强化无线通信滤波效果 连续时间ΔΣ调制器受瞩目

yuchengze

连续时间Σ-Δ调制器(Continuous-Time ΔΣ Modulator)先天上具有对输入信号滤波的效果，可降低前级滤波器设计复杂度，并提升信号质量，因而成为现今无线通信系统接收机(Receiver)设计的常用方案。
无线技术目前已广泛应用于人类的生活中，低功率无线收发器(Ultra-Low-Power Wireless Transceiver)更是无线通信电路发展的重要关键。目前接收(Receiver)中的模拟数字转换器(ADC)普遍提出的架构，皆以低通Σ-Δ调制器(Low-pass Delta-Sigma Modulator)为主(图1)，信号经过带通滤波器(BPF)、低噪声放大器(LNA)，再经由混频器(Mixer)做降频的动作，接着在基带(Baseband)做数字化处理。
图1 传统接收器架构图
Σ-Δ模拟数字转换器(Delta-Sigma Analog-to-Digital Converter)一直以来是一个可以得到高分辨率(Resolution)的电路架构，其中连续时间Σ-Δ调制器(Continuous-Time Delta-Sigma Modulator, CTDSM)因先天上具有对输入信号滤波的效果，使前级滤波器在设计需求上可以比较宽松，因此CTDSM成为在设计接收机时，常被使用的要素之一。当然此类的ADC设计上有许多地方须要注意，现今仍有诸多文献在这个领域有不少着墨，以致力于低功耗、宽带的CTDSM设计。
本文主要分成两大部分，第一部分为过采样ADC的基本运作原理介绍，第二部分则针对现今文献在CTDSM所提出的技术，做一些简单的介绍。
采样/量化影响ADC信号准确
ADC的运作过程主要分为采样(Sampling)和量化(Quantization)两大步骤。采样的动作是将连续信号转为离散的数据，在此过程中，势必会遇到两个问题，第一是如何确定取得的结果为所需要的信号;第二是要多快的采样频率才够准确。
由频率图(图2)的结果可以发现，第一，为了确保采样信号确实是我们要的，一般会先经过抗混叠滤波器(Anti-Alias Filter)来过滤不要的信号;第二，经过采样后，若信号带宽超过fs/2的话，那数据会互相重迭导致失真发生，如同尼奎斯特准则(Nyqusit-Sample-Theorem)中所述，采样频率至少必须大于两倍数据带宽。