RoF（Radio over Fiber）技术,结合了无线通信技术和光纤通信技术,非常适合应用于朝着高带宽、高速率和高性能等特点发展的现代通信。相对比于已经发展比较成熟的ARoF（Analog Radio over Fiber）系统和 DRoF（Digital Radio over Fiber）系统,SDoF（Sigma Delta over Fiber）系统能够在降低系统复杂度和成本的前提下拥有和DRoF系统相同的传输距离和动态范围,而这优点来源于高速高精度的ΣΔ调制器。因此研究SDoF系统的ΣΔ调制器有很大的应用价值。SDoF系统的宽带ΣΔ调制器要求单比特量化。本文首先对单比特ΣΔ调制器的原理和结构进行详细分析,通过在smulink上的建模讨论了基于有源积分器实现的ΣΔ调制器中的非理想因素。在综合了建模结果、系统指标和设计难度等因素后,本次设计最终选定能够摆脱运算放大器对ΣΔ调制器带宽制约的3阶无源连续时间ΣΔ调制器方案。无源环路滤波器使用遗传算法进行优化,调制器模型仿真的输出信噪比为55dB。调制器模型的蒙特卡罗仿真的输出信噪比平均值为47.8dB,方差是2.75dB,表明设计的无源滤波器能够抵抗无源器件的偏差的影响。设计的三级结构比较器的最小分辨电压能够达到5mV,输出延时42pS。反馈电流舵DAC（Digital to analog converter）使用互补全差分结构减小码间干扰的影响,同时设计了电流舵DAC的开关驱动电路将开关信号摆幅从1.1V降低到600mV,信号交叉点设置为450mV,从而减小DAC的输出延时和毛刺。调制器的过量环路延时参考PI-element补偿方法来进行补偿。接着本文基于TSMC 40nm CMOS工艺完成了一款单比特量化的宽带ΣΔ调制器的电路设计。前仿真结果表明:在时钟频率10GHz下,设计的基于无源滤波器实现的ΣΔ调制器的带宽能够达到100MHz,其输出信噪比为52.29dB,对应有效精度为8.39bits,整个调制器的功耗为22mW。最后对调制器进行版图绘制以及后仿真,与前仿真相比,调制器的输出信噪比下降到为28.93dB,有效位数下降到4.56bits。论文最后通过模块的电路和版图替换仿真的方法,分析并证明了导致精度下降关键问题所在,并对其原因进行了分析,给出了解决方法,为提高ΣΔ调制器的性能指出了方向。