[发明专利]一种改进型的sigma-delta调制器及其操作方法

说明书

本发明公布了一种改进的用于小数频率综合器的sigma‑delta调制器及其操作方法。电路部分包括：第一累加器单元模块、累加器级联单元模块。本发明提供的调制器操作方法与传统的调制器操作方法相比，主要不同之处在于：本发明的第一累加器单元模块的第一累加器单元的第一输入端信号由直流信号与微扰信号两部分组成。本发明通过对第一输入端信号的改进，其对噪声的整形效果高于传统的sigma‑delta调制器。

技术领域

本发明涉及小数分频频率综合器技术领域，特别涉及一种用于频率综合器量化噪声整形的sigma-delta调制器及其操作方法。

背景技术

频率合成技术是指讲一个高密度和高稳定度的标准参考频率，经过适当的信号处理，最终产生一系列具有同样精确度和稳定度的离散频率的技术。频率综合器是射频接收电路的核心部件，其性能会极大地影响接收机性能和系统通信质量。传统的频率综合器输出频率与参考频率有：f_vco＝N*f_ref，由于分频比N是整数，频率综合器的频率分辨率为参考频率f_ref。为了提高输出频率的分辨率就要减小参考频率，但结果导致转换时间的延长。因此，在锁相环频率综合器中高鉴相频率和高分辨率的矛盾异常突出。小数频率合成器是在参考频率不变的情况下，实现比任何单环整数频率合成器更小的步进，从而解决了高鉴相频率和高分辨率的矛盾。但小数频率合成器的瞬时频率与平均频率不同，杂散问题比较严重，国内外通过研究提出了多种技术方法，其中应用较多的是模拟相位内插技术和sigma-delta调制技术。其中，sigma-delta调制技术由于具有便于集成、设计灵活、极高的杂散抑制等优点得到广泛的应用。

Sigma-delta调制技术来自高分辨率的A／D、D／A变换器中的过取样sigma-delta转换技术，其工作原理为：利用经典自动控制理论中负反馈概念，通过反馈环来提高粗糙量化器的有效分辨率并整形其量化噪声。在对信号进行过取样后，噪声功率谱幅度降低，并通过一个对输入呈低通对量化噪声呈高通的噪声整形器，将量化噪声功率的绝大部分移到信号频带之外，从而可通过滤波有效地抑制噪声。传统小数频率合成器提高了分频器的分辨率，但同时给环路输出带来了信噪比降低、输出频率的相位扰动增加等问题。为了获得良好的频率输出，sigma-delta调制概念被引入小数频率合成器设计中。Sigma-delta小数频率合成器是在传统的整数数字式分频的基础上，通过数字累加器的不断溢出来控制程序分频器的分频比的一种工作模式，从而获得所需要的高质量的小数平均频率输出。

Sigma-delta调制这一特性被很好地用于小数频率合成器杂散的消除。在小数频率合成器工作过程中，由于其平均工作频率与瞬时频率总不相同，鉴相器会产生周期性锯齿波相位误差。利用sigma-delta调制器的传输函数特性，能将其能量变换到高频端，再利用锁相环路本身固有的低通滤波作用滤除掉噪声。这个方法有效地消除了由于累加器量化误差产生的小数分频杂散，从而提高了小数频率合成器的频谱纯度。Sigma-delta调制技术作为一种采用较简单的电路结构及低成本来获得高的频率分辨率的方法，已经成为一种流行的技术。

一种传统的sigma-delta调制器结构如图2所示。传统的sigma-delta调制器的输入端为直流信号K，当调制器对锁相环噪声进行整形时，其整形效果决定于输入信号K，这就造成sigma-delta调制器对有些某些输入信号K整形效果不佳，不能满足高性能通信系统的要求。

为了解决上述sigma-delta调制器存在的缺陷，本发明的主要目的在于提供一种改进型的sigma-delta调制器及其操作方法，其使输入信号不再是直流，而使整形效果大大提高。

发明内容

为了解决传统的sigma-delta调制器对有些某些输入信号K整形效果不佳，不能满足高性能通信系统的要求的缺陷，本发明提出了一种改进型sigma-delta调制器，如图1所示，包括：