【摘要】：高速高精度調(diào)制器是超高速超帶寬通信系統(tǒng)中必不可少的組成部分,但是對(duì)于當(dāng)前的通信系統(tǒng)如超寬帶通信系統(tǒng)、正交頻分復(fù)用系統(tǒng)、5G毫米波通信系統(tǒng)等都存在采樣速率過(guò)高而難以實(shí)現(xiàn)和噪聲整形方式無(wú)法滿足系統(tǒng)要求等問(wèn)題。因此,研究以∑△調(diào)制器為核心的調(diào)制器為打破無(wú)線通信系統(tǒng)發(fā)展的局限性提供了新的有效方案。本文研究多級(jí)噪聲整形(Multistage noise Shaping,MASH)結(jié)構(gòu)Σ△調(diào)制器的基本理論,在低過(guò)采樣率的情況下,應(yīng)用噪聲整形技術(shù)對(duì)原有的傳統(tǒng)兩級(jí)MASH結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn),分別提出了三種量化噪聲整形效果更好的兩級(jí)MASH拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。首先,通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)兩級(jí)MASH結(jié)構(gòu)的研究,提出了一種改進(jìn)的兩級(jí)MASH結(jié)構(gòu)。新的兩級(jí)MASH結(jié)構(gòu)不僅對(duì)提取第一級(jí)量化噪聲的方式進(jìn)行了改進(jìn),又在第二級(jí)結(jié)構(gòu)中引入兩階前饋。最后的輸出信號(hào)是將提取的第一級(jí)噪聲作為第二級(jí)的輸入信號(hào)并最終被消除,而對(duì)第二級(jí)的量化噪聲進(jìn)行了四階整形。在減少了總體硬件成本和實(shí)施的難度下,達(dá)到了更好的噪聲整形效果。其次,研究了具有級(jí)間反饋的兩級(jí)MASH結(jié)構(gòu)調(diào)制器和低失真結(jié)構(gòu)。消除了低失真結(jié)構(gòu)中的有源加法器,并應(yīng)用于帶有級(jí)間反饋的兩級(jí)MASH結(jié)構(gòu)調(diào)制器中,所提出的結(jié)構(gòu)僅通過(guò)使用改進(jìn)的低失真結(jié)構(gòu)和一個(gè)額外的模擬路徑實(shí)現(xiàn)了比傳統(tǒng)MASH結(jié)構(gòu)調(diào)制器更高一階的噪聲整形效果。因此,同樣可以利用最小的額外電路,實(shí)現(xiàn)更高的信噪比。最后,提出了帶有模擬噪聲耦合的MASH結(jié)構(gòu)調(diào)制器,所提出的MASH結(jié)構(gòu)調(diào)制器通過(guò)將第二級(jí)的量化噪聲經(jīng)過(guò)時(shí)延單元后反饋到第二級(jí)量化器的輸入端。因此,量化器的輸出包含調(diào)制器第二級(jí)的輸入信號(hào)和具有一階整形效果的第二級(jí)量化噪聲。這樣提高量化噪聲整形的效果并且不影響環(huán)路的穩(wěn)定性。本文主要詳細(xì)介紹了三種調(diào)制器的改進(jìn)效果,對(duì)改進(jìn)前后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行理論的推導(dǎo),使用MATLAB的simulink模塊對(duì)其進(jìn)行模擬仿真,仿真結(jié)果同樣也說(shuō)明了三種改進(jìn)結(jié)構(gòu)具有更高的量化噪聲整形功能和量化信噪比。
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN761
【圖文】：

逡逑２．１．１采樣逡逑系統(tǒng)的采樣過(guò)程可見(jiàn)圖２－１，在采樣之前，信號(hào)的幅值和時(shí)間都是連續(xù)的，逡逑通過(guò)采樣處理之后，幅值依舊連續(xù)，時(shí)間呈散點(diǎn)分布。根據(jù)不同的采樣頻率和寬逡逑帶，可以將信號(hào)分為奈奎斯特采樣，欠采樣，以及過(guò)采樣這三種形式。假設(shè)在采逡逑樣過(guò)程中，采樣頻率和信號(hào)的輸入頻率分別為NB和兌。如果兩者之間的關(guān)系為逡逑又＜２．／５時(shí)，說(shuō)明當(dāng)前的采樣狀態(tài)為欠采樣。如果／；邋＝邋２＿．八，則這種采樣模式逡逑為之前說(shuō)到的奈奎斯特采樣。如果NB．＞邋２．／ｓ，即為過(guò)采樣，當(dāng)處于這種采樣模逡逑式下，我們將，與２．尤的比值稱作是過(guò)采樣率（Ｏｖｅｒｓａｍｐｌｉｎｇｒａｔｅ，ＯＳＲ）。相逡逑比于奈奎斯特采樣，在過(guò)采樣模式下，采樣信號(hào)寬帶內(nèi)的噪聲會(huì)降低很多，這部逡逑分內(nèi)容將會(huì)在接下來(lái)進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。根據(jù)奈奎斯特采樣定理

逑２．１．２量化逡逑采集到信號(hào)之后，量化器會(huì)將其進(jìn)行幅值上的離散化，結(jié)果可見(jiàn)圖２－２。在逡逑此過(guò)程中，要將調(diào)制器中量化器的動(dòng)態(tài)范圍分為規(guī)定數(shù)目的量化間隔，并將間隔逡逑記為Ａ，量化之后的間隔是相等的，用給定的模擬幅度來(lái)表示量化后的間隔。采逡逑樣數(shù)據(jù)信號(hào)的不同，量化器對(duì)其分割的間隔也是不同的，在Ｍ化過(guò)程中，原信號(hào)逡逑與量化之后的信號(hào)之間，會(huì)存在一定的誤差，我們將其用＼表示。逡逑ｘ｛ｎｔ）邐ｘ｛ｎｔ）逡逑0邋Ｑ邐８邐０＾？NB逡逑量化邋７邋Ａ逡逑？｜邋｜邐＝＝＾＞邋＾邋ｆ；邋｜邋ｊｌｆ邋；＞－逡逑…丨丨．丨邋ｉ邋ｉ邋＞ｔ邐１１邋：邐！邋＞ｒ逡逑（ａ）離散時(shí)間信號(hào)邐（ｂ）離散時(shí)間信號(hào)逡逑圖２－２量化過(guò)程信號(hào)的變化圖逡逑在量化過(guò)程中，誤差＆是不可避免的，我們可以將其看作是量化噪聲，其逡逑．邐大小與量化器之間的間隔有關(guān)。通過(guò)分析可知，＇的大小在－Ａ／２到Ａ／２之間。逡逑其中一個(gè)Ｍｂｉｔ的量化器Ａ邋＝邋Ｊ＾／（２＂－ｌ），其中量化器的最大動(dòng)態(tài)范圍用｝＾表逡逑示。誤差＼的大小

２．２１：△調(diào)制器的理論逡逑２．２．１邋Ｚ邋Ａ模數(shù)轉(zhuǎn)換器的原理與結(jié)構(gòu)逡逑圖２－３是２：ＡＡＤＣ結(jié)構(gòu)圖。和奈奎斯特型調(diào)制器比較而言，Ｚ△調(diào)制器的采逡逑樣頻率遠(yuǎn)大于轉(zhuǎn)換信號(hào)的奈奎斯特頻率，此外，Ｉ：△調(diào)制和脈沖編碼調(diào)制也有很逡逑大差別，Ｉ；△調(diào)制是將采樣之后形成的前一量值減去后一量值，然后將產(chǎn)生的差逡逑值加以量化編碼，這樣的量化編碼也能夠看成是依照信號(hào)波形包絡(luò)加以得到逡逑［３２－３４］0逡逑（１）

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本文編號(hào)：2758371