低中频正交带通ΣΔ调制器的研究与设计

"四阶连续时间正交带通ΣΔ调制器的设计用于低中频射频接收机，其中正交带通ΣΔADC优于传统带通ΣΔADC，因为其噪声整形零点集中在一个频域，提高性能。该调制器由模拟正交带通ΣΔ调制器和数字抽取滤波器组成。文章关注模拟部分，即正交带通ΣΔ调制器的构建。" 在现代无线通信系统中，低中频射频接收机扮演着至关重要的角色。这种接收机利用下混频技术将射频信号转化为两路正交的低中频（I/Q）信号，随后通过带通ΣΔ模数转换器（ADC）进行数字化处理。选择带通ΣΔADC的原因在于，它们可以避免直流失真和闪烁噪声，因为中频信号远离直流区域。正交带通ΣΔADC进一步优化了这一过程，它的噪声整形零点全部位于正频域，相较于传统带通ΣΔADC的对称分布，减少了无效的负频域噪声整形，从而提升了整体的噪声整形性能。 正交带通ΣΔ调制器是此类ADC的核心，它包含模拟和数字两个部分。模拟部分是一个正交带通ΣΔ调制器，负责对I/Q信号的连续时间调制；数字部分是抽取滤波器，处理调制器输出的数字信号，进行滤波和降采样。文章的重点在于探讨正交带通ΣΔ调制器的模拟设计。 在低中频接收机架构中，射频信号通过混频器生成的I/Q信号是复数形式，这要求使用复数滤波器来处理。复数滤波器由两个实数滤波器交叉耦合而成，其传输函数呈现带通特性，且中心频率不再位于直流。这种滤波器是正交带通ΣΔ调制器的基础组件，其极点位置直接影响噪声整形的效率。 正交带通调制器的设计通常有两种策略：一是先设计低通调制器再通过交叉耦合实现频谱搬移；二是通过离散时间到连续时间的转换设计复数传递函数。本文采取了第一种方法，即首先设计一个四阶连续前馈低通ΣΔ调制器，然后调整耦合电阻以定位所需的噪声整形零点。使用有源RC积分器作为环路滤波器的组件，是因为它们相比开环结构的gm2C滤波器，能提供更好的线性度和稳定性。 总结起来，四阶连续时间正交带通ΣΔ调制器的设计是一项复杂而关键的任务，涉及到复数滤波器、噪声整形零点的优化以及模拟电路的精确设计。这一领域的研究对于提升低中频射频接收机的性能至关重要，尤其是在应对射频信号处理中的噪声抑制和线性度挑战时。