ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2016, № 6 · РАДИОТЕХНИКА

Архитектура высокочастотного дельта-сигма модулятора в основе полностью цифрового гигагерцового передатчика

О.Д. Субботин1,2

1 Московский физико-технический институт (государственный университет)
2 НПП «САИТ»
Полный текст EDN WNDAQZ

Аннотация

В работе представлена улучшенная архитектура построения дельта-сигма модулятора, лежащего в основе полностью цифрового передатчика, работающая на гигагерцовых несущих. Представлена блок-схема обработки сигнала, выполнено полифазное разложения ДСМ модуляторов 1 и 2 порядков. Реализован ДСМ 1 и 2 порядка с использованием полифазного представления на основе микросхемы Kintex 7 фирмы Xilinx. Для каждого модулятора выполнена оптимизации логики. Полученные на основе оптимизации высокочастотная архитектура ДСМ 1 порядка исключает наличие обратной связи в явном виде, уменьшает сложность комбинационной логики. Данная схема позволяет реализовать логику как для 4, так и для 8 и более фаз без уменьшения частоты тактирования схемы. Максимальная частота для стандартной схемы составила 194МГц для 4 фазного разложения, высокочастотной для 8 фаз - 316МГц. Оптимизация архитектуры ДСМ 2 выполнена за счет дополнительной параллелизации вычислений с использованием мультиплексоров. В результате реализации стандартной архитектуры максимальная частота для 4 фаз - 119 МГц, высокочастотной архитектуры для 4 фаз - 223МГц, для 8 фаз - 134 МГц. Представлены результаты реализации для полифазной и высокочастотной схемы с учетом уровня шумов ДСМ для коэффициентов передискретизации 64 и 128.

  • полифазное представление
  • OSR
  • polyphaser decomposition
  • дсм
  • высокочастотная архитектура
Abstract (in English)

An improved architecture of building a delta-sigma modulator, which is the basis of fully digital transmitter operating at gigahertz carrier, is presented. A block diagram of signal processing is represented, a polyphase decomposition of DSM modulators 1 and 2 orders is carried out. DSM 1 and 2 orders are implemented in chip Kintex 7 firm Xilinx, using polyphase conception. Logic optimization is executed for each modulator. The high frequency architecture of DSM 1 order, which is obtained on optimization, excludes feedback in an explicit form, has less complexity of combinational logic. The scheme allows to create logic with 4, 8 and more phases without decreasing clock frequency. The maximum frequency of realization for standart architecture with 4 phases is 194Mhz, for high frequency architecture with 8 phases - 316Mhz. Optimization architecture DSM 2 order is made by additional parallelization of calculations using multiplexer. As a result, the maximum frequency of the standard architecture for phases 4 is 119 MHz, high-frequency architecture for 4 phases - 223MGts, 8 phases - 134 MHz. The results of the implementation of a polyphase and high-frequency circuits, including DSM noise, are represented for oversampling ratios 64 and 128.

Для цитирования

Субботин О.Д. Архитектура высокочастотного дельта-сигма модулятора в основе полностью цифрового гигагерцового передатчика // Журнал радиоэлектроники. – 2016. – № 6.

Литература

  1. M.Nielsen and T.Larsen. A transmitter architecture based on delta-sigma modulation and switch-mode power amplification // IEEE Trans. Circuits Syst. II: Exp. Briefs, vol. 54, no. 8, pp. 735-739, Aug. 2007.
  2. P. Wagh, P. Midya, P. Rakers, J. Caldwell, and T. Schooler. An all digital niversal RF transmitter // in Proc. IEEE Custom Integr. Circuits Conf., Oct. 2004, pp. 549-552.
  3. M. Helaoui, S. Hatami, R. Negra, F. Ghannouchi. A Novel Architecture of Delta-Sigma Modulator Enabling All-Digital Multiband Multistandard RF Transmitters Design // IEEE Trans. ON Circuits Syst. II: Exp. Briefs, vol. 55, no. 11, pp.1129-33, nov. 2008.
  4. R. Schreier, G.C. Temes. Understanding Delta-Sigma Data Converters // Wiley-IEEE Press, pp. 36-39, Nov. 2004
  5. M. A. Morin. A 1.6 Gb/s delta-sigma modulator with integrated wideband mixer for RF applications // in Proc. Bipolar/BiCMOS Circuits Technol. Meeting, pp.148-151,Sep.1998.
  6. A. Jerng and C. G. Sodini. A wideband delta-sigma digital-RF modulator for high data rate transmitters// IEEE J. Solid-State Circuits, vol.42, no. 8, pp. 1710-1722, Aug. 2007
  7. P.P. Vaidyanathan. Multirate digital filters, filter banks, polyphase networks, and applications: a tutorial // Proceedings of the IEEE, VOL. 78, NO. 1, pp. 56-93, Jan. 1990