[发明专利]∑－△调制器

说明书

发明领域

本发明涉及根据权利要求1和11所述的一种∑-Δ调制器，以及根据权利要求13和14所述的一种∑-Δ调制器的应用。

发明背景

信号转换或调制已经成为覆盖几种不同技术的范围有些宽广的学科，上述的每一种技术都具有基本上不同的功能和性能。这些技术当中的一种就是∑-Δ概念。由于∑-Δ概念基本上具有微分的和积分的线性并且具有十分简单的基本体系结构，使得它在许多用途上非常有吸引力。而且，这种概念涉及在信号处理频带以内、特别是信号处理频带以外，处理噪声分布的或多或少精细的技术。

∑-Δ转换器已经日益普及，特别是在音频应用领域内。

然而，∑-Δ调制器的一个问题是，难以满足对高分辨率、高动态范围和低噪声的日益增长的要求。由此导致技术开发集中在∑-Δ概念的的十分复杂的演变上，例如高阶反馈环路以及多位反馈。伴随着这种普遍采用的技术、特别是多位技术的一个问题就是，它损害了例如线性度，使得这种技术难以适用于高速反馈环路，除非对多位反馈信号进行非常细心的匹配。再回到高阶∑-Δ转换器的问题上来，其基本技术涉及在不损害线性度的前提下，使信号频带的范围内信号噪声最小。然而一个严重的问题是，转换器的噪声随着动态范围的增加而增加，因而直接的响应就是增加转换器的阶数。

本发明的一个目标就是，保持∑-Δ转换器的各项有利的特征，与此同时，降低主要噪声。

本发明概述

若如权利要求1所述，Δ为差分适应于输入和/或输出信号，就能实现一种优选∑-Δ调制器。因此，当噪声成为最重要的问题时，根据本发明的∑-Δ转换器可提供非常低的噪声性能。当将Δ的数值适应于输入和/或输出信号时，Δ可以最小化到实际输入，并且不仅最小化到动态范围的最坏情况。

基本上，由于本发明引入了一个非固定的Δ数值，及其导致的可变的量化噪声，所以本发明在∑-Δ转换器的领域中引入了一种新方法。在需要大的动态范围的情况下，即使量化噪声相当高，它仍然是可以接受的。

另一方面，若信号电平很低，则为了降低量化噪声，可以降低量化电平Δ。

本发明的一个基本方法就是，低的信号电平变化隐含着对低噪声的非常严格的要求，而由于有用信号掩盖了噪声，所以输入信号电平的显著变化可以降低对低噪声的要求。

应当引起注意的是，总的RMS噪声是Δ数值，即反馈调制环路的量化电平的一个函数，因而，Δ对输入信号的适应将降低所引起的噪声。

还应当引起注意的是，本发明的技术基本上在整个动态范围内都能提供线性度。

特别是，应当引起注意的是，根据本发明的一个1阶1位∑-Δ转换器能像规则的1位转换器那样保持线性度，同时仍然获得可变的范围。

还应当引起注意的是，在∑-Δ调制器中的Δ表示在反馈环路中的模拟的量化步进大小。

根据本发明，Δ定义了∑-Δ转换器中的模拟反馈的模拟的步进大小。

若如权利要求2所述，基于输入和/或输出信号的一个测量周期(MP)的测量结果来建立Δ，就能实现本发明的一个更加有利的优选实施例。

当在一个周期上进行测量时，就就能实现可靠的调制器的概念。当然，测量周期应当适应于关于输入信号的形式和内容的知识。在一个例如GSM那样的移动通信系统中，这个周期可以例如等于一个TDMA时隙的长度，即，典型地大于1ms，而基带则处于200-1000kbit/s的量级之中。

当在一段时间内，将Δ适应于输入信号的变化时，例如，若该信号显著地发生变化，则有可能保持高的Δ，同时令因饱和而产生的失真保持低的数值。相应地，当希望小的信号变化时，Δ可以保持低的数值，由此以一种简单的方式使量化噪声显著地最小化。

若如权利要求3所述，输入和/或输出信号的所述测量周期(MP)是固定的，就能实现本发明的一个更加有利的实施例。

如权利要求4所述，输入和/或输出信号的所述测量周期(MP)为577μs，对应于在GSM系统中的一个TDMA时隙，就能实现本发明的一个更加有利的实施例。

应当引起注意的是，对于用编码方法建立的一组有些保守的信号来说，此项技术是非常有吸引力的。因此，GSM在一段相当长的时间内是保守的，并且根据本发明的∑-Δ调制器可以容易地适应于并且有利地应用于各种GSM系统之中。

如权利要求5所述，上一个时隙的功率电平是一项测量参数，就能实现本发明的一个更加有利的实施例。

特别是，因为在GSM系统中，一个时隙的功率电平通常差不多保持恒定。