一種模／數(shù)混合型FIR噪聲濾波器設(shè)計

摘要：針對現(xiàn)有數(shù)字FIR噪聲濾除技術(shù)的噪聲放大問題，結(jié)合模擬電路的方法，提出一種新的混合型FIR噪聲濾波技術(shù)。該方法采用電荷泵將鎖相環(huán)中數(shù)字控制的相位誤差轉(zhuǎn)換為模擬域電荷，調(diào)制器的輸出經(jīng)過一個寄存器鏈實現(xiàn)一個或數(shù)個時鐘周期的延時，從中選出若干抽頭分別去控制對應(yīng)的分頻器或相位選擇器，從而量化所產(chǎn)生的經(jīng)過各支路鑒相器的瞬時相位誤差，在一個多輸入電荷泵中合成為模擬域誤差電荷，通過提供恒定單位直流增益，解決現(xiàn)有數(shù)字FIR噪聲濾除技術(shù)的噪聲放大問題，這種新型的濾波器具有如下特點：離散時間域工作，模擬失配不敏感，有助于提高線性度，額外硬件開銷小。
關(guān)鍵詞：FIR濾波；△-∑調(diào)制；鎖相環(huán)；量化噪聲

0 引言
一般的相位反饋系統(tǒng)中使用鎖相環(huán)通過分頻器的比例關(guān)系，可以輸出一個頻率是輸入?yún)⒖夹盘朜倍的時鐘。由于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分頻比只能是整數(shù)限制，使得頻率分辨率直接取決于輸入信號頻率?！?∑分數(shù)鎖相環(huán)通過采用數(shù)字調(diào)制，實現(xiàn)了分數(shù)分頻比，從而可以提供更高精度的頻率分辨率，這為時鐘信號的產(chǎn)生和頻率規(guī)劃帶來更大的靈活性。然而，△-∑調(diào)制器的使用也引入了量化噪聲，在低過采樣率的環(huán)路中限制了帶外相位噪聲性能，需要加以解決?，F(xiàn)有的量化噪聲抑制技術(shù)仍然需要較大的硬件代價，并設(shè)法減小失配等非理想因素才能得到比較好的性能。由此可見，數(shù)字FIR噪聲濾除技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高的優(yōu)點，但存在噪聲增益問題。目前針對這一問題還投有很好的解決辦法，本文結(jié)合模擬和數(shù)字實現(xiàn)各自的優(yōu)點，設(shè)計出一種混合型FIR噪聲濾波技術(shù)，該技術(shù)能有效地解決上述問題。

1 電路設(shè)計原理
混合型FIR噪聲濾除電路的結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖1所示。在△-∑鎖相環(huán)或△-∑延時鎖定環(huán)中，鑒相器輸入端的2個信號之間存在受調(diào)制器控制的瞬時相位誤差，電荷泵將這個數(shù)字控制的相位誤差轉(zhuǎn)換為模擬域電荷。為了實現(xiàn)對量化噪聲的FIR濾波功能，結(jié)構(gòu)中采用了多個鑒相器并聯(lián)的形式?！?∑調(diào)制器的輸出并不像傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中直接去控制分頻器或相位選擇器實現(xiàn)量化操作，而是經(jīng)過一個寄存器鏈實現(xiàn)一個或數(shù)個時鐘周期的延時，并從中選出若干抽頭分別去控制對應(yīng)的分頻器或相位選擇器，量化所產(chǎn)生的瞬時相位誤差經(jīng)過各支路鑒相器后在一個多輸入電荷泵中合成為模擬域誤差電荷。

該結(jié)構(gòu)對應(yīng)的S域和Z域混合模型如圖2所示。經(jīng)過推導(dǎo)可以得到電荷泵的輸出為：