾信號(hào)。
[0012] 本發(fā)明還提供了一種改進(jìn)型sigma-delta調(diào)制器的操作方法，包括如下步驟：
[0013] 將直流信號(hào)和微擾信號(hào)提供給所述第一累加器單兀（100)的第一輸入端（xl);
[0014] 將所述第一累加器單元（100)的第一輸入端（xl)的輸入信號(hào)與所述第一累加器 單元（100)的第二輸入端（yl)的輸入信號(hào)進(jìn)行累加并輸入到第二累加器單元（200)的第 一輸入端（xl);
[0015] 將所述第二累加器單元（200)的第一輸入端（x2)的輸入信號(hào)與所述第二累加器 單元（200)的第二輸入端（y2)的輸入信號(hào)進(jìn)行累加；
[0016] 將所述第二累加器單元（200)的進(jìn)位輸出端（c2)的輸出信號(hào)與第二累加器單元 (200)的進(jìn)位輸出端（c2)的輸出信號(hào)經(jīng)過鎖存的信號(hào)相加，并輸出到第一加法器的輸入 端；
[0017] 將第一累加器單元（100)的進(jìn)位輸出端（cl)的輸出信號(hào)與第二加法器的輸出端 信號(hào)相加，并輸出控制信號(hào)。
[0018] 本發(fā)明提供的這種改進(jìn)型Sigma-delta調(diào)制器操作方法，通過在第一級(jí)累加器的 輸入端x加入微擾信號(hào)，達(dá)到比傳統(tǒng)Sigma-delta調(diào)制器操作方法更好的噪聲整形效果。
【附圖說明】
[0019] 通過閱讀參照以下附圖所作的對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它 特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：
[0020] 圖1是根據(jù)本發(fā)明提出的sigma-delta調(diào)制器及其操作方法的某一實(shí)施例的電路 結(jié)構(gòu)圖；
[0021] 圖2是根據(jù)傳統(tǒng)的sigma-delta調(diào)制器的操作方法的某一實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0022] 圖3輸入K= 65536時(shí)，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)和本發(fā)明對(duì)噪聲的整形對(duì)比是傳統(tǒng)sigma-delta 調(diào)制方法與本發(fā)明在輸入信號(hào)K= 65536時(shí)，對(duì)噪聲整形效果的對(duì)比。 具體實(shí)施方案
[0023] 以下詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。通過參考附圖描 述的實(shí)施