專利名稱：采樣濾波器裝置以及無線通信裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采樣濾波器裝置和無線通信裝置，其中，響應(yīng)于來自積分器 的輸出而確定所述裝置的濾波器特性。
背景技術(shù)：
在例如移動通信的無線通信裝置中，已經(jīng)采用了采樣濾波器裝置，其在 時間上離散化信號，并且執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換以及濾波操作。作為已知的采樣濾波
器裝置，例如，在專利出版物1中已經(jīng)公開了這樣的采樣濾波器裝置。圖8 示出了在專利出版物1中描述的已知采樣濾波器裝置。
在圖8中，所述已知采樣濾波器裝置包括開關(guān)2A、開關(guān)2B、積分器3、 加權(quán)和采樣(W&S)元件6、以及控制信號發(fā)生器7。響應(yīng)于從控制信號發(fā) 生器7產(chǎn)生的時鐘、反相時鐘、W&S信號、以及復(fù)位信號，執(zhí)行三個過程(即， 復(fù)位、采樣、以及保持過程)。
基于加權(quán)函數(shù)而確定此采樣濾波器裝置的濾波器特性。同樣，當(dāng)例如 W&S信號對應(yīng)于三個加權(quán)函數(shù)(常量、線性、以及高斯)時，加權(quán)函數(shù)依賴 于W&S元件6和W&S信號之間的組合。通過W&S元件6的信號電流在采 樣窗外是零，并且在采樣窗內(nèi)根據(jù)加權(quán)函數(shù)(常量、線性、以及高斯)被加 權(quán)。如先前說明的，基于W&S信號對W&S元件6的輸出加權(quán)，以便可以改 變?yōu)V波器特性。
專利出版物1: JP-T-2003-510933 (第31頁，圖2A)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題
在上述專利出版物1中描述的已知方法中，必須準(zhǔn)備復(fù)雜的波形作為 W&S信號，用于改變?yōu)V波器特性。并且，在此方法中，由于執(zhí)行抽樣 (decimation),所以，存在這樣的問題輸出信號的頻率空間變得很窄。 換句話說，上面說明的專利出版物1的W&S信號具有如圖9中所示的
5波形。當(dāng)在從時鐘"1"到時鐘"n"的時段內(nèi)、基于W&S信號的采樣步驟 而對"n"個時鐘的電流進(jìn)行積分時，隨后執(zhí)行抽樣比=11的抽樣。例如，當(dāng) 對具有100 Msps的采樣頻率的信號進(jìn)行1/4的抽樣時，作為結(jié)果的采樣頻率 變?yōu)?5Msps。基于采樣定理，在100Msps的情況下，可以監(jiān)視具有從0到 50MHz的頻率的信號，以及在25Msps的情況下，可以監(jiān)視具有從0到12.5 MHz的頻率的信號。輸出信號的頻率空間意味著能夠監(jiān)視此輸出信號的這樣 的頻率范圍。如果執(zhí)行了抽樣，則采樣頻率變低，使得頻率空間變窄。特別 地，在上述專利出版物1中，在圖10中顯示了 n=870的示例。采樣頻率變?yōu)?比原始采樣頻率低至1/870,使得頻率空間變得4艮窄。
本發(fā)明已被作出以解決已知的問題，并且具有提供采樣濾波器裝置和無 線通信裝置的目標(biāo)，其中，所述裝置能夠改變?yōu)V波器特性而不采用復(fù)雜的波 形作為控制信號，并且，還能夠在利用寬頻率空間的同時執(zhí)行濾波處理操作。
解決問題的手段
為了解決上面說明的已知問題，根據(jù)本發(fā)明，提供了采樣濾波器裝置， 其中，響應(yīng)于來自積分器的輸出而確定所述釆樣濾波器裝置的濾波器特性， 所述裝置包括"N"個(符號"N"是大于或等于2的整數(shù))電壓/電流轉(zhuǎn)換 器，其將輸入電壓轉(zhuǎn)換為預(yù)定電流；"N+1"個積分器，其對從電壓/電流轉(zhuǎn)換 器輸出的電流進(jìn)行積分，以輸出所積分的電流；"N+1"個充電開關(guān)，其被才是 供在"N+1"個積分器的相應(yīng)的輸入級；"N+1"個力文電開關(guān)，其被提供在"N+1" 個積分器的相應(yīng)的輸出級；選擇開關(guān)，其切換所述"N"個電壓/電流轉(zhuǎn)換器 與所述"N+1"個充電開關(guān)之間的連接；以及控制器，其分別針對于積分器 的每一個而控制關(guān)于所述"N+1"個充電開關(guān)和所述"N+1"個放電開關(guān)的導(dǎo) 通定時(ON timing)和關(guān)斷定時(OFF timing),并且控制通過所述選擇開關(guān) 切換連接的定時，其中，控制器控制關(guān)于充電開關(guān)和放電開關(guān)的導(dǎo)通定時和 關(guān)斷定時，以便將電荷從所述"N"個電壓/電流轉(zhuǎn)換器充入從所述"N+r 個積分器中選擇的"N"個積分器中，并且同時，從除了所述"N"個選擇的 積分器之外的'T，個積分器釋放電荷。
根據(jù)上述配置，由于可以執(zhí)行濾波處理操作而不執(zhí)行抽樣，所以，可實 現(xiàn)使用寬頻率空間的濾波處理梯:作。同樣，才艮據(jù)上面說明的配置，由于可改 變來自積分器的輸出，所以，可以改變?yōu)V波器特性而不采用復(fù)雜的波形作為 控制信號。
6并且，在本發(fā)明的釆樣濾波器裝置中，控制器可控制用于通過選擇開關(guān) 切換連接的定時，以便每1個時鐘執(zhí)行所述"N"個電壓/電流轉(zhuǎn)換器與所述
"N+1"個充電開關(guān)之間的連接的切換；并且，控制器可進(jìn)行控制，使得每l
個時鐘改變相應(yīng)的充電開關(guān)和放電開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)和關(guān)斷狀態(tài)。
根據(jù)上述配置，由于可執(zhí)行濾波處理操作而不執(zhí)行抽樣，所以，可實現(xiàn) 使用寬頻率空間的濾波處理操作。
并且，在本發(fā)明的采樣濾波器裝置中，當(dāng)符號"z力"(符號"n"是大于 或等于1的整數(shù))表示延遲了 "n"個采樣的信號時在"N"是偶數(shù)(N二2M, 符號"M，，是大于或等于1的整數(shù))的情況下，控制器可控制由多個積分器 在1個時鐘內(nèi)積分的電荷被乘以輸入電壓的"a!"倍到"aM，，倍，并且，且 傳遞函數(shù)"y，，被表示為y:a一a2Z"+…+aMZ-Mw+aMZ—M…+a2Z-N+2+aiZ-N";然而， 在"N，，是奇數(shù)(N=2M+1)的情況下，控制器可控制由多個積分器在1個時 鐘內(nèi)積分的電荷被乘以輸入電壓的"a!"倍到"aM+1"倍，且傳遞函數(shù)"y，， 被表示為y-a一a2Z"十...+&^廳+&鹿嚴(yán)+~2福+ +a2Z-N+2+alZ—N+1 。
根據(jù)上述配置，可實現(xiàn)沒有執(zhí)行抽樣的"N"抽頭的FIR(有限沖激響應(yīng)) 濾波器特性。
并且，在本發(fā)明的采樣濾波器裝置中，控制器可切換電壓/電流轉(zhuǎn)換器的 內(nèi)部電壓，以便進(jìn)行控制，以切換進(jìn)入到積分器的電荷量。
根據(jù)上述配置，在不使電路配置復(fù)雜的同時，可改變?yōu)V波器特性。 并且，在本發(fā)明的采樣濾波器裝置中，"N，，個電壓/電流轉(zhuǎn)換器可具有彼 此不同的電壓對電流(voltage-to-current)特性。
根據(jù)上述配置，在不使電路配置復(fù)雜的同時，可改變?yōu)V波器特性。 并且，在本發(fā)明的采樣濾波器裝置中，切換所述"N"個電壓/電流轉(zhuǎn)換 器與所述"N+1"個積分器之間的連接的開關(guān)可包括選擇開關(guān)，用于響應(yīng) 于從控制器提供的信號，將來自"N"個電壓/電流轉(zhuǎn)換器的輸入切換至"N+1" 個輸出；以及"N+1"個采樣開關(guān)，用于響應(yīng)于從控制器提供的信號而對來
自選擇開關(guān)的"N+r個輸出進(jìn)行釆樣，并且用于向"N+r個積分器提供采 樣的輸出。
根據(jù)上述配置，可實現(xiàn)沒有執(zhí)行抽樣的"N"抽頭的FIR濾波器特性。 并且，在本發(fā)明的采樣濾波器裝置中，切換所述"N"個電壓/電流轉(zhuǎn)換 器與所述"N+1"個積分器之間的連接的開關(guān)可包括選擇開關(guān)，用于響應(yīng)
7于從所述控制器提供的信號，將來自所述"N"個電壓/電流轉(zhuǎn)換器的輸入切
換至"N+1"個輸出；以及"N"個采樣開關(guān)，用于響應(yīng)于從控制器提供的信 號而對來自"N"個電壓/電流轉(zhuǎn)換器的輸出進(jìn)行釆樣，并且用于向"N+1" 個積分器提供采樣的輸出。
才艮據(jù)上述配置，可實現(xiàn)沒有執(zhí)行抽樣的"N"抽頭的FIR濾波器特性。 并且，根據(jù)本發(fā)明的無線通信裝置包括根據(jù)本發(fā)明的采樣濾波器裝置， 其關(guān)于從天線輸入的無線電頻率信號而執(zhí)行離散處理操作和濾波處理操作； 緩沖器單元，其輸出在采樣濾波器裝置中采用的多個積分器的兩端之間的電 壓；以及A/D單元，其對已經(jīng)被離散處理的、并從緩沖器單元輸出的模擬信 號進(jìn)行數(shù)字化；以及基帶單元，其關(guān)于由所述A/D單元數(shù)字化的數(shù)字信號而 執(zhí)行解調(diào)處理操作或解碼處理操:作。
根據(jù)上述配置，可實現(xiàn)使用采樣濾波器裝置的無線通信裝置。 并且，根據(jù)本發(fā)明的無線通信裝置包括根據(jù)本發(fā)明的采樣濾波器裝置， 其關(guān)于從天線輸入的無線電頻率信號而執(zhí)行離散處理操作和濾波處理操作， 并且對應(yīng)于第一無線通信方法或第二無線通信方法而切換電壓/電流轉(zhuǎn)換器 的內(nèi)部電壓，以便改變充入所述多個積分器中的電荷量；緩沖器單元，其輸 出在采樣濾波器裝置中采用的多個積分器的兩端之間的電壓；A/D單元，其 對已經(jīng)被離散處理的、并從緩沖器單元輸出的模擬信號進(jìn)行數(shù)字化；開關(guān)單 元，其對應(yīng)于第一無線通信方法或第二無線通信方法而切換A/D單元的輸出； 第一基帶單元，其對應(yīng)于所述第一無線通信方法，針對經(jīng)開關(guān)單元從A/D單 元輸出的數(shù)字信號執(zhí)行解調(diào)處理操作或解碼處理操作；以及第二基帶單元， 其對應(yīng)于所述第二無線通信方法，針對經(jīng)開關(guān)單元從A/D單元輸出的數(shù)字信 號執(zhí)行解調(diào)處理操作或解碼處理操作。
根據(jù)上述配置，當(dāng)無線通信裝置可通過利用采樣濾波器裝置而切換對應(yīng) 所述多個無線通信方法的濾波器特性時，可實現(xiàn)可對應(yīng)于多個無線通信方法 而操作的無線通信裝置， 本發(fā)明的優(yōu)點
根據(jù)本發(fā)明的采樣濾波器裝置和無線通信裝置，由于以這樣的方式配置 采樣濾波器裝置，該方式為，當(dāng)將電荷充入積分器時，對電荷加權(quán)，并且基 于巻積、而不是改變控制信號來處理加權(quán)的電荷，所以，有可能提供這樣的 采樣濾波器裝置和無線通信裝置，其能夠執(zhí)行不執(zhí)行抽樣而利用寬頻率空間
8的濾波操作，并且，還能夠改變所述裝置的濾波器特性而不需要復(fù)雜的控制器。


圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的采樣濾波器裝置的配置的框圖。 圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的第 一 實施例的控制器的控制信號的圖。
圖3是描繪根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的電壓/電流轉(zhuǎn)換器的連接關(guān)系的表。
圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的采樣濾波器裝置中的頻率特性的圖。
圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的無線通信裝置的配置的框圖。 圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的關(guān)于控制器的控制信號的另一示 例的圖。
圖7是顯示根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的無線通信裝置的配置的框圖。 圖8是顯示已知采樣濾波器裝置的配置的框圖。 圖9是顯示已知采樣濾波器裝置的W&S信號的波形圖。 圖10是il明在已知采樣濾波器裝置中頻率空間變窄的原因的圖。 圖11是顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的采樣濾波器裝置的另一配置的 框圖。
圖12是描繪根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的關(guān)于釆樣開關(guān)的連接關(guān)系的另 一示例的表。
圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的關(guān)于控制器的控制信號的另一 示例的圖。
圖14是顯示根據(jù)本發(fā)明的實施例4的無線通信裝置的配置的框圖。
附圖標(biāo)號和標(biāo)記的描述
100、 201、 301、 401 采樣濾波器裝置
110 天線
120、 121、 122、 123 電壓/電流轉(zhuǎn)換器
130 選擇開關(guān)
140 控制器
150到154 電容器160到164 采樣開關(guān) 170到174 充電開關(guān) 180到184 i文電開關(guān)
200、300、400 無線通信裝置
202、302、402、 408 緩沖器單元
203、303、403、 405 A/D單元
204、304、306、 404、 406 基帶單元
307、407開關(guān)
具體實施例方式
現(xiàn)在參考附圖，對本發(fā)明的實施例進(jìn)行描述。 (第一實施例)
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的采樣濾波器裝置的配置的框圖。
在本實施例中，對采樣濾波器裝置具有N=4抽頭的濾波器特性的情況進(jìn)行描 述。
在圖1中，采樣濾波器裝置100包括天線110、電壓/電流轉(zhuǎn)換器120 到123、選擇開關(guān)130、控制器140、電容器150到154、采樣開關(guān)160到164、 充電開關(guān)170到174、以及放電開關(guān)180到184。
天線110接收無線方法的無線電頻率信號。雖然圖1中未描述，但是， 關(guān)于由天線110接收的無線電頻率信號，例如通過濾波才乘作等，執(zhí)行對應(yīng)于 無線方法的無線電頻率信號處理操作，并且隨后，將處理后的無線電頻率信 號輸入至電壓/電流轉(zhuǎn)換器120到123。
電壓/電流轉(zhuǎn)換器120到123將輸入電壓信號轉(zhuǎn)換為電流，并且，隨后從 其輸出轉(zhuǎn)換的電流信號。例如，當(dāng)電壓/電流轉(zhuǎn)換器120到123是跨導(dǎo)放大器 時，相應(yīng)的電壓/電流轉(zhuǎn)換器120到123的電壓-電流特性可彼此不同，或可作 為選擇地使其彼此相同。在本實施例中，示出了這樣的示例電壓/電流轉(zhuǎn)換 器120和123的電壓-電流特性彼此相同，并且，電壓/電流轉(zhuǎn)換器121和122 的電壓-電流特性彼此相同，但是，電壓/電流轉(zhuǎn)換器120和121的電壓-電流 特性彼此不同。
響應(yīng)于從控制器140輸入的信號，選擇開關(guān)130將采樣開關(guān)160到164 的連接目標(biāo)切換至電壓/電流轉(zhuǎn)換器120到123的任何一個。響應(yīng)于從控制器
10140輸入的信號，采樣開關(guān)160到164對從相應(yīng)的電壓/電流轉(zhuǎn)換器120到123 輸入的電流進(jìn)行采樣，并且隨后，將采樣的電流輸出至電容器150到154。
分別經(jīng)由充電開關(guān)170到174而將電容器150到154連接至采樣開關(guān)160 到164。響應(yīng)于由采樣開關(guān)160到164采樣的電流，當(dāng)將充電開關(guān)170到174 導(dǎo)通時，將電荷充入電容器150到154中，然而，當(dāng)將放電開關(guān)180到184 導(dǎo)通時，從電容器150到154輸出所充入的電荷。
響應(yīng)于從控制器140輸入的控制信號，充電開關(guān)170到174對是否將電 荷充入電容器150到154中進(jìn)行切換。響應(yīng)于從控制器140輸入的控制信號， 放電開關(guān)180到184對是否輸出在電容器150到154中充入的電荷進(jìn)行切換。
圖2示出了關(guān)于相應(yīng)開關(guān)的控制信號，即，指示這些開關(guān)中的每一個的 導(dǎo)通定時和關(guān)斷定時。在采樣開關(guān)160到164的4喿作頻率是1/T [Hz]的情況下， 定時"1"指示O到T[s]的時段；定時"2"指示T到2T [s]的時段，以及定 時"L'，指示(L-1) x T到L x T [s]的時段。
當(dāng)將電荷充入電容器150到154中時，關(guān)于充電開關(guān)170到174的控制 信號中的每一個的通周期是"4T" [s],并且，每個時段"T" [s]變換將相應(yīng) 的控制信號導(dǎo)通的定時。當(dāng)輸出充入電容器150到154中的電荷時，關(guān)于放 電開關(guān)180到184的控制信號的每一個的通周期是"T" [s],并且，每個時段 "T" [s]變換將相應(yīng)的控制信號導(dǎo)通的定時。
圖3顯示了在相應(yīng)的定時，電壓/電流轉(zhuǎn)換器120到123與采樣開關(guān)160 到164之間的連接關(guān)系?？刂破?40以可滿足圖3中顯示的關(guān)系的方式控制 選擇開關(guān)130，并且重復(fù)定時T到"5"的控制操作。
在定時"1",將電壓/電流轉(zhuǎn)換器120連接至采樣開關(guān)160;將電壓/電流 轉(zhuǎn)換器121連接至采樣開關(guān)164;將電壓/電流轉(zhuǎn)換器122連接至采樣開關(guān)163; 將電壓/電流轉(zhuǎn)換器123連接至采樣開關(guān)162，并且，從而將充電開關(guān)170、 174、 173、 172導(dǎo)通，以便將電荷充入電容器150、 154、 153和152中。并 且，將放電開關(guān)181導(dǎo)通，以便輸出被充入電容器151中的電荷。
換句話說，在定時"1",將電荷充入電容器150中，所述電荷是輸入電 壓的"ar，倍(符號"a,指示由電壓/電流轉(zhuǎn)換器120將輸入電壓轉(zhuǎn)換為電 流的系數(shù)，稍后將詳細(xì)討論)；將電荷充入電容器154中，所述電荷是輸入電 壓的"a2"倍；將電荷充入電容器153中，所述電荷是輸入電壓的"a3(=a2)，， 倍；以及將電荷充入電容器152中，所述電荷是輸入電壓的"a4(=ai)，，倍。
ii如先前描述的，在相同的定時，不同的電荷量被充入多個電容器。
在定時"2",將電壓/電流轉(zhuǎn)換器120連接至釆樣開關(guān)161;將電壓/電流 轉(zhuǎn)換器121連接至采樣開關(guān)160;將電壓/電流轉(zhuǎn)換器122連接至采樣開關(guān)164; 將電壓/電流轉(zhuǎn)換器123連接至采樣開關(guān)163;并且從而，將充電開關(guān)171、
170、 174、 173導(dǎo)通，以便將電荷充入電容器151、 150、 154和153。同樣， 將放電開關(guān)182導(dǎo)通，以便輸出充入電容器152中的電荷。
在定時"3",將電壓/電流轉(zhuǎn)換器120連接至采樣開關(guān)162;將電壓/電流 轉(zhuǎn)換器121連接至采樣開關(guān)161;將電壓/電流轉(zhuǎn)換器122連接至采樣開關(guān)160; 將電壓/電流轉(zhuǎn)換器123連接至采^f開關(guān)164;并且從而，將充電開關(guān)172、
171、 170、 174導(dǎo)通，以便將電荷充入電容器152、 151、 150和154。同樣， 將放電開關(guān)183導(dǎo)通，以便輸出充入電容器153中的電荷。
在定時"4",將電壓/電流轉(zhuǎn)換器120連接至采樣開關(guān)163;將電壓/電流 轉(zhuǎn)換器121連接至采樣開關(guān)162;將電壓/電流轉(zhuǎn)換器122連接至采樣開關(guān)161; 將電壓/電流轉(zhuǎn)換器123連接至采樣開關(guān)160;并且從而，將充電開關(guān)173、
172、 171、 170導(dǎo)通，以便將電荷充入電容器153、 152、 151和150。同樣， 將放電開關(guān)184導(dǎo)通，以便輸出充入電容器154中的電荷。
在定時"5",將電壓/電流轉(zhuǎn)換器120連接至采樣開關(guān)164;將電壓/電，u 轉(zhuǎn)換器121連接至采樣開關(guān)163;將電壓/電流轉(zhuǎn)換器122連接至采樣開關(guān)162; 將電壓/電流轉(zhuǎn)換器123連接至采樣開關(guān)161;并且從而，將充電開關(guān)174、
173、 172、 171導(dǎo)通，以便將電荷充入電容器154、 153、 152和151。同樣， 將放電開關(guān)180導(dǎo)通，以便輸出充入電容器150中的電荷。
因而，在定時T,當(dāng)通過將定時"-3 (3個時鐘前)"的信號乘以'V，、 將定時"-2"的信號乘以'V，、將定時"-1"的信號乘以'V，、以及將定時 "0"的信號乘以"a,而獲得總計電荷時，從電容器151釋放電荷的總量。
同樣，在定時"2"，當(dāng)通過將定時"-2"的信號乘以"a,、將定時"-r 的信號乘以"a2，，、將定時"0"的信號乘以"a2"、以及將定時'T，的信號乘 以"a,而獲得總計的電荷時，從電容器152釋放電荷的總量。如先前說明 的，在不同的定時，從所述多個電容器釋it不同的電荷量。
在從定時6以后的定時，重復(fù)執(zhí)行上述定時1到5的操作。當(dāng)將相應(yīng)的 采樣開關(guān)160到164關(guān)斷時，執(zhí)行當(dāng)選#^開關(guān)130切換相應(yīng)的電壓/電流轉(zhuǎn)換 器120到123與相應(yīng)的采樣開關(guān)160到164之間的連接時的切換定時。例如，
12在定時T,在從"T/2" [s]到"T" [s]的時段期間，切換所述連接。
如先前描述的，在所述定時的每一個，將電荷充入五個電容器中的四個 電容器中，以及同時，從其余的一個電容器輸出已經(jīng)在對于四組所述定時的 時段期間充電的電荷。當(dāng)將電壓/電流轉(zhuǎn)換器120和123將輸入電壓轉(zhuǎn)換為電 流的系數(shù)定義為以及將電壓/電流轉(zhuǎn)換器121和122將輸入電壓轉(zhuǎn)換為 電流的系數(shù)定義為"a2"時，將采樣濾波器裝置100的傳遞函數(shù)"y"表示為 (表達(dá)式1 )。 [表達(dá)式1]
y = a! + a2z-1 + a2z-2 + a,z—3
在此情況下，由于將傳遞函數(shù)"y"表示為"z"的方程，所以，它指示 傳遞函數(shù)"y"對應(yīng)于離散時間方法。符號"z-1"表示延遲了一個采樣的信號。 因而，采樣濾波器裝置IOO的輸出表示通過將乘以"ai"的最近的采樣信號、 乘以"a2，，的在1個定時之前的采樣信號、乘以"a2，，的在2個定時之前的采 樣信號、以及乘以"ai"的在3個定時之前的采樣信號彼此相加而獲得的信 號。
圖4的實線示出了在"l/T"是2400 [MHz]、 "a廣是0.1363、以及、2，，是 0.3637的情況下實現(xiàn)的濾波器特性。另一方面，圖4的點狀線表示在"a, 的值等于"a2，，的值的情況下實現(xiàn)的濾波器特性。這樣，由于改變了 "a,的 值和"a2"的值，所以，可改變?yōu)V波器特性。
在上述情況下，作為具有N=4抽頭的濾波器特性的采樣濾波器裝置的示 例，已經(jīng)指示了下面^是到的配置也就是"i兌，采樣濾波器裝置包括四個電壓/ 電流轉(zhuǎn)換器、五個采樣開關(guān)、五個充電開關(guān)、五個放電開關(guān)、以及五個電容 器。然而，本發(fā)明不限于上面說明的配置。由于可通過包括"N"個電壓/電 流轉(zhuǎn)換器、以及(N+l)個這些采樣開關(guān)、充電開關(guān)、放電開關(guān)和電容器中 的每一個而配置采樣濾波器裝置100,所以，可作為選擇地配置具有"N"抽 頭的濾波器特性的采樣濾波器裝置(符號"N"是大于或等于2的整數(shù))。
在"N，，是偶數(shù)(N=2M，符號"M，，是大于或等于1的整數(shù))的情況下， 將采樣濾波器裝置100的傳遞函數(shù)"y"表示為(表達(dá)式2)。
y = a！ + a2Z"+…十a(chǎn)Mz-M+1+ aMz-M+...+ a2z-N+2 + a,1
在"N"是奇數(shù)(N = 2M + 1 )的情況下，將采樣濾波器裝置100的傳遞
13函數(shù)"y"表示為(表達(dá)式3X [表達(dá)式3]
y = ai + a--1十…十a(chǎn)Mz-M+1+ a固,十a(chǎn)Mz-M"…十a(chǎn)2z-N+2 + alZ-N+1
同樣，在電壓/電流轉(zhuǎn)換器120到123的動態(tài)范圍較寬的情況下，由于可 產(chǎn)生切換電壓/電流轉(zhuǎn)換器120到123的內(nèi)部電壓、以便改變充入電容器的電 荷量的這樣的配置，所以，可將濾波器特性設(shè)置為變化的。
如先前描述的，根據(jù)當(dāng)配備其總數(shù)與想要實現(xiàn)的抽頭數(shù)相同的多個電壓/ 電流轉(zhuǎn)換器時、配備其總數(shù)比該抽頭數(shù)多l(xiāng)的多個電容器、并且切換相應(yīng)的 電容器的充電定時和放電定時的這樣的配置，可不執(zhí)行抽樣而通過利用寬頻 率空間來執(zhí)行濾波處理操作，這是因為，執(zhí)行了這樣的控制操作當(dāng)將電荷 充入電容器時，對電荷加權(quán)，并基于巻積來處理加權(quán)的電荷。并且，可采用 矩形波作為控制信號，以便可以改變?yōu)V波器特性，而不需要具有復(fù)雜波形的 控制信號和復(fù)雜的控制器。
還應(yīng)當(dāng)注意，可作為選#^也不采用矩形波，而采用正弦波作為控制信號。 此外，當(dāng)將電荷充入電容器150到154中時，不存在關(guān)于電壓/電流轉(zhuǎn)換器120 到123的順序的具體限制(例如，不是從120經(jīng)121、 122到123的這樣的順 序，而是從123經(jīng)122、 121到120的另一順序)。
同樣，如圖ll中顯示的，與上面說明的配置(其中，通過選擇開關(guān)130 切換電壓/電流轉(zhuǎn)換器120到123與采樣開關(guān)160到164之間的連接)不同， 可作為選擇地產(chǎn)生另一配置，在所述另一配置中，通過此選擇開關(guān)130切換 采樣開關(guān)160到163與充電開關(guān)170到174之間的連接。由于采用了圖11中 所示的配置，所以，采樣開關(guān)的總數(shù)可減少l。在此可選情況下，圖12中描 繪了采樣開關(guān)160到163與充電開關(guān)170到174之間的連接關(guān)系?？刂破?40 以可滿足圖12中顯示的關(guān)系的方式控制選擇開關(guān)130，并且重復(fù)執(zhí)行定時1 到5的控制操作。
此外，在圖11的配置中，可相對于用于采^^羊開關(guān)161和162的控制信號 的相位，將用于采樣開關(guān)160和163的控制信號的相位偏移180度(參照圖 13)，從而，可作為選擇地選擇系數(shù)"a,為負(fù)值。在此情況下，必須準(zhǔn)備選 擇開關(guān)130切換連接的定時，例如，必須準(zhǔn)備這樣的時段，在所述時段期間， 將所有的采樣開關(guān)160到163關(guān)斷。在此情況下，可將采樣濾波器裝置100 的傳遞函數(shù)"y"表示為(表達(dá)式4)。
14[表達(dá)式4]
y = -ai + a2Z—1 + a2z-2 - az-3 (第二實施例)
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的無線通信裝置的配置的框圖。在 圖5中，無線通信裝置200配備有采樣濾波器單元201、緩沖器單元202、 A/D單元203、以及基帶單元204。
采樣濾波器單元201具有與根據(jù)第一實施例的采樣濾波器裝置100的配 置相同的配置，并且，以與采樣濾波器裝置100的方式相類似的方式進(jìn)行才乘 作，以便關(guān)于從天線110輸入的無線電頻率信號而執(zhí)行離散處理操作和濾波 處理操作。
緩沖器單元202輸出出現(xiàn)在采樣濾波器單元201的電容器150到154的 兩端之間的電壓值。例如，緩沖器單元202可由運算放大器構(gòu)成。當(dāng)圖4中 描繪了關(guān)于在電容器150到154的兩端的電壓的頻率特性時，在電容器150 到154的兩端的電壓值具有這樣的特性由采樣濾波器單元201對從天線110 輸入的信號的成分進(jìn)行濾波。
A/D單元203將從緩沖器單元202輸入的模擬離散信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。 基帶單元204關(guān)于從A/D單元203輸入的數(shù)字信號而執(zhí)行數(shù)字信號處理操作。
換句話說，在基帶單元204中，關(guān)于由A/D單元203數(shù)字化的數(shù)字信號， 執(zhí)行解調(diào)處理操作、解碼處理操作等。根據(jù)上述配置，可將根據(jù)第一實施例 的采樣濾波器裝置應(yīng)用于無線通信裝置。
雖然上面的描述已經(jīng)說明了沒有執(zhí)行抽樣的控制操作，但是，可作為選 擇地通過控制輸出相應(yīng)的電容器的電壓值的定時，而改變抽樣比。
圖6顯示了關(guān)于相應(yīng)的開關(guān)的控制信號，即，示出了相應(yīng)的開關(guān)的導(dǎo)通 定時和關(guān)斷定時。放電開關(guān)180到184的導(dǎo)通定時和關(guān)斷定時與圖2中的那 些導(dǎo)通定時和關(guān)斷定時不同。在N-4抽頭的情況下，當(dāng)輸出相應(yīng)的電容器 的電壓值時，由于重復(fù)執(zhí)行下面提到的控制操作，所以，可選擇抽樣比為2。 在控制操作中，在定時"1",讀取電容器151的電壓值；在定時"2"，不讀 取電容器152的電壓值；在定時"3"，讀取電容器153的電壓值；在定時"4"， 不讀取電容器154的電壓值；在定時"5",讀取電容器150的電壓值；在定 時"6"，不讀取電容器151的電壓值；在定時"7",讀取電容器152的電壓 值；在定時"8"，不讀取電容器153的電壓值；在定時"9"，讀取電容器154的電壓值；在定時"10",不讀取電容器150的電壓值。換句話說，不僅執(zhí)行
其中不執(zhí)行抽樣的這樣的控制操作，還可通過定時控制才喿作而改變抽樣比。 在這樣的情況下，必須將尚未被讀取的電荷復(fù)位，例如，必須準(zhǔn)備用于將存 儲在相應(yīng)的電容器中的電荷復(fù)位的開關(guān)。 (第三實施例)
圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的無線通信裝置的配置的框圖。在 圖7中，無線通信裝置300配備有采樣濾波器單元301、緩沖器單元302、 A/D單元303、第一基帶單元304、第二基帶單元306、以及開關(guān)307。
采樣濾波器單元301具有與才艮據(jù)第一實施例的采樣濾波器裝置100的配 置相同的配置，并且，以與采樣濾波器裝置100的方式相類似的方式進(jìn)行操 作，以便關(guān)于從天線110輸入的無線電頻率信號而執(zhí)行離散處理操作和濾波 處理操:作。此外，由于切換了電壓/電流轉(zhuǎn)換器120到123的內(nèi)部電壓，所以， 可以改變充入電容器中的電荷量。
由于緩沖器單元302具有與緩沖器單元202的功能相類似的功能，所以， 緩沖器單元302輸出出現(xiàn)在采樣濾波器單元301的電容器150到154的兩端 之間的電壓值。A/D單元303將從緩沖器單元302輸入的模擬離散信號轉(zhuǎn)換 為數(shù)字信號。當(dāng)?shù)谝换鶐卧?04對應(yīng)于第一無線通信方法時，第一基帶單 元304對從A/D單元303經(jīng)開關(guān)307輸入的數(shù)字信號執(zhí)行數(shù)字信號處理操作。
當(dāng)?shù)诙鶐卧?06對應(yīng)于第二無線通信方法時，第二基帶單元306對 從A/D單元303經(jīng)開關(guān)307輸入的數(shù)字信號執(zhí)行數(shù)字信號處理操作。
根據(jù)無線通信方法對應(yīng)于所述第一無線通信方法或所述第二無線通信方 法的這樣的條件，開關(guān)307將A/D單元303的輸出輸入至第一基帶單元304 或第二基帶單元306。
雖然在本實施例中，將A/D單元布置在開關(guān)307的前級，但是，依賴于 無線通信方法，可作為選擇地產(chǎn)生另一配置，在所述另一配置中，可將A/D 單元布置在開關(guān)307的后級。
才艮據(jù)上述配置，由于改變了才艮據(jù)第一實施例的采樣濾波器裝置的濾波器 特性，所以，可將釆樣濾波器裝置應(yīng)用于對應(yīng)于多個無線通信方法的這樣的 無線通信裝置。
例如，可以設(shè)想W-CDMA方法和IEEE 802.11a方法，作為無線通信方 法的示例。由于W-CDMA方法的帶寬大約是4 MHz,以及IEEE 802.11a方法的帶寬大約是20MHz，所以，需要適合于所述各個方法的濾波器。根據(jù)本
實施例，由于可改變采樣濾波器裝置的濾波器特性，所以，單個濾波器可適 用于所述兩個無線通信方法。在第一無線通信方法和第二無線通信方法的示
例中不存在具體限制。作為選擇，可以這樣的方式配置采樣濾波器單元301: 可響應(yīng)于要使用的無線通信方法，切換電壓/電流轉(zhuǎn)換器。 (實施例4 )
圖14是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例4的無線通信裝置的配置的框圖。在圖 14中，無線通信裝置400已經(jīng)配備有采樣濾波器單元401、開關(guān)407、第一 緩沖器單元402、第二緩沖器單元408、第一A/D單元403、第二 A/D單元 405、第一基帶單元404、以及第二基帶單元406。
采樣濾波器單元401具有與才艮據(jù)第一實施例的采樣濾波器裝置100的配 置相同的配置，并且，以與采樣濾波器裝置100的方式相類似的方式進(jìn)行操 作，以便關(guān)于從天線110輸入的無線電頻率信號而執(zhí)行離散處理操作和濾波 處理操作。
開關(guān)407將采樣濾波器單元401的放電開關(guān)180到184的連接目標(biāo)切換 至第一緩沖器單元402或第二緩沖器單元408。
由于第一緩沖器單元402和第二緩沖器單元408具有與緩沖器單元202 的功能相類似的功能，所以，第一緩沖器單元402和第二緩沖器單元408輸 出出現(xiàn)在采樣濾波器單元401的電容器150到154的兩端之間的電壓值。
第一 A7D單元403和第二 A/D單元405分別對從第一緩沖器單元402和 第二緩沖器單元408輸入的模擬離散信號進(jìn)行數(shù)字化。
第一基帶單元404和第二基帶單元406分別關(guān)于從第一 A/D單元403和 第二 A/D單元405輸入的數(shù)字信號而執(zhí)行數(shù)字信號處理4喿作。
對這樣的才喿作進(jìn)行描述采樣濾波器單元401響應(yīng)于與圖2中所示的控 制信號相類似的控制信號而進(jìn)行操作，以便開關(guān)407按照每1個定時交替地 將采樣濾波器單元401的放電開關(guān)180到184的連接目標(biāo)切換至第一緩沖器 單元402或第二緩沖器單元408。在控制操作中，在定時'T，，由^爰沖器單 元402讀取電容器151的電壓值；在定時"2",由緩沖器單元408讀取電容 器152的電壓值；在定時"3"，由緩沖器單元402讀取電容器153的電壓值； 在定時"4",由緩沖器單元408讀取電容器154的電壓值；在定時"5"，由 緩沖器單元402讀取電容器150的電壓值；在定時"6"，由緩沖器單元408
17讀取電容器151的電壓值；在定時"7"，由緩沖器單元402讀取電容器152 的電壓值；在定時"8",由緩沖器單元408讀取電容器153的電壓值；在定 時"9",由緩沖器單元402讀取電容器154的電壓值；以及在定時"10",由 緩沖器單元408讀取電容器150的電壓值。結(jié)果，以與圖6的控制方式相類 似的控制方式，獲得從第一緩沖器單元402和第二緩沖器單元408輸出的信 號。也就是說，在第一基帶單元401和第二基帶單元406中，可對其抽樣比 是2的信號進(jìn)行處理。
在本實施例中，通過切換放電開關(guān)180到184的連接目標(biāo)，來配置無線 通信裝置。作為選"f奪，可通過提供連接至相應(yīng)的電容器的多個放電開關(guān)而配 置無線通信裝置。同樣，可作為選擇地通過從自第一緩沖器單元402和第二 緩沖器單元408輸出的信號中選擇要由基帶單元處理的信號，而配置無線通 信裝置。另外，可通過由四組基帶單元處理其抽樣比變?yōu)?的信號，而配置 該無線通信裝置。
根據(jù)上述可選配置，可通過釆用多個基帶單元處理4妄收信號、而沒有任 何振幅損失，所述振幅損失是由分配所引起的。
雖然已經(jīng)詳細(xì)地、并且參考具體實施例而對本發(fā)明進(jìn)4亍了描述，但對于 本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，設(shè)想這樣的事實是顯而易見的可以不背離本發(fā)明 的精神和范圍而以各種方式對本發(fā)明進(jìn)行修改和改變。
本申請要求2006年10月23日提交的日本專利申請(JP-A-2006-287307 ) 的優(yōu)先權(quán)，據(jù)此以引用的方式將所述日本專利申請的內(nèi)容合并入此申請中。
工業(yè)適用性
本發(fā)明具有這樣的優(yōu)點提供采樣濾波器裝置，其能夠執(zhí)行利用寬頻率 空間的濾波操作而不執(zhí)行抽樣，并且，其還能夠改變其濾波器特性而不需要 復(fù)雜的控制器，這是因為，以這樣的方式配置采樣濾波器裝置當(dāng)將電荷充 入電容器時，對電荷加權(quán)，并且，基于巻積對加權(quán)的電荷進(jìn)行處理，而不是 改變控制信號。存
權(quán)利要求
1. 一種采樣濾波器裝置，響應(yīng)于來自積分器的輸出而確定所述采樣濾波器裝置的濾波器特性，所述裝置包括“N”個(符號“N”是大于或等于2的整數(shù))電壓/電流轉(zhuǎn)換器，其將輸入電壓轉(zhuǎn)換為預(yù)定電流；“N+1”個積分器，其對從所述電壓/電流轉(zhuǎn)換器輸出的電流進(jìn)行積分，以輸出所積分的電流；“N+1”個充電開關(guān)，其被提供在所述“N+1”個積分器的相應(yīng)的輸入級；“N+1”個放電開關(guān)，其被提供在所述“N+1”個積分器的相應(yīng)的輸出級；選擇開關(guān)，其切換所述“N”個電壓/電流轉(zhuǎn)換器與所述“N+1”個充電開關(guān)之間的連接；以及控制器，其分別針對于所述積分器的每一個，控制關(guān)于所述“N+1”個充電開關(guān)和所述“N+1”個放電開關(guān)的導(dǎo)通定時和關(guān)斷定時，并且，控制通過所述選擇開關(guān)切換所述連接的定時，其中，所述控制器控制關(guān)于所述充電開關(guān)和所述放電開關(guān)的導(dǎo)通定時和關(guān)斷定時，以便將電荷從所述“N”個電壓/電流轉(zhuǎn)換器充入從所述“N+1”個積分器中選擇的“N”個積分器中，并且同時，從除了所述“N”個選擇的積分器之外的“1”個積分器釋放電荷。
2. 如權(quán)利要求1所述的采樣濾波器裝置，其中所述控制器控制用于通過所述選擇開關(guān)切換所述連接的定時，以便每1個時鐘執(zhí)行所述"n"個電壓/電流轉(zhuǎn)換器與所述"n+1"個充電開關(guān)之間的 連接的切換；并且所述控制器進(jìn)行控制，使得每l個時鐘改變所述相應(yīng)的充電開關(guān)和放電 開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)和關(guān)斷狀態(tài)。
3. 如權(quán)利要求l所迷的采樣濾波器裝置，其中當(dāng)符號"Z—n"(符號"n"是大于或等于1的整數(shù))表示延遲了 "n"個釆 樣的信號時在"n，，是偶數(shù)(n^2m,符號"m"是大于或等于1的整數(shù))的情況下， 所述控制器控制由所述多個積分器在1個時鐘內(nèi)積分的電荷被乘以所述輸入 電壓的倍到"aM"倍，且傳遞函數(shù)"y，，被表示為y二a,+a2Z"+…+aMz—M+1+aMz-M. . +a2Z-N+2+aiZ-N+1;然而在"N"是奇數(shù)(1SN2M+1)的情況下，所述控制器控制由所述多個積分 器在1個時鐘內(nèi)積分的電荷被乘以所述輸入電壓的"a ，倍到"aM+1"倍，且 所述傳遞函數(shù)"y"被表示為y二a+a2Z"十…+aMz-M+1+aM+1z-M+ aMz-M—'+… +a2Z-N+2+aiz-N+1。
4. 如權(quán)利要求1所述的采樣濾波器裝置，其中所述控制器切換所述電壓/電流轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部電壓，以便進(jìn)行控制，以切 換進(jìn)入到所述積分器的電荷量。
5. 如權(quán)利要求l所述的采樣濾波器裝置，其中所述"N"個電壓/電流轉(zhuǎn)換器具有#1此不同的電壓-電流特性。
6. 如權(quán)利要求2所述的采樣濾波器裝置，其中切換所述"N"個電壓/電流轉(zhuǎn)換器與所述"N+1"個積分器之間的連接 的所述開關(guān)包括選擇開關(guān)，用于響應(yīng)于從所述控制器提供的信號，將來自所述"N"個 電壓/電流轉(zhuǎn)換器的輸入切換至"N+1"個輸出；以及"N+l"個采樣開關(guān)，用于響應(yīng)于從所述控制器提供的信號而對來自所 述選擇開關(guān)的"N+1"個輸出進(jìn)行采樣，并且，用于向所述"N+1"個積分器 提供所采樣的輸出。
7. 如權(quán)利要求2所述的采樣濾波器裝置，其中切換所述"N"個電壓/電流轉(zhuǎn)換器與所述"N+1"個積分器之間的連接 的所述開關(guān)包括選擇開關(guān)，用于響應(yīng)于從所述控制器提供的信號，將來自所述"N"個 電壓/電流轉(zhuǎn)換器的輸入切換至"N+1"個輸出；以及"N"個采樣開關(guān)，用于響應(yīng)于從所述控制器提供的信號而對來自所述 "N"個電壓/電流轉(zhuǎn)換器的輸出進(jìn)行釆樣，并且，用于向所述"N+1"個積 分器提供所采樣的輸出。
8. —種無線通信裝置，包括權(quán)利要求1到權(quán)利要求7中的任何一個所述的采樣濾波器裝置，其針對 從天線輸入的無線電頻率信號而執(zhí)行離散處理操作和濾波處理操作；緩沖器單元，其輸出在所述采樣濾波器裝置中采用的所述多個積分器的 兩端之間的電壓；A/D單元，其對已經(jīng)被離散處理的、并從所述緩沖器單元輸出的模擬信 號進(jìn)行數(shù)字化；以及基帶單元，其針對由所述A/D單元數(shù)字化的數(shù)字信號執(zhí)行解調(diào)處理操作 或解碼處理操作。
9. 一種無線通信裝置，包括權(quán)利要求1到權(quán)利要求7中的任何一個所述的采樣濾波器裝置，其針對 從天線輸入的無線電頻率信號而執(zhí)行離散處理操作和濾波處理操作，并且， 對應(yīng)于第一無線通信方法或第二無線通信方法而切換所述電壓/電流轉(zhuǎn)換器 的內(nèi)部電壓，以便改變充入所述多個積分器中的電荷量；緩沖器單元，其輸出在所述采樣濾波器裝置中釆用的所述多個積分器的 兩端之間的電壓；A/D單元，其對已經(jīng)被離散處理的、并從所述緩沖器單元輸出的模擬信 號進(jìn)行數(shù)字化；開關(guān)單元，其對應(yīng)于所述第一無線通信方法或所述第二無線通信方法而 切換所述A/D單元的輸出；第一基帶單元，其對應(yīng)于所述第一無線通信方法，針對經(jīng)所述開關(guān)單元 從所述A/D單元輸出的數(shù)字信號執(zhí)行解調(diào)處理操作或解碼處理操作；以及第二基帶單元，其對應(yīng)于所述第二無線通信方法，針對經(jīng)所述開關(guān)單元 從所述A/D單元輸出的數(shù)字信號執(zhí)行解調(diào)處理操作或解碼處理操作。
全文摘要
可提供一種采樣濾波器裝置和無線通信裝置，所述裝置能夠改變?yōu)V波器特性而不使用復(fù)雜的波形作為控制信號，并且能夠執(zhí)行使用寬頻率空間的濾波器過程而不執(zhí)行抽樣。采樣濾波器裝置(100)包括控制單元(140)、多個積分器(150到154)、多個開關(guān)(130、160-164、170-174、180-184)、以及多個電壓/電流轉(zhuǎn)換單元(120-123)。在一個時鐘期間，將輸入的電路累積在積分器(150-154)中的四個中，并且將在在前時鐘(即，直到一個時鐘前的四個時鐘前)累積在其它剩余積分器中的電荷相加以被輸出。當(dāng)在每個時鐘在積分器(150-154)中累積電荷時，切換輸入電流，以便對電荷加權(quán)以被輸出，從而改變?yōu)V波器特性。
文檔編號H03H15/00GK101490956SQ200780027088
公開日2009年7月22日 申請日期2007年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月23日
發(fā)明者安倍克明, 宮野謙太郎, 松岡昭彥, 細(xì)川嘉史, 齊藤典昭 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社