Delta-Sigma调制在分数频率合成器中的应用与分析

"基于Delta-Sigma调制的分数频率合成器的研究，旨在通过应用Delta-Sigma调制技术来抑制分数频率合成器中的分数杂波。作者杨巍青来自北京邮电大学电信工程学院，探讨了这种方法的工作原理，构建了基于此技术的数字模型，并分析了噪声功率的表达式。该频率合成器适用于相控阵雷达和智能天线等领域的应用。" Delta-Sigma调制是一种用于提高量化器有效分辨率和整形量化噪声的过采样技术。它在20世纪中期被提出，但直到最近二十年由于超大规模集成电路（USI）的发展才得以广泛应用。Delta-Sigma调制器的基本结构包括一个反馈环路、前置带通滤波器和一个非线性的采样数据系统。 在频率合成器领域，传统的单环数字频率合成器在高鉴相频率和低频率间隔之间存在矛盾。分数频率合成技术可以解决这个问题，但会引入分数杂波。为消除这些杂波，通常采用模拟相位内插方法，然而这种方法对相位噪声和寄生信号的抵消有限。Delta-Sigma调制技术提供了一个全数字的解决方案，通过噪声整形和数字滤波，可以在不依赖复杂模拟电路的情况下实现高分辨率频率合成。 Delta-Sigma调制器的工作原理可以分为以下几个部分： 1. 前置带通滤波器：输入信号首先通过这个滤波器，去除不需要的频率成分，使信号适应调制器的要求。 2. Delta调制：调制器接收滤波后的信号，将其转化为二进制序列。这个过程是非线性的，可以将模拟信号转换成数字表示。 3. 环路滤波器：在Delta调制器后加入的环路滤波器进一步处理二进制序列，通过积分操作将高频噪声降低到较低的频段。 4. 噪声整形：由于Delta-Sigma调制器的过采样特性，噪声被集中到较低的频段，从而提高了信号质量。 5. 数字滤波：最后，通过数字滤波器进一步滤除噪声，生成纯净的输出信号。 在分数频率合成器中，Delta-Sigma调制技术的应用可以显著降低分数杂波，提高合成频率的精度和稳定性。这种合成器特别适合对频率稳定性和精度要求高的应用，如相控阵雷达和智能天线系统，它们需要精确控制多个天线单元的工作频率。 Delta-Sigma调制技术为频率合成领域提供了一种高效、灵活的解决方案，通过数字手段实现了高分辨率和低噪声的频率合成，避免了传统模拟方法的局限性。随着集成电路技术的进步，这种技术在未来的通信和信号处理系统中将有更广阔的应用前景。