專利名稱：可補(bǔ)償片上lc網(wǎng)絡(luò)損耗的鏡像抑制濾波裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于超外差式接收機(jī)鏡像抑制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及用片上自動Q值調(diào)諧電路控制負(fù)阻值來自動補(bǔ)償LC網(wǎng)絡(luò)損耗的一種鏡像抑制濾波裝置。
背景技術(shù)：
在各種接收機(jī)結(jié)構(gòu)中，傳統(tǒng)的超外差式接收機(jī)具有最優(yōu)的性能。但超外差式接收機(jī)難以集成在同一塊芯片上，集成度不高，其主要原因在于超外差式接收機(jī)存在鏡像信號抑制問題。為了在最壞的情況下依然具有良好的性能，接收機(jī)必須具有足夠高的鏡像信號抑制率，一般要求鏡像信號抑制率必須達(dá)到60-70dB。對鏡像信號的抑制是由鏡像抑制濾波器來完成的，在高頻的情況下要達(dá)到這么高的抑制率，對濾波器的要求是很高的。而且，當(dāng)接收機(jī)發(fā)生信道切換時，鏡像抑制濾波器的中心頻率還應(yīng)該跟著切換，即鏡像抑制濾波器的中心頻率應(yīng)是可調(diào)的。由于上面所說的這些原因，將鏡像抑制濾波器集成在硅片上是很困難的，一般采用分立元件來實現(xiàn)該濾波器。
但接收機(jī)采用外接的濾波器，不僅降低了集成度，提高了產(chǎn)品成本，而且由于分立元件的采用，使整個接收機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性大大降低。更為嚴(yán)重的是，驅(qū)動這些外部低阻抗的分立元件需要消耗很大的功耗，濾波器工作頻率越高，功耗越大。另外，分立元件和集成電路之間的隔離也是一個很大的問題。
為了解決超外差式接收機(jī)難以集成的問題，人們開始研究可集成的鏡像抑制濾波器，這種高頻濾波器一般含有電感元件。在硅工藝下，由于受到各種損耗的影響，片上LC網(wǎng)絡(luò)的品質(zhì)因子Q難以做到很高(目前片上LC網(wǎng)絡(luò)的品質(zhì)因子Q一般小于10)。LC網(wǎng)絡(luò)的損耗將極大減小集成鏡像抑制濾波器的品質(zhì)因子Q，降低鏡像抑制濾波器的鏡像抑制率。為了解決這種問題，可以采用負(fù)阻來補(bǔ)償片上LC網(wǎng)絡(luò)的損耗，提高鏡像抑制濾波器的鏡像抑制率。但在這種類型的濾波器中，負(fù)阻的大小必須準(zhǔn)確控制，如果負(fù)阻提供的能量正好補(bǔ)償LC網(wǎng)絡(luò)的損耗，鏡像抑制濾波器具有優(yōu)異的鏡像抑制性能；如果負(fù)阻提供的能量小于LC網(wǎng)絡(luò)的損耗，則鏡像抑制濾波器的品質(zhì)因子提高有限，鏡像抑制性能并不會提高很多；如果負(fù)阻提供的能量大于LC網(wǎng)絡(luò)的損耗，則該鏡像抑制濾波器將成為振蕩器而不能穩(wěn)定工作。由于集成電路的工藝偏差，能夠正好補(bǔ)償LC網(wǎng)絡(luò)損耗的負(fù)阻值很難準(zhǔn)確確定，因此實用的鏡像抑制濾波器需要一個片上自動Q值調(diào)諧電路來控制負(fù)阻值，使得負(fù)阻提供的能量正好補(bǔ)償LC網(wǎng)絡(luò)的損耗，讓鏡像抑制濾波器具有優(yōu)良的鏡像抑制率。
本發(fā)明提出了一種可補(bǔ)償片上LC網(wǎng)絡(luò)損耗的鏡像抑制濾波裝置。該裝置由三部分組成低噪聲放大器、鏡像抑制濾波器和片上自動Q值調(diào)諧電路，它能夠同時實現(xiàn)對射頻信號進(jìn)行低噪聲放大和鏡像抑制的功能。通過采用互耦對形成的負(fù)阻來補(bǔ)償片上LC網(wǎng)絡(luò)的損耗，可以大大提高LC網(wǎng)絡(luò)的品質(zhì)因子，從而提高該裝置的鏡像抑制性能?；ヱ顚λ峁┑哪芰看笮∮善献詣観值調(diào)諧電路控制的數(shù)控電流源來調(diào)節(jié)，通過采用逐次逼近算法可以搜尋到數(shù)控電流源的最優(yōu)控制值，在該控制值下，鏡像抑制濾波器中LC網(wǎng)絡(luò)的損耗得到最優(yōu)的補(bǔ)償，從而使得該裝置達(dá)到最優(yōu)的鏡像抑制性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種用片上自動Q值調(diào)諧電路來自動控制用互耦對形成的負(fù)阻的負(fù)阻值以補(bǔ)償片上LC網(wǎng)絡(luò)損耗的鏡像抑制濾波裝置，以提高超外差接收機(jī)中低噪聲放大器的鏡像抑制性能。
本發(fā)明的特征在于片上含有依次串接的低噪聲放大器、鏡像抑制濾波器以及自動Q值調(diào)諧電路，其中低噪聲放大器，含有MOS晶體管(M0)，柵極依次串接電感(Lg1)、電容(Cp1)后接輸入電壓Vin+，該(M0)管的源極接電感(Ls1)；MOS晶體管(M1)，柵極依次串接電感(Lg2)、電容(Cp2)后接輸入電壓Vin-，該(M1)管的源極接電感(Ls2)；所述(M0)管的柵極和(M1)管的柵極之間依次串接著電阻(RB1)和電阻(RB2)，串接點上有直流偏壓(VB)；尾電流源(IS)，一端同時與電感(Ls1)、(Ls2)的另一端相連，而尾電流源(IS)的另一端接地；MOS晶體管(M2)，漏極作為該低噪聲放大器的一個輸出端(Vout-)，又同時連接著電感(Ld1)，柵極與該電感(Ld1)的另一端共同接電源(VDD)，而該(M2)的源極和所述(M0)管的漏極相連后構(gòu)成該(M0)管輸出電流的分流點(X)；MOS晶體管(M3)，漏極作為該低噪聲放大器的另一個輸出端(Vout+)，同時該漏極又連接著一個電感(Ld2)，柵極與該電感(Ld2)的另一端相連后接電源(VDD)，而該(M3)的源極和所述(M1)管的漏極相連后構(gòu)成該(M1)管的輸出電流的分流點(Y)；鏡像抑制濾波器，含有構(gòu)成互耦對的MOS晶體管(M4)和(M5)，所述(M4)管的源極和(M5)管的源極相連后接地，該(M4)管的柵極與(M5)管的漏極相連，而(M5)管的柵極與(M4)管的漏極相連，所述(M4)管的漏極、(M5)管的漏極分別構(gòu)成包絡(luò)信號輸出端(M)和(N)，所述(M)、(N)兩端分別與二極管(D1)和(D2)的正極相連，而該兩個二極管(D1)、(D2)的負(fù)極相連后接鏡像頻率控制電壓輸入端(VFC)；第一LC網(wǎng)絡(luò)，由電容(CB1)和電感(Ln2)串接而成，串接點在該(N)端，電容(CB1)的另一端與所述(X)端相連；第二LC網(wǎng)絡(luò)，由電容(CB2)和電感(Ln1)串接而成，串接點在該(M)端，電容(CB2)的另一端與所述(Y)端相連；數(shù)控電流源，輸入端接電源(VDD)，控制信號輸入端與所述片上自動Q值調(diào)諧電路輸出端相連，輸出端同時接所述電感(Ln1)和(Ln2)的另一端，輸出電流Iq=(Σi=082bi-1)I0,]]>其中I0為一個單位電流，bi為該數(shù)控電流源的9位數(shù)字控制信號中的第i位，i＝0，1，…，8；片上自動Q值調(diào)諧電路，含有包絡(luò)檢測器、比較器和數(shù)字信號處理器，其中包絡(luò)檢測器，含有MOS晶體管(M6)，柵極與鏡像抑制濾波器中的包絡(luò)信號輸出端(N)相連；MOS晶體管(M7)，柵極與鏡像抑制濾波器中的包絡(luò)信號輸出端(M)相連，漏極與所述(M6)管的漏極相連后接電源(VDD)；電流源(IT)，一端同時與所述(M6)管的源極、所述(M7)管的源極以及電容(CT)的一端相連后構(gòu)成所述包絡(luò)檢測器輸出端(T)，而電流源(IT)的另一端和電容(CT)的另一端接地；比較器，該比較器的正輸入端與所述包絡(luò)檢測器輸出端(T)相連，負(fù)輸入端接直流參考電壓(VREF)，而該比較器的輸出為一位數(shù)字信號，高電平表示所述包絡(luò)檢測器的輸入端存在信號，鏡像抑制濾波器產(chǎn)生了振蕩，否則，便反之；數(shù)字信號處理器，輸入端與所述比較器的輸出端相連，所述數(shù)字信號處理器采用逐次逼近算法來確定所述數(shù)控電流源的9位輸入數(shù)字控制信號b0，b1，…，b8的值，所述逐次逼近算法按以下步驟進(jìn)行a.在第1個時鐘周期，把數(shù)控電流源的數(shù)字控制信號置為000000000，包絡(luò)檢測器的輸入信號為0，比較器的輸出為低電平；b.在第2個時鐘周期，把數(shù)控電流源的數(shù)字控制信號置為100000000，若比較器的輸出為高電平，則關(guān)鍵數(shù)字控制信號的值應(yīng)小于100000000，其最高位(b8)應(yīng)為0，否則最高位(b8)應(yīng)為1；c.按步驟b所述方法來判斷該數(shù)字控制信號的次高位(b7)；d.依此類推，一直到第9位(b0)為止，得到一個既不會使鏡像抑制濾波器產(chǎn)生振蕩，但又使互耦對提供的能量最接近于LC網(wǎng)絡(luò)損耗的數(shù)字控制信號值。
我們所提出的可補(bǔ)償片上LC網(wǎng)絡(luò)損耗的鏡像抑制濾波裝置由三部分組成低噪聲放大器、鏡像抑制濾波器和片上自動Q值調(diào)諧電路，它能夠同時實現(xiàn)對射頻信號進(jìn)行低噪聲放大和鏡像抑制的功能。通過采用互耦對形成的負(fù)阻來補(bǔ)償片上LC網(wǎng)絡(luò)的損耗，可以大大提高LC網(wǎng)絡(luò)的品質(zhì)因子，從而提高該裝置的鏡像抑制性能?；ヱ顚λ峁┑哪芰看笮∮善献詣観值調(diào)諧電路控制的數(shù)控電流源來調(diào)節(jié)，通過采用逐次逼近算法可以搜尋到數(shù)控電流源的最優(yōu)控制值，在該控制值下，鏡像抑制濾波器中LC網(wǎng)絡(luò)的損耗得到最優(yōu)的補(bǔ)償，從而使得該裝置達(dá)到最優(yōu)的鏡像抑制性能。該裝置在有用信號頻率處(1.5GHz)的增益可達(dá)到20dB，而在鏡像頻率處(2.5GHz)的增益則為-49dB，因此鏡像抑制率可以達(dá)到69dB，鏡像抑制性能非常好。


圖1，本發(fā)明的電路原理圖。
具體實現(xiàn)方式本發(fā)明由低噪聲放大器、鏡像抑制濾波器和片上自動Q值調(diào)諧電路三部分組成。其中，低噪聲放大器由四個MOS晶體管(M0-M3)、六個電感(Lg1、Lg2、Ls1、Ls2、Ld1、Ld2)、兩個電容(Cp1、Cp2)和兩個電阻(RB1、RB2)組成。它們之間的連接關(guān)系為輸入差分信號Vin+、Vin-分別接電容Cp1、Cp2的一端，Cp1的另一端接Lg1的一端，Cp2的另一端接Lg2的一端，Lg1的另一端接MOS晶體管M0的柵極和電阻RB1的一端，Lg2的另一端接MOS晶體管M1的柵極和電阻RB2的一端，RB1和RB2的另一端都接偏置電壓VB，M0的源極接電感Ls1的一端，Ls1的另一端接Ls2的一端和尾電流源IS的一端，Ls2的另一端接M1的源極，電流源IS的另一端接地，M0的漏極X接M2的源極和鏡像抑制濾波器中電容CB1的一端，M1的漏極Y接M3的源極和鏡像抑制濾波器中電容CB2的一端，M2的柵極和M3的柵極均接電源電壓VDD，M2的漏極接Ld1的一端，同時M2的漏極也作為該放大器的一個輸出端Vout-，M3的漏極接Ld2的一端，同時M3的漏極作為該放大器的另一個輸出端Vout+，Ld1的另一端和Ld2的另一端均接電源電壓VDD。
鏡像抑制濾波器由兩個MOS晶體管(M4、M5)、兩個二極管(D1、D2)、兩個電容(CB1、CB2)、兩個電感(Ln1、Ln2)和一個數(shù)控電流源Iq構(gòu)成。它們之間的連接關(guān)系為M4的源極和M5的源極均接地，M4的柵極與M5的漏極、D2的正端、Ln2的一端、CB1的一端以及包絡(luò)檢測器的一個輸入端相連，M5的柵極與M4的漏極、D1的正端、Ln1的一端、CB2的一端以及包絡(luò)檢測器的另一個輸入端相連，D1的負(fù)端與D2的負(fù)端及鏡像頻率控制電壓輸入端VFC相接，Ln1的一端與Ln2的一端以及數(shù)控電流源的輸出端相連，數(shù)控電流源的輸入端接電源電壓VDD，數(shù)控電流源的控制信號來自片上自動Q值調(diào)諧電路。
片上自動Q值調(diào)諧電路由包絡(luò)檢測器、比較器和數(shù)字信號處理器三部分構(gòu)成，其中，包絡(luò)檢測器由MOS晶體管M6、MOS晶體管M7、電容CT和電流源IT組成，它們之間的連接關(guān)系為M6的柵極接鏡像抑制濾波器的輸出端N，M7的柵極接鏡像抑制濾波器的輸出端M，M6的漏極與M7的漏極相連后接電源VDD，M6的源極與M7的源極相連后同時接電流源IT的一端和電容CT的一端，該端同時作為包絡(luò)檢測器的輸出端T接比較器的正輸入端，電流源IT的另一端和電容CT的另一端均接地；比較器的負(fù)輸入端接直流參考電壓VREF，它的輸出是一位的數(shù)字信號。該數(shù)字信號為高電平，表明包絡(luò)檢測器的輸入存在信號，即鏡像抑制濾波器產(chǎn)生了振蕩；該數(shù)字信號為低電平，則表明包絡(luò)檢測器的輸入不存在信號，鏡像抑制濾波器沒有產(chǎn)生振蕩；該數(shù)字信號送給數(shù)字信號處理器進(jìn)行處理，數(shù)字信號處理器的輸出是9位的數(shù)字信號。
該電路的工作原理可解釋如下低噪聲放大器是晶體管源極串聯(lián)電感型共源共柵差分放大器，偏置電壓VB通過大電阻RB1、RB2給輸入晶體管M0、M1提供直流偏置，Cp1、Cp2是交流耦合電容，對直流信號起到隔直作用。Ls1、Lg1、M0和Ls2、Lg2、M1實現(xiàn)輸入阻抗匹配功能，Ld1、Ld2與低噪聲放大器輸出端的節(jié)點寄生電容構(gòu)成負(fù)載諧振網(wǎng)絡(luò)，在有用信號頻帶內(nèi)諧振，給該放大器提供負(fù)載。相比于電阻負(fù)載，使用電感負(fù)載可以不降低信號的有效擺幅。IS是該放大器的尾電流源。
忽略各種寄生元件，由小信號等效電路可以推導(dǎo)出該放大器差分輸入每一端的輸入阻抗為Zin=s(Lg+Ls)+1sCgs0,1+gm0,1Cgs0,1Ls---(1)]]>其中，Lg是輸入串聯(lián)電感Lg1、或Lg2的電感量，gm0，1是輸入晶體管M0、或M1的跨導(dǎo)，Ls是晶體管源極串聯(lián)電感Ls1、或Ls2的電感量，Cgs0，1是輸入晶體管M0、或M1的柵源電容。由公式(1)可以看出，通過選擇合適電感量的晶體管源極串聯(lián)電感，可以使輸入阻抗的實部在有用信號頻帶內(nèi)達(dá)到50歐姆；而通過選擇合適的輸入串聯(lián)電感，可以使得輸入阻抗的虛部在有用信號頻帶內(nèi)為0，這樣就實現(xiàn)了50歐姆輸入阻抗匹配。
當(dāng)不加鏡像抑制濾波器時，該低噪聲放大器的增益等于該放大器的輸入等效跨導(dǎo)Gm與負(fù)載阻抗Rd的乘積，其中，輸入等效跨導(dǎo)Gm為Gm=gm0,1ω0Cgs0,1(Rs+ωTLs)---(2)]]>其中，ω0是輸入有用信號頻率，Rs是信號源內(nèi)阻，ωT＝gm01/Cgs0，1是輸入晶體管M0、或M1的特征頻率。Rd是該放大器負(fù)載諧振網(wǎng)絡(luò)的等效并聯(lián)阻抗，在負(fù)載諧振網(wǎng)絡(luò)諧振時，Rd達(dá)到最大，這時放大器的增益可以達(dá)到最大，在其它頻率處，諧振負(fù)載和Gm均會有所減小，因此增益會逐漸下降，對有用信號頻帶外的信號起到抑制作用，但對該帶外信號的抑制率有限，因此并不能提供足夠的鏡像信號抑制率。
為了增加該放大器的鏡像信號抑制率，可以引入鏡像抑制濾波器，它可以大大減小該放大器在鏡像信號頻率處的增益，從而起到鏡像抑制作用。其工作原理可以解釋如下M0(M1)的輸出信號電流在M2(M3)源極和鏡像抑制濾波器的輸入之間進(jìn)行分流，如果鏡像抑制濾波器的輸入阻抗遠(yuǎn)小于M2(M3)的源極阻抗，則M0(M1)的輸出信號電流絕大部分流進(jìn)了鏡像抑制濾波器，流進(jìn)M2(M3)源極的信號電流(即流到放大器輸出端的信號電流)很小，從而急劇減小了該放大器的增益；而如果鏡像抑制濾波器的輸入阻抗遠(yuǎn)高于M2(M3)的源極阻抗，則M0(M1)的輸出信號電流絕大部分流進(jìn)M2(M3)源極，鏡像抑制濾波器的存在并不會影響該放大器的增益。因此，如果能讓鏡像抑制濾波器的輸入阻抗在鏡像信號頻率處具有很小的阻抗，而在有用信號頻率處具有很大的阻抗，那么該低噪聲放大器在有用信號頻率處可以提供很高的增益，而在鏡像信號頻率處提供的增益非常低(實際上增益為負(fù)值，對鏡像信號起到抑制作用)，從而實現(xiàn)了鏡像信號抑制功能。
如果忽略M4、M5組成的互耦對，則該鏡像抑制濾波器在Y端的輸入阻抗是Ln1、CB2和二極管D1組成的LC網(wǎng)絡(luò)的阻抗(在X端的輸入阻抗是Ln2、CB1和二極管D2組成的LC網(wǎng)絡(luò)的阻抗，由于對稱性，在X端的輸入阻抗和在Y端的輸入阻抗是相同的)。在該LC網(wǎng)絡(luò)的諧振頻率處，輸入阻抗達(dá)到最低，而在遠(yuǎn)離諧振頻率的地方，輸入阻抗很高。該網(wǎng)絡(luò)的諧振頻率應(yīng)等于鏡像信號頻率，可以通過調(diào)節(jié)電壓VFC來改變二極管D1、D2的容抗從而改變該LC網(wǎng)絡(luò)的諧振頻率，使得該網(wǎng)絡(luò)的諧振頻率正好等于鏡像信號頻率。
在理想情況下，該網(wǎng)絡(luò)諧振時的輸入阻抗為0，這時M0(M1)的輸出信號電流全部流進(jìn)鏡像抑制濾波器，沒有信號電流到達(dá)放大器的輸出端，因此對鏡像信號的抑制率為無窮大。實際上，在集成實現(xiàn)時，電感Ln1(Ln2)和D1(D2)的品質(zhì)因子很低，因此該LC網(wǎng)絡(luò)存在很大的損耗，導(dǎo)致諧振時該網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗為一個有限值，M0(M1)的輸出信號電流中還是有很大部分流到放大器的輸出端，放大器仍具有較高的增益，因此集成實現(xiàn)時如果不對LC網(wǎng)絡(luò)的損耗進(jìn)行補(bǔ)償，該放大器的鏡像信號抑制率將很低，不能滿足實際系統(tǒng)的需求。
為了提高該放大器的鏡像信號抑制率，可以采用M4、M5互耦對形成的負(fù)阻來補(bǔ)償鏡像抑制濾波器中LC網(wǎng)絡(luò)的損耗，如果M4、M5提供的能量正好補(bǔ)償該LC網(wǎng)絡(luò)的損耗，則該鏡像抑制濾波器諧振時的輸入阻抗可以達(dá)到0，對鏡像信號具有無窮大的抑制率；如果M4、M5提供的能量小于該LC網(wǎng)絡(luò)的損耗，則該鏡像抑制濾波器諧振時的輸入阻抗仍然為某一個有限值，對鏡像信號抑制率的改善作用并不明顯；如果M4、M5提供的能量大于該LC網(wǎng)絡(luò)的損耗，則該鏡像抑制濾波器成為一個負(fù)阻LC振蕩器，使得整個放大器呈現(xiàn)出一種不穩(wěn)定狀態(tài)，無法作為放大器來使用。因此我們需要對M4、M5組成互耦對所提供的能量進(jìn)行控制，使得它正好補(bǔ)償LC網(wǎng)絡(luò)的損耗。這是由片上自動Q值調(diào)諧電路來實現(xiàn)的。片上自動Q值調(diào)諧電路的基本工作原理是M4、M5互耦對所提供的能量大小受到數(shù)控電流源Iq的控制，通過改變Iq的大小，可以控制M4、M5互耦對所提供的能量?；谏厦娴恼撌?，通過改變數(shù)控電流源的大小，可以找到使得該濾波器成為一個振蕩器所需要的最小電流，只要將數(shù)控電流源的輸出電流置為比該電流稍小的值，那么就可以得到具有很高鏡像信號抑制率的濾波器。
由于數(shù)控電流源Iq的大小受到9位數(shù)字信號的控制，因此我們實際上是要尋找一組關(guān)鍵數(shù)字控制信號，在該組關(guān)鍵數(shù)字控制信號作用下，數(shù)控電流源產(chǎn)生一個關(guān)鍵電流值Icrit，使得M4、M5互耦對所提供的能量近似補(bǔ)償LC網(wǎng)絡(luò)的損耗。當(dāng)該數(shù)字控制信號的大小再加1時，鏡像抑制濾波器將成為一個振蕩器，放大器將成為不穩(wěn)定的振蕩器。尋找這組關(guān)鍵數(shù)字控制信號的過程稱為搜尋過程，該過程在該結(jié)構(gòu)作為放大器使用之前均要進(jìn)行，搜尋完后，數(shù)控電流源的大小保持不變，該結(jié)構(gòu)成為具有很高鏡像抑制率的低噪聲放大器，可以用在超外差結(jié)構(gòu)的接收機(jī)中。
該搜尋過程可以采用逐次逼近算法(SAR算法)，該算法按以下步驟進(jìn)行a.在第1個時鐘周期，把數(shù)控電流源的數(shù)字控制信號置為000000000，數(shù)控電流源的輸出電流等于0，互耦對不提供能量，鏡像抑制濾波器不會產(chǎn)生振蕩，包絡(luò)檢測器的輸入信號為0，因此比較器的輸出信號為低電平，說明關(guān)鍵數(shù)字控制信號的值大于000000000；b.在第2個時鐘周期，把數(shù)控電流源的數(shù)字控制信號置為100000000，數(shù)控電流源的輸出電流等于255I0(I0為一個單位電流)。若比較器的輸出為高電平，說明互耦對提供的能量大于LC網(wǎng)絡(luò)的損耗，鏡像抑制濾波器產(chǎn)生了振蕩，包絡(luò)檢測器的輸入信號為一個振蕩信號，這表明關(guān)鍵數(shù)字控制信號的值小于100000000，因此關(guān)鍵數(shù)字控制信號的值應(yīng)小于100000000，其最高位(b8)應(yīng)為0；若比較器的輸出為低電平，則最高位(b8)應(yīng)為1；c.按步驟b所述方法來判斷該數(shù)字控制信號的次高位(b7)；d.依此類推，一直到第9位(b0)為止，得到一個既不會使鏡像抑制濾波器產(chǎn)生振蕩，但又使互耦對提供的能量最接近于LC網(wǎng)絡(luò)損耗的關(guān)鍵數(shù)字控制信號值，這時數(shù)控電流源的輸出電流就是我們所需要的關(guān)鍵電流Icrit。
總之，通過我們所提出的片上自動Q值調(diào)諧電路，可以使得鏡像抑制濾波器中LC網(wǎng)絡(luò)的損耗得到最優(yōu)的補(bǔ)償，從而得到最優(yōu)的鏡像抑制性能。
權(quán)利要求
1.可補(bǔ)償片上LC網(wǎng)絡(luò)損耗的鏡像抑制濾波裝置，其特征在于，片上含有依次串接的低噪聲放大器、鏡像抑制濾波器以及自動Q值調(diào)諧電路，其中低噪聲放大器，含有MOS晶體管(M0)，柵極依次串接電感(Lg1)、電容(Cp1)后接輸入電壓Vin+，該(M0)管的源極接電感(Ls1)；MOS晶體管(M1)，柵極依次串接電感(Lg2)、電容(Cp2)后接輸入電壓Vin-，該(M1)管的源極接電感(Ls2)；所述(M0)管的柵極和(M1)管的柵極之間依次串接著電阻(RB1)和電阻(RB2)，串接點上有直流偏壓(VB)；尾電流源(IS)，一端同時與電感(Ls1)、(Ls2)的另一端相連，而尾電流源(IS)的另一端接地；MOS晶體管(M2)，漏極作為該低噪聲放大器的一個輸出端(Vout-)，又同時連接著電感(Ld1)，柵極與該電感(Ld1)的另一端共同接電源(VDD)，而該(M2)的源極和所述(M0)管的漏極相連后構(gòu)成該(M0)管輸出電流的分流點(X)；MOS晶體管(M3)，漏極作為該低噪聲放大器的另一個輸出端(Vout+)，同時該漏極又連接著一個電感(Ld2)，柵極與該電感(Ld2)的另一端相連后接電源(VDD)，而該(M3)的源極和所述(M1)管的漏極相連后構(gòu)成該(M1)管的輸出電流的分流點(Y)；鏡像抑制濾波器，含有構(gòu)成互耦對的MOS晶體管(M4)和(M5)，所述(M4)管的源極和(M5)管的源極相連后接地，該(M4)管的柵極與(M5)管的漏極相連，而(M5)管的柵極與(M4)管的漏極相連，所述(M4)管的漏極、(M5)管的漏極分別構(gòu)成包絡(luò)信號輸出端(M)和(N)，所述(M)、(N)兩端分別與二極管(D1)和(D2)的正極相連，而該兩個二極管(D1)、(D2)的負(fù)極相連后接鏡像頻率控制電壓輸入端(VFC)；第一LC網(wǎng)絡(luò)，由電容(CB1)和電感(Ln2)串接而成，串接點在該(N)端，電容(CB1)的另一端與所述(X)端相連；第二LC網(wǎng)絡(luò)，由電容(CB2)和電感(Ln1)串接而成，串接點在該(M)端，電容(CB2)的另一端與所述(Y)端相連；數(shù)控電流源，輸入端接電源(VDD)，控制信號輸入端與所述片上自動Q值調(diào)諧電路輸出端相連，輸出端同時接所述電感(Ln1)和(Ln2)的另一端，輸出電流Iq=(Σi=082b1-1)I0,]]>其中I0為一個單位電流，bi為該數(shù)控電流源的9位數(shù)字控制信號中的第i位，i＝0，1，…，8；片上自動Q值調(diào)諧電路，含有包絡(luò)檢測器、比較器和數(shù)字信號處理器，其中包絡(luò)檢測器，含有MOS晶體管(M6)，柵極與鏡像抑制濾波器中的包絡(luò)信號輸出端(N)相連；MOS晶體管(M7)，柵極與鏡像抑制濾波器中的包絡(luò)信號輸出端(M)相連，漏極與所述(M6)管的漏極相連后接電源(VDD)；電流源(IT)，一端同時與所述(M6)管的源極、所述(M7)管的源極以及電容(CT)的一端相連后構(gòu)成所述包絡(luò)檢測器輸出端(T)，而電流源(IT)的另一端和電容(CT)的另一端接地；比較器，該比較器的正輸入端與所述包絡(luò)檢測器輸出端(T)相連，負(fù)輸入端接直流參考電壓(VREF)，而該比較器的輸出為一位數(shù)字信號，高電平表示所述包絡(luò)檢測器的輸入端存在信號，鏡像抑制濾波器產(chǎn)生了振蕩，否則，便反之；數(shù)字信號處理器，輸入端與所述比較器的輸出端相連，所述數(shù)字信號處理器采用逐次逼近算法來確定所述數(shù)控電流源的9位輸入數(shù)字控制信號b0，b1，…，b8的值，所述逐次逼近算法按以下步驟進(jìn)行a.在第1個時鐘周期，把數(shù)控電流源的數(shù)字控制信號置為000000000，包絡(luò)檢測器的輸入信號為0，比較器的輸出為低電平；b.在第2個時鐘周期，把數(shù)控電流源的數(shù)字控制信號置為100000000，若比較器的輸出為高電平，則關(guān)鍵數(shù)字控制信號的值應(yīng)小于100000000，其最高位(b8)應(yīng)為0，否則最高位(b8)應(yīng)為1；c.按步驟b所述方法來判斷該數(shù)字控制信號的次高位(b7)；d.依此類推，一直到第9位(b0)為止，得到一個既不會使鏡像抑制濾波器產(chǎn)生振蕩，但又使互耦對提供的能量最接近于LC網(wǎng)絡(luò)損耗的數(shù)字控制信號值。
全文摘要
本發(fā)明屬于超外差式接收機(jī)鏡像抑制技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于，該裝置由低噪聲放大器、鏡像抑制濾波器和片上Q值自動調(diào)諧電路依次串接而成，所述片上自動Q值調(diào)諧電路由探測鏡像抑制濾波器輸出是否振蕩的包絡(luò)檢測器、比較器以及為鏡像抑制濾波器中數(shù)控電流源提供9位數(shù)字控制信號的數(shù)字信號處理器串接而成，該數(shù)字信號處理器采用逐次逼近算法向所述數(shù)控電流源提供關(guān)鍵數(shù)字控制信號，該信號能使鏡像抑制濾波器中的由兩個MOS管組成的互耦對所提供的能量最接近補(bǔ)償LC網(wǎng)絡(luò)的損耗，但又不至于使鏡像抑制濾波器振蕩。該方法能使鏡像抑制濾波器中的LC網(wǎng)絡(luò)的損耗得到最優(yōu)補(bǔ)償，但又不至引發(fā)振蕩，使鏡像抑制性能達(dá)到最優(yōu)。
文檔編號H04B1/26GK1913375SQ20061011260
公開日2007年2月14日 申請日期2006年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月25日
發(fā)明者池保勇, 王志華 申請人:清華大學(xué)