一种新的适用于小数分频技术delta-sigma调制器结构

1、delta-sigma调制器结构0引言新一代移动通信系统对频率源的要求集中在低相噪、快捷变这两个方面。delta-sigma调制技术最初应用于AD转换，但其良好的噪声成型技术却使其应用相当广泛，一个最典型的例子就是应用于小数分频技术1。众所周知，经典小数分频的一个最大的瓶颈就是其输出相位噪声比较严重。DSMfc小数-N频率合成方面的应用，主要起到一个调节分频比的作用，利用DSMft声成型的作用，量化部分的噪声可以被DSMfr身搬移到高频的部分，这样，就可以利用PLL本身的低通性能，在噪声加到VCO前，就被滤除掉。因此，DSMK术即可以实现小数分频，同时对小数分频出现的杂散情况，可以得到较高的抑

2、制。然而，MaciejJanBorkowski等人已经提出，数字delta-sigma调制器(DDSM是一个有卜K状态机(FSMfinite-state-machine)在输入为常数时，输出是一个周期的序歹“2,其频谱依赖于输入值，寄存器初始条件以及DDSM勺结构。国外很多研究者已经提出了改善DSM生能的几种方法，主要体现在以下几个方面：第一，确定性方法，通过改变DSM勺结构来达到增加输出序列长度的目的，但这种方法无疑会增加硬件的开销3 。其次，改变寄存器的初始条件4，但这种方法和量化器字长有关，不能无限制增加量化字长。第二种方法，就是给输入加入随机噪声来打断输出序列的周期性，这样做的结果可以

3、使得输出噪声功率谱更加平滑，但同时会抬高量化噪声的基底，使噪声性能带来些许恶化。1 MASHM制器结构分析一般而言，对DSM吉构的改进都是基于MASH吉构，因为此结构不会存在稳定性问题。因此，本文提出的改进结构同样基于MASH吉构。5-6一般的MASH吉构均采用单级DSMa联组成，单阶DS陈用误差反馈回路（EFM,如图1所示：图1单阶DS怵用误差反馈回路图21阶MASH吉构的系统框图其中，xn为输入常数信号，Q.为量化器，yn为量化输出，M=2n0，n0为累加器字长。通俗讲，就是每逢2n0溢出一次，量化器输出1，否则，输出为0。若量化器可以等为vn与量化噪声信号qn叠加，即qn=-en。图2为

4、1阶MASH吉构的系统框图，理论上讲，N取值越大，越对抑制低频噪声有利。但是，实际应用中，不可能无限增大量化器级数，这样势必增加了系统的复杂度以及硬件的开销。因此，必须对此结构进行改变。2 MASH1-2-1调制器设计方法一般情况下，三级MASH吉构的噪声性能已经可以满足很多频率合成器，因此，大多数文献一般都是基于三级结构进行改进，本论文的改进方法同样基于三级MASH吉构。本论文提出的MASH1-2-1结构中间包含DSMX阶量化器。如前面提出的误差反馈环结构，我们对其进行更一般化的处理，将延迟结构Z-1替换为传输函数H（z），如下图所示：图3误差反馈环一般结构图4二阶DSM1差反馈结构框图根据

5、前文提到的MASH吉构，可以将1-2-1结构设计如下，根据下列关系式：为了满足的结构，对等式作如下处理：令（4）从而（5）显然，噪声传递函数。用MATLA时算MASH1-2-1噪声功率谱，仿真结果如图5所示：图516bitMASH1-2-1量化噪声功率谱图6MASH1-2-1与MASH1-1-1量化噪声功率谱显然，噪声基底明显下降，可以达到-160dBc/Hz。但频谱离散程度却依然明显，而且有加重的趋势。为了使量化噪声功率谱更加“平滑”，我们可以在输入端加入随机噪声来打断输出的周期性。图6为加入随机噪声序列的dither-MASH1-2-1结构与dither-MASH1-1-1结构噪声功率谱对比。很显然，与dither-MASH1-1-1结构相比，dither-MASH1-2-1低频噪声抑制明显，噪声底部下降，而且噪声功率谱也变得更加平滑。3 结论本论文设计了一种适用于小数分频的新型DSMM制器结构MASH1-2-1。MATL