一種多模多頻可重構(gòu)Gm-C復(fù)數(shù)濾波器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種多模多頻可重構(gòu)Gm-C復(fù)數(shù)濾波器，包括兩個(gè)二階復(fù)數(shù)濾波器單元，一個(gè)一階濾波器單元，兩組由不同時(shí)鐘控制的開(kāi)關(guān)S1，S2。本實(shí)用新型的多模多頻可重構(gòu)復(fù)數(shù)濾波器其特征在于所述電路有多種工作模式，選擇不同的輸出端口，能夠?qū)崿F(xiàn)的二階低通、帶通，四階帶通和低通，以及5階低通和二，四、六階復(fù)數(shù)濾波器。每一種工作模式下的工作頻率和帶寬均可通過(guò)改變其中跨導(dǎo)運(yùn)算放大器OTA的跨導(dǎo)值Gm來(lái)調(diào)節(jié)，能夠適應(yīng)如Bluetooth,Zigbee,GPS等不同接收機(jī)的多種要求。
【專利說(shuō)明】—種多模多頻可重構(gòu)Gm-C復(fù)數(shù)濾波器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種濾波器，尤其是涉及一種多模多頻可重構(gòu)Gm-C復(fù)數(shù)濾波器。

【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，隨著社會(huì)信息化時(shí)代的迅速發(fā)展，通訊終端均朝著更智能，功能更多，耗電更省，成本更低等趨勢(shì)發(fā)展。另一方面，經(jīng)過(guò)50年的持續(xù)快速發(fā)展，集成電路已達(dá)到可實(shí)現(xiàn)智能化系統(tǒng)集成芯片的高水平，工藝技術(shù)的不斷改進(jìn)，使得不斷提高電路集成度和改進(jìn)器件性能，并降低電路功耗成為可能。作為通信終端和導(dǎo)航系統(tǒng)最關(guān)鍵核心模塊之一，無(wú)線接收設(shè)備也跟隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，向多功能、低功耗、高性能、全集成的方向發(fā)展。
[0003]無(wú)線接收機(jī)從天線接收射頻信號(hào)，并將其經(jīng)過(guò)混頻器，下變頻至中頻或基頻，通常包括射頻前端和基帶處理兩個(gè)部分。接收機(jī)射頻前端對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、下變頻、信道選擇、濾波、轉(zhuǎn)換最終轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。所涉及的關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容包括:射頻濾波器，低噪聲放大器(LNA)，混頻器，鎖相環(huán)，中頻濾波器及濾波器的頻率自動(dòng)調(diào)諧技術(shù)，自動(dòng)增益控制電路(AGC)控制電路，數(shù)模轉(zhuǎn)換器等。在這一過(guò)程中要盡量少地引入噪聲并保持較高的線性度，同時(shí)要抑制帶內(nèi)或帶外干擾信號(hào)。
[0004]濾波器作為射頻前端不可或缺的核心模塊之一，可以用于通道選擇信號(hào)；也可以用在中頻階段濾去鏡像干擾，衰減噪聲，還可以用在高品質(zhì)的振蕩，放大，倍頻和混頻電路中；甚至在A/D轉(zhuǎn)換電路中，亦可以做抗混疊濾波器。
[0005]近年來(lái)，無(wú)線通信的個(gè)性化和寬帶化促使通信的終端設(shè)備不斷朝著便攜性，智能化和多功能化方向發(fā)展，這要求接收機(jī)在保持高性能、小尺寸的前提下，具有低功耗、高集成度等特點(diǎn)。導(dǎo)致接收機(jī)的前端設(shè)備一方面要有更低的功耗及更小的面積和更少的片外元器件，另一方面要能夠同時(shí)適用多種無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)，可以同時(shí)處理多模式，多標(biāo)準(zhǔn)的，多頻段的信號(hào)。在這樣的多重要求下，能因地制宜編程使用的多模多頻可重構(gòu)射頻前端幾乎成了唯一的選擇。多模多頻可重構(gòu)射頻前端通常復(fù)用了低噪聲放大器、頻率綜合器等，可以極大地降低系統(tǒng)功耗，節(jié)約芯片面積和成本。但是，由于不同通信標(biāo)準(zhǔn)的帶寬和其他技術(shù)指標(biāo)的變化范圍很寬，必須采用可重構(gòu)的中頻濾波器處理不同通信標(biāo)準(zhǔn)的不同頻段和不同技術(shù)指標(biāo)的信號(hào)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問(wèn)題；提供了一種有多種工作模式，選擇不同的輸出端口，能夠?qū)崿F(xiàn)的二階低通、帶通，四階帶通和低通，以及5階低通和二，四、六階復(fù)數(shù)濾波器。每一種工作模式下的工作頻率和帶寬均可通過(guò)改變其中跨導(dǎo)運(yùn)算放大器OTA的跨導(dǎo)值Gm來(lái)調(diào)節(jié)，以適應(yīng)如Bluetooth, Zigbee, GPS等不同接收機(jī)的多種要求的一種多模多頻可重構(gòu)Gm-C復(fù)數(shù)濾波器。
[0007]本實(shí)用新型的上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的:
[0008]一種多模多頻可重構(gòu)Gm-C復(fù)數(shù)濾波器，其特征在于，包括兩個(gè)二階復(fù)數(shù)濾波器單元，一個(gè)一階濾波器單元；所述兩個(gè)二階復(fù)數(shù)濾波器單元和一階濾波器單元依次連接；兩個(gè)二階復(fù)數(shù)濾波器單元之間、以及其中一個(gè)二階復(fù)數(shù)濾波器單元和一階濾波器單元之間設(shè)有若干由不同時(shí)鐘控制的開(kāi)關(guān)SI和開(kāi)關(guān)S2。
[0009]在上述的一種多模多頻可重構(gòu)Gm-C復(fù)數(shù)濾波器，第一個(gè)二階復(fù)數(shù)濾波器單元的一對(duì)輸出端V1,和通過(guò)兩個(gè)開(kāi)關(guān)SI連接到第二個(gè)二階復(fù)數(shù)濾波器單元的輸入端子V1+和V1-;第一個(gè)二階復(fù)數(shù)濾波器單元另外一對(duì)輸出端子的Vbp+和VBP_通過(guò)兩個(gè)開(kāi)關(guān)S2分別連接到第二個(gè)二階復(fù)數(shù)濾波器單元的輸入端子V1+和V1-;第一個(gè)二階復(fù)數(shù)濾波器單元的一對(duì)輸出端\—0+和通過(guò)兩個(gè)開(kāi)關(guān)SI連接到第二個(gè)二階復(fù)數(shù)濾波器單元的輸入端子Vq+和Vq-;另外一對(duì)輸出端子的Vbp+和VBP_通過(guò)兩個(gè)開(kāi)關(guān)S2分別連接到第二個(gè)二階復(fù)數(shù)濾波器單元的輸入端子Vq+和Nq-。
[0010]在上述的一種多模多頻可重構(gòu)Gm-C復(fù)數(shù)濾波器，第二個(gè)二階復(fù)數(shù)濾波器單元的一對(duì)輸出端V1,和V1-b通過(guò)兩個(gè)開(kāi)關(guān)SI連接到一階復(fù)數(shù)濾波器單元的輸入端子V1+和V1-,第二個(gè)二階復(fù)數(shù)濾波器單元的另一對(duì)輸出端子Vqjh和Vq b通過(guò)兩個(gè)開(kāi)關(guān)SI連接到一階復(fù)數(shù)濾波器單元的輸入端子Vq+和Nq-。
[0011]在上述的一種多模多頻可重構(gòu)Gm-C復(fù)數(shù)濾波器，兩個(gè)二階復(fù)數(shù)濾波器單元均包括二階多功能濾波電路和兩個(gè)交叉耦合的跨導(dǎo)通路，以及兩個(gè)開(kāi)關(guān)組S3 ;二階多功能濾波電路通過(guò)開(kāi)關(guān)組S3連接到交叉耦合的跨導(dǎo)通路的輸入端，再經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)組S3連接到另一個(gè)二階多功能濾波電路；二階多功能濾波電路包括四個(gè)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器和兩個(gè)接地電容Cl、C2 ;第一個(gè)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器輸出正負(fù)端，分別連接到第二個(gè)第一個(gè)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器正負(fù)輸入端，電容Cl跨接在第二個(gè)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器輸出正負(fù)端之間，并且并聯(lián)在第三個(gè)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器正負(fù)輸入端；電容C2跨接在第三個(gè)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器輸出正負(fù)端之間，且與第四個(gè)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器的輸入正負(fù)端并聯(lián)。
[0012]在上述的一種多模多頻可重構(gòu)Gm-C復(fù)數(shù)濾波器，一階濾波器單元包括兩個(gè)單極點(diǎn)濾波電路和一個(gè)交叉耦合的跨導(dǎo)通路，以及開(kāi)關(guān)組S3 ;單極點(diǎn)濾波電路通過(guò)開(kāi)關(guān)組S3連接到交叉耦合的跨導(dǎo)通路的輸入端，再經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)S3連接到另一個(gè)單極點(diǎn)濾波電路；交叉耦合的跨導(dǎo)通路包括兩個(gè)首尾相連的高線性跨導(dǎo)0ΤΑ。
[0013]在上述的一種多模多頻可重構(gòu)Gm-C復(fù)數(shù)濾波器，單極點(diǎn)濾波電路包括兩個(gè)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器和電容C，第一個(gè)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器的輸出反向連接到第二個(gè)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器的輸入端，電容C連接在第二個(gè)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器的輸出端子。
[0014]因此，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):1、采用全差分結(jié)構(gòu)，可有效的消除偶次諧波分量，提高電路的線性度；2、采用級(jí)聯(lián)的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單，單個(gè)電路單元的變化不會(huì)對(duì)其他單元電路發(fā)生影響，對(duì)單獨(dú)調(diào)試各個(gè)環(huán)節(jié)十分有利；3、通過(guò)開(kāi)關(guān)組來(lái)控制電路的工作模式，不同模式之間，切換方便快捷；4、選取不同的開(kāi)關(guān)組合和輸出端口，可得到不同的濾波器功能，電路結(jié)構(gòu)和功能均可重構(gòu)；5.每一種工作模式下的工作頻率和帶寬均可通過(guò)改變其中跨導(dǎo)運(yùn)算放大器OTA的跨導(dǎo)值Gm來(lái)調(diào)節(jié),可適應(yīng)Bluetooth, Zigbee, GPS等不同接收機(jī)的要求。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]附圖1是本實(shí)用新型的多模式復(fù)數(shù)濾波器框圖。
[0016]附圖2是本實(shí)用新型的低通濾波器單元電路圖。
[0017]附圖3是本實(shí)用新型的二階復(fù)數(shù)濾波器單元電路圖。
[0018]附圖4a是本實(shí)用新型的二階復(fù)數(shù)濾波器單元電路圖。
[0019]附圖4b是本實(shí)用新型的一階濾波器單元電路圖。
[0020]附圖5是本實(shí)用新型的高線性可調(diào)OTA電路圖。
[0021]附圖6a是本實(shí)用新型的二階帶通和低通的幅頻特性圖(Bluetooth模式下)。
[0022]附圖6b是本實(shí)用新型的二階帶通和低通的幅頻特性圖(Zigbee模式下)。
[0023]附圖6c是本實(shí)用新型的二階帶通和低通的幅頻特性圖(GPS模式下)。
[0024]附圖7a是本實(shí)用新型的四階帶通和低通的幅頻特性圖(Bluetooth模式下)。
[0025]附圖7b是本實(shí)用新型的四階帶通和低通的幅頻特性圖(Zigbee模式下)。
[0026]附圖7c是本實(shí)用新型的四階帶通和低通的幅頻特性圖(GPS模式下)。
[0027]附圖8a是本實(shí)用新型的二階和四階帶通的幅頻特性圖(Bluetooth模式下)。
[0028]附圖8b是本實(shí)用新型的二階和四階帶通的幅頻特性圖(Zigbee模式下)。
[0029]附圖Sc是本實(shí)用新型的二階和四階帶通的幅頻特性圖(GPS模式下)。
[0030]附圖9a是本實(shí)用新型的五階復(fù)數(shù)濾波的幅頻特性圖(Bluetooth模式下)。
[0031]附圖9b是本實(shí)用新型的五階復(fù)數(shù)濾波的幅頻特性圖(Zigbee模式下)。
[0032]附圖9c是本實(shí)用新型的五階復(fù)數(shù)濾波的幅頻特性圖(GPS模式下)。

【具體實(shí)施方式】
[0033]下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。
[0034]實(shí)施例:
[0035]本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種多模多頻可重構(gòu)Gn1-C復(fù)數(shù)濾波器電路，如圖1所示，該電路由Gm-C濾波器電路和交叉耦合的跨導(dǎo)通路構(gòu)成，Gffl-C濾波器電路包括跨導(dǎo)Gm和電容C，交叉耦合的跨導(dǎo)通路包括控制開(kāi)關(guān)和跨導(dǎo)。本實(shí)用新型的多模多頻可重構(gòu)Gm-C復(fù)數(shù)濾波器電路不僅能夠?qū)崿F(xiàn)二階低通、帶通，四階帶通和低通，以及5階低通和二，四、六階復(fù)數(shù)濾波器。而且，每一種工作模式下的工作頻率和帶寬均可通過(guò)改變其中跨導(dǎo)運(yùn)算放大器OTA的跨導(dǎo)值Gm來(lái)調(diào)節(jié),可適應(yīng)Bluetooth, Zigbee, GPS等不同接收機(jī)的要求。這將在下面詳細(xì)介紹。
[0036]圖1所示為本實(shí)用新型的多模多頻可重構(gòu)Gm-C復(fù)數(shù)濾波器電路圖，本實(shí)用新型的多模多頻可重構(gòu)濾波器的核心模塊如下:兩個(gè)二階復(fù)數(shù)濾波器單元101，一個(gè)一階濾波器單元102，兩組由不同時(shí)鐘控制的開(kāi)關(guān)S1103，S2104。
[0037]其中，如圖2所示，二階復(fù)數(shù)濾波器單元101由二階多功能濾波電路201和兩個(gè)交叉耦合的跨導(dǎo)通路202，以及兩個(gè)開(kāi)關(guān)組S3203構(gòu)成。如圖3所示，一階濾波器單元102由兩個(gè)單極點(diǎn)濾波電路301和一個(gè)交叉耦合的跨導(dǎo)通路202，以及開(kāi)關(guān)組S3203構(gòu)成。
[0038]如圖4所示，二階多功能濾波電路201由四個(gè)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器401和兩個(gè)接地電容C1401，C2403構(gòu)成，單極點(diǎn)濾波電路301由兩個(gè)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器401和電容C404構(gòu)成。跨導(dǎo)運(yùn)算放大器401的結(jié)構(gòu)由如圖5所示。
[0039]本實(shí)用新型專利中多模多頻可重構(gòu)Gn1-C復(fù)數(shù)濾波器的工作過(guò)程如下:
[0040]如圖1所示的五階可重構(gòu)復(fù)數(shù)濾波器，有四種不同的工作模式，由開(kāi)關(guān)組合S1，S2和S3的通斷來(lái)控制不同的工作模式，在每一種工作模式下選擇不同的輸出端口，又能有多種不同類型的輸出信號(hào)，具體工作模式如表1所示。
[0041]表1多模式濾波器的工作模式
[0042]

【權(quán)利要求】
1.一種多模多頻可重構(gòu)Gm-C復(fù)數(shù)濾波器，其特征在于，包括兩個(gè)二階復(fù)數(shù)濾波器單元，一個(gè)一階濾波器單元；所述兩個(gè)二階復(fù)數(shù)濾波器單元和一階濾波器單元依次連接；兩個(gè)二階復(fù)數(shù)濾波器單元之間、以及其中一個(gè)二階復(fù)數(shù)濾波器單元和一階濾波器單元之間設(shè)有若干由不同時(shí)鐘控制的開(kāi)關(guān)SI和開(kāi)關(guān)S2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多模多頻可重構(gòu)Gm-C復(fù)數(shù)濾波器，其特征在于，第一個(gè)二階復(fù)數(shù)濾波器單元的一對(duì)輸出端V1,和通過(guò)兩個(gè)開(kāi)關(guān)SI連接到第二個(gè)二階復(fù)數(shù)濾波器單元的輸入端子V1+和V1-;第一個(gè)二階復(fù)數(shù)濾波器單元另外一對(duì)輸出端子的Vbp+和VBP_通過(guò)兩個(gè)開(kāi)關(guān)S2分別連接到第二個(gè)二階復(fù)數(shù)濾波器單元的輸入端子V1+和V1-;第一個(gè)二階復(fù)數(shù)濾波器單元的一對(duì)輸出端VQ 0+和\—0_，通過(guò)兩個(gè)開(kāi)關(guān)SI連接到第二個(gè)二階復(fù)數(shù)濾波器單元的輸入端子Vq+和Vq-;另外一對(duì)輸出端子的Vbp+和VBP_通過(guò)兩個(gè)開(kāi)關(guān)S2分別連接到第二個(gè)二階復(fù)數(shù)濾波器單元的輸入端子Vq+和\_。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多模多頻可重構(gòu)Gm-C復(fù)數(shù)濾波器，其特征在于，第二個(gè)二階復(fù)數(shù)濾波器單元的一對(duì)輸出端V1,和V1-b通過(guò)兩個(gè)開(kāi)關(guān)SI連接到一階復(fù)數(shù)濾波器單元的輸入端子V1+和V1-,第二個(gè)二階復(fù)數(shù)濾波器單元的另一對(duì)輸出端子Vq,和VQJ)_，通過(guò)兩個(gè)開(kāi)關(guān)SI連接到一階復(fù)數(shù)濾波器單元的輸入端子Vq+和Nq-。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多模多頻可重構(gòu)Gm-C復(fù)數(shù)濾波器，其特征在于，兩個(gè)二階復(fù)數(shù)濾波器單元均包括二階多功能濾波電路和兩個(gè)交叉耦合的跨導(dǎo)通路，以及兩個(gè)開(kāi)關(guān)組S3 ;二階多功能濾波電路通過(guò)開(kāi)關(guān)組S3連接到交叉耦合的跨導(dǎo)通路的輸入端，再經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)組S3連接到另一個(gè)二階多功能濾波電路；二階多功能濾波電路包括四個(gè)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器和兩個(gè)接地電容Cl、C2 ;第一個(gè)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器輸出正負(fù)端，分別連接到第二個(gè)第一個(gè)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器正負(fù)輸入端，電容Cl跨接在第二個(gè)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器輸出正負(fù)端之間，并且并聯(lián)在第三個(gè)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器正負(fù)輸入端；電容C2跨接在第三個(gè)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器輸出正負(fù)端之間，且與第四個(gè)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器的輸入正負(fù)端并聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種多模多頻可重構(gòu)Gm-C復(fù)數(shù)濾波器，其特征在于，一階濾波器單元包括兩個(gè)單極點(diǎn)濾波電路和一個(gè)交叉耦合的跨導(dǎo)通路，以及開(kāi)關(guān)組S3 ;單極點(diǎn)濾波電路通過(guò)開(kāi)關(guān)組S3連接到交叉耦合的跨導(dǎo)通路的輸入端，再經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)S3連接到另一個(gè)單極點(diǎn)濾波電路；交叉耦合的跨導(dǎo)通路包括兩個(gè)首尾相連的高線性跨導(dǎo)OTA。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種多模多頻可重構(gòu)Gm-C復(fù)數(shù)濾波器，其特征在于，單極點(diǎn)濾波電路包括兩個(gè)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器和電容C，第一個(gè)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器的輸出反向連接到第二個(gè)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器的輸入端，電容C連接在第二個(gè)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器的輸出端子。
【文檔編號(hào)】H03H17/00GK203859731SQ201420270313
【公開(kāi)日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月23日
【發(fā)明者】江金光, 周細(xì)鳳 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)