应用于WLAN的sigma-delta调制器的建模与仿真研究

论文摘要

随着无线通信的迅速发展，其（无线通信的）标准（也）不断升级换代，这给相关的硬件设备提出了越来越高的要求。sigma-deltaADC与传统的模数转换器相比，由于采用了过采样和噪声整形技术，其对模拟电路性能及器件匹配的要求降低，更容易实现集成，而且可以达到很高的精度，因此被广泛使用。然而，sigma-deltaADC受到采样频率的限制，信号带宽较小，速度慢，这将使它不能适应无线通信越来越高的速度要求，因此研究能够达到高带宽（宽带）的sigma-deltaADC非常重要。本论文针对WLAN（Wireless Local Area Network）应用，设计了一种高带宽的、2-1-1-1低失真混合级联sigma-delta调制器，其中第一级和最后一级采用了4位量化器。文中首先给出了对于ADC的性能指标，分析了sigma-delta调制器的基本原理，探讨了两种实现结构。然后叙述了对该调制器系统级完整的设计过程，详细分析了如何选择结构以及如何确定结构内部的系数和噪声抵消逻辑。最后详细阐述了影响调制器性能的各种非理想因素，并对其用matlab/simulink建模，仿真了其对系统性噪比的影响，得出了模块参数需要满足的取值范围。对实际调制器的仿真显示，本设计性噪比达到79.6dB，有效位数为12.93位，完全满足WLAN的应用要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 国内外研究现状与成果
• 1.3 本文的主要工作和组织结构
• 第二章 sigma-delta 调制器的基本原理
• 2.1 ADC 的性能指标
• 2.1.1 静态性能指标
• 2.1.2 动态性能指标
• 2.2 过采样技术
• 2.2.1 采样与量化
• 2.2.2 过采样
• 2.3 噪声整形
• 2.4 调制器的结构
• 2.4.1 单环结构
• 2.4.2 级联结构
• 2.5 本章小结
• 第三章 sigma-delta 调制器的系统级设计
• 3.1 调制器总体结构的确定
• 3.1.1 结构参数的确定
• 3.1.2 调制器结构的选择
• 3.1.3 低失真结构
• 3.1.4 低失真混合级联结构
• 3.2 内部参数及具体结构确定
• 3.3 本章小结
• 第四章 sigma-delta 调制器的非理想因素
• 4.1 采样时钟抖动
• 4.2 开关的非理想特性
• 4.3 热噪声
• 4.4 积分器的非理想特性
• 4.4.1 运放的有限增益及其非线性
• 4.4.2 运放的有限带宽和压摆率
• 4.4.3 运放的饱和电压
• 4.5 多位量化器
• 4.6 本章小结
• 第五章 系统建模及仿真
• 5.1 调制器 simulink 建模
• 5.1.1 时钟抖动
• 5.1.2 开关导通电阻
• 5.1.3 积分器噪声
• 5.1.4 非理想积分器
• 5.1.5 量化模块的非理想特性
• 5.2 调制器系统仿真
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 附录 A
• 附录 B
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的主要研究成果