本文介绍了一种新型的基于Delta-Sigma调制器的发射机架构，该架构结合了嵌入式有限脉冲响应（FIR）滤波器的数字功率放大器（DPA），旨在提升无线传感器网络（WSN）应用中的量化噪声抑制和编码效率。研究团队来自清华大学微电子研究所，包括Heng Liu, Hanjun Jiang, Yiyu Shen, Woogeun Rhee以及Zhihua Wang。
文章的核心在于提出了一种新的发射机设计方案，该方案通过利用一个1位二阶低通Delta-Sigma调制器（LPDSM）的输出来控制I路径（同相路径）和Q路径（正交路径）上的嵌入FIR滤波器的数字功率放大器。通过FIR滤波器的交错操作，能够有效减少带外噪声，从而根据行为模型仿真结果提升编码效率。此外，由于FIR滤波器平滑了功率放大器的开关动作，因此也能够抑制来自功率放大器的失真。
在引言部分，文章指出无线传感器网络（WSN）由具有高效率、低成本和小型化设备尺寸的传感器节点组成。对于这些电池供电的无线节点使用的无线发射机来说，保持高能量效率和小芯片尺寸非常重要。先前的研究已经提出了许多旨在提高功率放大器（PA）效率以及发射机（TX）效率的架构。
文章通过比较不同发射机架构，指出了直接上变频发射机的局限性。这种发射机由数字到模拟转换器、模拟低通滤波器和正交调制器组成，它们占用较大的芯片面积且降低了功率效率。因此，研究者们提出了几种新的架构来解决这些问题，例如极化发射机。极化发射机是一种流行的解决方案，它将基带信号分解为幅度和相位两个部分，幅度调制通过数字功率放大器完成，而相位调制则通过所谓的“两点调制”的锁相环（PLL）实现。在这种拓扑中，可以使用开关模式功率放大器（SMPA），这保证了良好的效率。
文章中所提到的关键技术要点包括：
- Delta-Sigma调制技术：Delta-Sigma调制技术是一种通过过采样和噪声整形技术来提高信号质量的技术，通常用于模拟到数字转换和数字到模拟转换中。通过Delta-Sigma调制器，可以将量化误差转移至高频带，以达到在感兴趣的频带内降低量化噪声的目的。
- 数字功率放大器（DPA）：与传统的模拟功率放大器不同，数字功率放大器直接处理数字信号，并且可以非常灵活地控制信号的幅度和相位。它们通过数字信号处理技术，在不牺牲过多效率的情况下，能够获得更高的线性度。
- 有限脉冲响应（FIR）滤波器：FIR滤波器是数字信号处理中常见的一种滤波器，它们通过一系列加权的输入样本的和来对信号进行过滤。由于其有限的脉冲响应，FIR滤波器特别适合用于精确控制数字信号，尤其是在消除带外噪声方面。
- 编码效率：在无线通信中，编码效率指的是在传输过程中，有效载荷数据与传输帧总数据量的比例。高编码效率意味着可以使用更少的能量来传输相同的数据量，这对于延长电池寿命和提高通信效率至关重要。
- 无线传感器网络（WSN）：WSN由许多小型、低功耗的传感器节点构成，这些节点能够相互协作，收集环境信息并进行无线通信。在设计WSN的发射机时，需要考虑到节点的尺寸、功耗以及成本。
通过上述技术的综合应用，文章提出的基于Delta-Sigma的发射机架构为多模无线传感器网络应用提供了一个新的解决方案，展示了技术在提升无线通信效率方面的潜力。
