有源电感连续时间带通Sigma-Delta调制器设计与性能提升

"基于有源电感的连续时间带通Sigma-Delta调制器设计，采用高Q值有源电感组成谐振器，提高动态输出范围，通过Simulink仿真，SNR达到73dB，性能提升" Sigma-Delta调制器是一种广泛应用于数字信号处理的高精度模数转换器（ADC），尤其在射频和音频应用中。它基于过采样技术，通过在较高采样率下工作，将量化噪声分散到较宽的频带上，从而在感兴趣的信号带宽内获得较高的信噪比（SNR）。这种调制器分为几种类型，包括第一阶、第二阶直至更高阶，其主要优点是结构简单，噪声整形能力强。 在连续时间带通（Band-Pass，BP）Sigma-Delta调制器中，调制器直接处理窄带中频或射频信号，简化了传统的接收器设计流程。传统的接收器前端包含多个组件，如放大器、滤波器、混频器和振荡器，这些组件需要高Q值的元件，如LC谐振器。然而，这些LC谐振器在集成电路中的实现既占用大量空间，又限制了谐振器的品质因数Q值，这直接影响了调制器的动态输出范围。 为了解决这个问题，本文提出了使用有源电感替代无源LC谐振器的设计方案。有源电感是一种集成电感，可以提供更高的Q值，同时占用较小的电路面积。高Q值的有源电感使得谐振器性能增强，进而提升了调制器的动态输出范围，这对于直接射频信号数字化至关重要。 设计过程中，采用Simulink进行仿真建模，这是一个强大的系统级仿真工具，适用于模拟和数字信号处理系统的建模与分析。通过Simulink构建的连续时间带通Sigma-Delta ADC仿真模型，最终测试的SNR达到了73dB，这表明相对于采用无源谐振器的调制器，性能有了显著提升。 此外，使用有源电感的带通Sigma-Delta调制器还有助于减少接收器对前端电路的复杂性和成本，因为可以直接处理射频信号，减少了前端所需的物理组件。这不仅提高了系统性能，还降低了整体设计的经济成本。 该设计创新性地采用了有源电感，优化了连续时间带通Sigma-Delta调制器的性能，提升了SNR，并为射频接收器的前端设计提供了新的解决方案。这一技术的应用将有利于未来射频信号处理和集成电路的小型化、高效化发展。