模數(shù)混合型FIR噪聲濾波器設(shè)計

式中：θref為參考信號相位;θsig為環(huán)路返回信號相位;θqn為相位域的量化噪聲;ni為調(diào)制器輸出的延時深度，Ii為多輸入電荷泵的各支路電流;fref為鑒相器工作頻率;H(z)為針對量化噪聲的等效FIR濾波的傳遞函數(shù)：

　　電荷泵電流在該結(jié)構(gòu)中扮演了雙重角色。從式(1)可以看出，同常規(guī)結(jié)構(gòu)一樣，總電流影響了環(huán)路動態(tài)特性;另一方面，式(2)表明各支路電流決定了所實現(xiàn)FIR濾波器傳遞函數(shù)的各項系數(shù)。只要根據(jù)所要實現(xiàn)的傳遞函數(shù)設(shè)置調(diào)制器輸出的延時深度以及電荷泵各支路電流的分配比例，就可以實現(xiàn)全定制的噪聲整形。此外，式(2)中當(dāng)f=0時，將有H(z)≡1。這表明無論設(shè)計參數(shù)如何選取，該結(jié)構(gòu)所實現(xiàn)的FIR濾波器恒有單位直流增益，因此從根本上解決了現(xiàn)有數(shù)字FIR噪聲濾除技術(shù)中的噪聲增益問題。

　　現(xiàn)以8抽頭混合型FIR濾波器為例，分析該結(jié)構(gòu)所實現(xiàn)的全定制噪聲整形。通過采用并行8支路鑒相器和1個8輸入的電荷泵，并給電荷泵各支路分配相同的電流，設(shè)置圖1中調(diào)制器輸出的每級延遲為單個時鐘周期，可以實現(xiàn)如圖3所示的濾波器頻域響應(yīng)。對應(yīng)的傳遞函數(shù)為：

　　圖4是行為級仿真得到的采用混合型FIR濾波器的新結(jié)構(gòu)鎖相環(huán)輸出的頻譜，并與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)做了對比。所有模塊均為無噪聲理想模型，因此頻譜中只含△-∑調(diào)制帶來的量化噪聲。所用參考時鐘頻率為14.318 MHz;輸出頻率為532 MHz，對應(yīng)的分頻比為37.156;電荷泵總電流為320μA，對應(yīng)每個支路40μA;振蕩器增益為250 MHz/V;環(huán)路濾波器采用2階;環(huán)路帶寬設(shè)為700 kHz，對應(yīng)的過采樣率僅為10;所用調(diào)制器為3階MASH結(jié)構(gòu)。圖中橫坐標(biāo)按照參考時鐘頻率歸一化。對比圖4和圖3可以看出，混合型FIR濾波器按照其傳遞函數(shù)實現(xiàn)了預(yù)期的對量化噪聲的抑制。

　　圖5(a)是行為級仿真得到的環(huán)路建立過程中振蕩器控制電壓的瞬態(tài)波形