隨著無線通信系統(tǒng)的高速發(fā)展,寬帶、高動態(tài)和低功耗等性能已成為電子系統(tǒng)需求的重點。電子系統(tǒng)智能化、集成化和小型化等特點逐漸突顯。近年來,基于集成電路工藝和設計技術的不斷進步,包含射頻、模擬/混合信號等功能的射頻前端一體化芯片已成為高端集成電路的重要方向。高速、寬帶、大動態(tài)模擬信號采集和數字信號處理技術成為研究熱點。本文首先分析了課題的研究背景和意義,并介紹了當前國內外連續(xù)時間Σ-ΔADC的發(fā)展狀況。接著,分別介紹了奈奎斯特ADC和過采樣ADC的工作原理,并給出了在離散時間Σ-Δ調制器的基礎上設計連續(xù)時間Σ-Δ調制器的理論基礎和數字抽取濾波器的基本原理。為了滿足前級連續(xù)時間Σ-Δ調制器的需求,本文提出了一種寬帶多模數字抽取濾波器。通過采用不同類型濾波器級聯(lián)結構,合理地分配不同級間下采樣因子,有效的簡化了電路實現(xiàn)的復雜度,降低了電路實現(xiàn)時的面積和功耗。而級間濾波器相互配合,實現(xiàn)了濾波器的多帶寬、多模式功能。根據設計指標,利用MATLAB完成對數字抽取濾波器的系統(tǒng)設計和仿真。在仿真達到要求的情況下,使用硬件描述語言完成數字抽取濾波器的寄存器級代碼設計,并通過QuartusⅡ調用Modelsim完成對數字抽取濾波器硬件實現(xiàn)的功能驗證。仿真結果表明,數字抽取濾波器的硬件實現(xiàn)滿足設計指標,最后利用DC軟件完成對寄存器級代碼的綜合。本課題采用65nm CMOS工藝,對該濾波器進行了后端設計。設計結果表明:所設計的多模抽取濾波器工作帶寬的范圍為20MHz~50MHz,當工作帶寬為20MHz和50MHz時,有效位數分別為10.64位和10.48位。
【學位單位】：重慶郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TN713
【部分圖文】：

中的濾波器設計工具 FD(Filter Designer) ToolBox 分別設計滿足作帶寬模式下的 FIR 濾波器。(a) 20MHz 工作帶寬 FIR 濾波器

圖 4.10 抽取濾波器通帶波紋4.3 數字抽取濾波器的 Simulink 仿真MATLAB 中的 Simulink 平臺是一種可視模塊化的設計平臺，區(qū)別于利用函數設計濾波器，Simulink 搭建仿真電路圖不需要編寫復雜的代碼，只需要調節(jié)現(xiàn)有模塊的各個參數即可完成對電路系統(tǒng)的搭建。搭建抽取濾波器的仿真模型時，CIC 濾波器使用的是例化在模塊庫當中的 CIC 濾波器模塊，CIC 補償濾波器和半帶濾波器都是將 Filter Design 工具中設計完成的濾波器輸出到 Simulink 平臺當中的。所有模塊都需要設置工作模式為多速率模式。最終得出的數字抽取濾波器 Simulink 模型如圖 4.11 所示。

重慶郵電大學碩士學位論文 第 4 章 數字抽取濾波器的設計仿真條件如下：濾波器的輸入數據使用晶體管搭建的 Σ-Δ 調制器電路圖產生的仿真數據，去除電路瞬態(tài)建立初期產生的數據后，20MHz 數據共 11250 個采樣點，50MHz數據共 13824 個采樣點。將輸入數據讀入到 MATLAB 工作空間進行定點化處理后，再由 Simulink 中讀取工作空間輸入激勵模塊將輸入數據送入到抽取濾波器系統(tǒng)中，記輸入信號頻率為fin，輸入數據率為 fdata_in。20MHz 模式下 fin為 16MHz，fdata_in為 1280MSPS，下采樣率為 32；50MHz 模式下 fin為 38MHz，fdata_in為 1600MSPS，下采樣率為 16。仿真得出的 20MHz 輸出波形如圖 4.12(a)，50MHz 的輸出波形如圖 4.12(b)。
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本文編號：2843226