专利名称：通过使用△-∑调制器直接合成rf信号的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及Δ - Σ调制器，更特别地，涉及通过使用Δ - Σ调制器直接合成RF信号的技术。
背景技术：
一般地，在通过将承载基带信号的原信息乘以载波频率获得的希望的频率上传送通信信号。在射频(RF)发射器中，例如，一般通过将数字信号转换成模拟信号并然后通过使用一个或更多个混合器将模拟信号与RF载波频率信号混合，从承载数字基带信号的信息获得希望的RF频率。对于从承载数字基带信号的信息直接合成RF信号，提出或建议了大量的直接合成技术。除了其它的益处以外，直接合成技术表现低印迹和功耗特性。例如，对于该任务提出了高速数模转换器(DAC)和Δ-Σ转换器。使用高速DAC的直接合成技术一般表现受诸如高分辨率和高速电流导引(Steering)DAC的高速DAC的精度限制的信号噪声比。例如， 当在需要的多千兆(Giga)采样每秒速率下动作时，现有的高速DAC—般具有小于8位的精度。类似地，使用Δ - Σ转换器的直接合成技术相对于希望的RF频率表现窄信号带宽。一般地，现有的技术使用具有相对低阶(例如，最多四阶)的Δ- Σ转换器，并且需要高的过采样比(例如，64或更大的过采样比)。为了解决该问题，提出了多位Δ-Σ量化器。虽然该改进可减少关于过采样比和噪声整形的要求，但是，在量化器之后需要具有高精度的多位DAC，并且，多位Δ - Σ量化器难以实现希望的90dB或更大的无杂散动态范围 (Spurious Free Dynamic Range)(SFDR)。因此，需要改进的用于通过使用Δ - Σ调制器直接合成RF信号的方法和装置。还需要表现改善的信号带宽、信号噪声比和对于带外噪声的过滤需求的直接合成技术。
发明内容
一般地，提供通过使用Δ-Σ调制器直接合成RF信号的方法和装置。根据本发明的一个方面，通过使用诸如一位量化器的量化器量化输入信号而从输入信号合成RF信号；确定与量化器相关的量化误差；通过使用误差预测过滤器产生误差预测值，其中，误差预测过滤器包含用于一个或更多个希望的频率f\、f2、... fN的单位圆上的一个或更多个过滤器零点和具有单位圆内的幅度(magnitude)和基本上等于一个或更多个希望的频率f\、 f2、. . . fN的频率的一个或更多个过滤器极点；和从输入信号减去误差预测值。—般地，过滤器极点具有减小带外升高的幅度。过滤器零点可对于一个或更多个希望的频率f\、f2、. . . fN被固定，或者，是可变的并在程序上被建立。可通过比较对于一位量化器的输入与一位量化器的输出而获得量化误差。参照以下的详细的描述和附图，将获得本发明的更完整的理解以及本发明的其它的特征和优点。
图1示出常规的RF发射器；图2示出根据本发明的示例性Δ- Σ调制器；图3示出图2的示例性误差预测过滤器的频率响应；图4示出根据本发明的示例性一位Δ - Σ调制器的频率响应。
具体实施例方式本发明通过使用具有一位输出的Δ - Σ调制器直接合成数字域中的RF信号并且将数字RF信号转换成模拟信号。在这里讨论的一个示例性实现中，为了易于过滤带外量化噪声，Δ- Σ转换器具有至少18阶的相对较宽的信号带宽。高阶Δ- Σ调制器允许使RF频率与信号带宽的比最小化为例如1/10。以这种方式，RF过滤要求减小到小于10的质量因子Q，使得噪声整形输出的RF过滤更实际。在这里讨论的一个示例性实现中，Σ调制器的RF信号带宽明显大于承载基带信号的信息的带宽。使用噪声整形技术以确保量化噪声相对于RF信号处于带外。本发明认识到，一位输出是固有地线性的，并且缓和与DAC的输出相关的非线性问题。在一个示例性实现中，根据本发明的Δ-Σ调制器具有2GHz的RF中心频率，并且以 150MHz的信号带宽表现超过IlOdB的信号噪声比。图1示出常规的RF发射器100。如图1所示，常规的RF发射器100首先通过使用数模转换器110将承载基带信号的信息转换成数字信号。数字信号然后被低通滤波器120 过滤并通过使用混合器130与RF载波频率信号混合。以已知的方式，混合器130的输出然后被带通滤波器140过滤以减少带外噪声。图2示出根据本发明的示例性Δ-Σ调制器200。如图2所示，根据本发明，示例性Δ - Σ调制器200使用一位量化器210和具有匹配的频率极点/零点对的误差预测过滤器220。将在后面结合式( 进一步讨论匹配的频率极点/零点对。示例性误差预测过滤器220具有18阶。通过产生量化误差e的加法器230，将对于一位量化器210的输入值u与量化的输出值q相比较。通过误差预测过滤器220处理量化误差e，以产生误差预测值el，该误差预测值el对于一个时钟循环被存储于寄存器240中，并然后通过产生误差补偿输入值u的加法器250从输入信号r减去它。一般地，以已知的方式，误差预测过滤器220使用输入信号的一些知识以过滤信号。例如，如果误差已知缓慢地改变，那么误差预测过滤器220可对于随后的采样使用相同的值。一般地，一位量化器210的输出提供输入信号的粗略近似。输入信号r可为例如 16位数字值，并且，通过根据本发明的量化器210执行的一位量化(例如，量化可基于输入信号的极性)提供粗略模拟转换。与一位量化器210相关的量化噪声e主要在带外。如上所述，本发明认识到，由量化器210执行的一位量化是固有地线性的。在这里描述的示例性实施例中，量化误差e (η)被假定为与输入r(n)不相关。因此，量化器输出q(t)的功率谱密度民，^可由频率f的函数表达如下 Sq.q(f) = Srs (f) + (I-H (ζ)) 2Se, e (f)(1)
这里，r是输入信号并且
权利要求
1.一种用于从输入信号合成RF信号的方法，包括使用量化器量化所述输入信号；确定与所述量化器相关的量化误差；使用误差预测过滤器产生误差预测值，其中，所述误差预测过滤器包含用于一个或更多个希望的频率f\、f2、... fN的单位圆上的一个或更多个过滤器零点以及具有所述单位圆内的幅度和基本上等于所述一个或更多个希望的频率f\、f2、... fN的频率的一个或更多个过滤器极点；和从所述输入信号减去所述误差预测值。
2.根据权利要求1的方法，其中，所述过滤器极点具有减小噪声的带外升高的幅度。
3.根据权利要求1的方法，其中，对于所述一个或更多个希望的频率f\、f2、.. . fN固定所述过滤器零点。
4.根据权利要求1的方法，其中，所述过滤器零点是可变的，并且所述一个或更多个希望的频率f\、f2、. . . fN是可编程值。
5.根据权利要求1的方法，其中，所述确定量化误差的步骤还包括比较对于所述一位量化器的输入与所述一位量化器的输出的步骤。
6.根据权利要求1的方法，其中，所述量化器是一位量化器。
7.一种Δ - Σ调制器，包括用于量化输入信号的量化器；用于确定与所述量化器相关的量化误差的比较电路；用于产生误差预测值的误差预测过滤器，其中，所述误差预测过滤器包含用于一个或更多个希望的频率f\、f2、. . . fN的单位圆上的一个或更多个过滤器零点以及具有所述单位圆内的幅度和基本上等于所述一个或更多个希望的频率f\、f2、. . . fN的频率的一个或更多个过滤器极点；和用于从所述输入信号减去所述误差预测值的加法器。
8.根据权利要求7的Σ调制器，其中，所述过滤器极点具有减小噪声的带外升高的幅度。
9.根据权利要求7的Δ-Σ调制器，其中，对于所述一个或更多个希望的频率f\、 f2、...fN固定所述过滤器零点。
10.根据权利要求7的Δ-Σ调制器，其中，所述过滤器零点是可变的，并且所述一个或更多个希望的频率f\、f2、. . . fN是可编程值。
11.根据权利要求7的Δ-Σ调制器，其中，所述比较电路通过比较对于所述一位量化器的输入与所述一位量化器的输出而获得所述量化误差。
12.根据权利要求7的Δ- Σ调制器，其中，所述量化器是一位量化器。
13.一种集成电路，包括Δ- Σ调制器，该Δ - Σ调制器包含用于量化输入信号的量化器；用于确定与所述量化器相关的量化误差的比较电路；用于产生误差预测值的误差预测过滤器，其中，所述误差预测过滤器包含用于一个或更多个希望的频率fi、f2、... fN的单位圆上的一个或更多个过滤器零点以及具有所述单位圆内的幅度和基本上等于所述一个或更多个希望的频率f\、f2、. . . fN的频率的一个或更多个过滤器极点；和用于从所述输入信号减去所述误差预测值的加法器。
14.根据权利要求13的集成电路，其中，所述过滤器极点具有减小噪声的带外升高的幅度。
15.根据权利要求13的集成电路，其中，对于所述一个或更多个希望的频率f\、 f2、...fN固定所述过滤器零点。
16.根据权利要求13的集成电路，其中，所述过滤器零点是可变的，并且所述一个或更多个希望的频率f\、f2、. . . fN是可编程值。
17.根据权利要求13的集成电路，其中，所述比较电路通过比较对于所述一位量化器的输入与所述一位量化器的输出而获得所述量化误差。
18.根据权利要求13的集成电路，其中，所述量化器是一位量化器。
全文摘要
提供通过使用Δ-∑调制器直接合成RF信号的方法和装置。通过使用量化器量化输入信号而从输入信号合成RF信号；确定与量化器相关的量化误差；通过使用误差预测过滤器产生误差预测值，其中，误差预测过滤器包含用于一个或更多个希望的频率f1、f2、...fN的单位圆上的一个或更多个过滤器零点和具有单位圆内的幅度和基本上等于一个或更多个希望的频率f1、f2、...fN的频率的一个或更多个过滤器极点；和从输入信号减去误差预测值。过滤器极点具有减小带外升高的幅度。
文档编号H03M7/32GK102379088SQ200980158521
公开日2012年3月14日 申请日期2009年3月31日 优先权日2009年3月31日
发明者J·H.·奥斯默, K·阿达泽特, S·海加兹 申请人:艾格瑞系统有限公司