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高斯频移键控(Gaussian Frequency Shift Keying,GFSK)是一种连续相位调制方式,具有恒幅包络、功率谱集中、频谱较窄等特点,因此在低速率的个人通信标准(如蓝牙)中得到了广泛的应用。在闭环GFSK调制结构中,基带数据经过高斯滤波后,由Sigma-Delta调制器(Sigma-Delta Modulator,SDM)转化为一定范围的序列去控制分频器,使压控振荡器(Voltage Controlled Oscillator,VCO)的输出产生一定的频偏,从而实现GFSK调制。但当前设计中SDM存在量化噪声功率谱密度杂散信号干扰严重的问题,导致小数分频锁相环的输出频谱存在杂散分量。因此亟须开展新型SDM的研究。论文主要围绕适用于小数分频锁相环的SDM展开研究,实现了基于改进型SDM的闭环GFSK调制电路设计。论文首先对闭环GFSK调制的原理进行介绍和分析,然后针对多级噪声整形(MultistAge noise Shaping,MASH)结构存在的问题,吸收并综合了质数模MASH结构和SP-MASH结构的优点,提出了一种改进的结构,称之为SH-MASH。通过理论推导与Matlab仿真证明了论文提出的SH-MASH结构对于所有输入值和初始条件,都能输出最大化序列长度,并能获得接近于理想噪声曲线的噪声功率谱。接着利用SH-MASH结构进行小数分频锁相环的设计,利用Matlab进行行为级的仿真与验证,利用Cppsim软件进行相位噪声分析;然后将设计的小数分频锁相环应用于GFSK闭环调制,来验证SH-MASH结构的性能。通过小数分频锁相环的行为级模型、小数分频锁相环的相位噪声模型和GFSK调制的电路模型进行SH-MASH结构的性能仿真。仿真结果表明,SH-MASH结构确实可以有效地抑制小数杂散,也可以实现闭环GFSK调制。最后本文对GFSK闭环调制电路的数字模块进行了硬件实现。对比分析说明,在不明显增加硬件成本的情况下,本文所提的SH-MASH结构SDM性能优于其他结构;与目前业内公认性能最佳的HK-MASH结构相比性能相当,但SH-MASH结构更为简单。因此论文提出的改进方法具有较高的学术价值。论文的特色与创新之处在于提出了一种改进型MASH结构,针对所有的输入和初始条件,都能输出最大化序列。同时,SH-MASH结构的量化噪声可以得到高效抑制,从而小数分频锁相环的环路滤波器可以最大程度地将量化噪声滤除,得到良好的频谱特性。