[发明专利]一种新型的MASH结构SigmaDelta调制器

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及一种改进MASH结构的Sigma Delta调制器。

背景技术

同结构的ADC有着不同的优点与缺点，其中∑Δ调制器凭借其过采样和噪声整形技术所能达成的数据转换与数字信号处理的结合来更好的降低量化噪声对有用信号的影响。经前人工作可知，可以通过使用多比特量化或增加调制器的阶数来提高精度。但是考虑到高阶sigma delta调制器是一个非线性的反馈系统，三阶之后具有系统不稳定问题。一种被称为多级噪声整形(multi-stage noise shaping，MASH)架构的sigma delta调制器模型被提出，图一为MASH架构sigma delta ADC的通用结构框图。

MASH架构的sigma delta调制器模型将2阶之内没有稳定性问题的单环sigma delta调制器架构进行两级或多级级联从而得到一个高阶的sigma delta调制器架构，此架构的sigma delta调制器将上一级产生的量化噪声结果作为下一级的输入来达到很好地消除前一级的量化噪声的目的。通过多级级联架构抵消掉除最后一级以外的所有量化噪声。而且对于每一级来说其架构都采用稳定的一阶或者二阶架构，这样它既可以有效的避免不稳定现象的出现，同时对最后一级的量化噪声进行高阶整形又可以实现高阶的噪声整形效果。

根据文献，传统的四阶两级MASH结构由上下两级组成，第一级和第二级分别在前馈结构和反馈结构的基础上利用积分器级联而构成，最后的输出是将提取的一级噪声作为第二级的输入并最终被结构消除，而对第二级的量化噪声进行了四阶整形。但是传统的MASH结构性能并没有得到最优化，且第一级整形结构中数字滤波器存在较多的延时单元造成了资源浪费。

发明内容

本发明的目的是针对传统四阶两级MASH结构在量化噪声整形性能方面出现的不足，改进第二级输入方式并且添加两个前馈，提高了噪声整形性能，降低了第一级数字滤波器结构实现以及级间实现的复杂度。

传统的MASH结构第二级输入由量化器输出与输入做减得到，在新的MASH结构中，将第二级的输入方式改进为有用信号与第一个积分器的输出叠加并减去第二个积分器的输出，避免了呈温度计编码的量化器输出，简化了级间结构。并在第二级结构中加入了两个前馈结构，简化了第一级结构中的滤波器结构，减少两个时延单位，从电路实现的角度降低了结构复杂度。通过对结构的分析，新得四阶两级MASH结构进一步提高噪声整形效果，具有更简单的结构实现。

附图说明

为了更清楚的说明发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造劳动性的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。

图1是传统MASH结构原理图；

图2是本发明改进的MASH结构原理图；

图3是本发明改进MASH结构的PSD图；

图4是本发明改进与传统四阶两级MASH结构的SQNR对比图；

具体实施方式

级联结构将前一级的量化器输出与输入做差再注入下一级环路来处理。在图1中，Lsi表示为第i级信号的环路滤波器，Lni表示第i级噪声的环路滤波器，H_i表示第i级的数字滤波器。这个结构整体的输入输出关系为：

Y＝STF₁X+(H₁NTF₁-H₂STF₂)E₁+H₂NTF₂E₂(1)

其中STF_i表示信号的传递函数，NTF_i和E_i分别为噪声传递函数和第i级的量化误差。为了消除第一级的量化误差，只需选择适当的数字滤波器H_i，使其满足H₁＝STF₂和H₂＝NTF₁，这样在式(1)中的输入和输出关系就变为：

Y＝STF_iX+NTF₁NTF₂E₂(2)

且传统级联结构的总体输出可以表示为：

Y(z)＝X(z)+(1-z^-1)^LE(z)(3)