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】本發(fā)明涉及一種多模多頻可重構(gòu)Gm-C復(fù)數(shù)濾波器，包括兩個二階復(fù)數(shù)濾波器單元，一個一階濾波器單元，兩組由不同時鐘控制的開關(guān)S1，S2。本發(fā)明的多模多頻可重構(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改變其中跨導(dǎo)運算放大器OTA的跨導(dǎo)值Gm來調(diào)節(jié)，能夠適應(yīng)如Bluetooth,Zigbee,GPS等不同接收機的多種要求。
【專利說明】—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]本發(fā)明涉及一種濾波器，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，隨著社會信息化時代的迅速發(fā)展，通訊終端均朝著更智能，功能更多，耗電更省，成本更低等趨勢發(fā)展。另一方面，經(jīng)過50年的持續(xù)快速發(fā)展，集成電路已達到可實現(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，使得不斷提高電路集成度和改進器件性能，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，無線接收設(shè)備也跟隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展趨勢，向多功能、低功耗、高性能、全集成的方向發(fā)展。
[0003]無線接收機從天線接收射頻信號，并將其經(jīng)過混頻器，下變頻至中頻或基頻，通常包括射頻前端和基帶處理兩個部分。接收機射頻前端對信號進行放大、下變頻、信道選擇、濾波、轉(zhuǎn)換最終轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。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調(diào)諧技術(shù)，自動增益控制電路(AGC)控制電路，數(shù)模轉(zhuǎn)換器等。在這一過程中要盡量少地引入噪聲并保持較高的線性度，同時要抑制帶內(nèi)或帶外干擾信號。
[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；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，無線通信的個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。導(dǎo)致接收機的前端設(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適用多種無線通信標準，可以同時處理多模式，多標準的，多頻段的信號。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，由于不同通信標準的帶寬和其他技術(shù)指標的變化范圍很寬，必須采用可重構(gòu)的中頻濾波器處理不同通信標準的不同頻段和不同技術(shù)指標的信號。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問題；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改變其中跨導(dǎo)運算放大器OTA的跨導(dǎo)值Gm來調(diào)節(jié)，以適應(yīng)如Bluetooth, Zigbee, GPS等不同接收機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]本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(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，包括兩個二階復(fù)數(shù)濾波器單元，一個一階濾波器單元；所述兩個二階復(fù)數(shù)濾波器單元和一階濾波器單元依次連接；兩個二階復(fù)數(shù)濾波器單元之間、以及其中一個二階復(fù)數(shù)濾波器單元和一階濾波器單元之間設(shè)有若干由不同時鐘控制的開關(guān)SI和開關(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，第一個二階復(fù)數(shù)濾波器單元的一對輸出端V1,和通過兩個開關(guān)SI連接到第二個二階復(fù)數(shù)濾波器單元的輸入端子V1+和V1-;第一個二階復(fù)數(shù)濾波器單元另外一對輸出端子的Vbp+和VBP_通過兩個開關(guān)S2分別連接到第二個二階復(fù)數(shù)濾波器單元的輸入端子V1+和V1-;第一個二階復(fù)數(shù)濾波器單元的一對輸出端\—0+和通過兩個開關(guān)SI連接到第二個二階復(fù)數(shù)濾波器單元的輸入端子Vq+和Vq-;另外一對輸出端子的Vbp+和VBP_通過兩個開關(guān)S2分別連接到第二個二階復(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，第二個二階復(fù)數(shù)濾波器單元的一對輸出端V1,和V1-b通過兩個開關(guān)SI連接到一階復(fù)數(shù)濾波器單元的輸入端子V1+和V1-,第二個二階復(fù)數(shù)濾波器單元的另一對輸出端子Vqjh和Vq b通過兩個開關(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交叉耦合的跨導(dǎo)通路，以及兩個開關(guān)組S3 ;二階多功能濾波電路通過開關(guān)組S3連接到交叉耦合的跨導(dǎo)通路的輸入端，再經(jīng)過開關(guān)組S3連接到另一個二階多功能濾波電路；二階多功能濾波電路包括四個跨導(dǎo)運算放大器和兩個接地電容Cl、C2 ;第一個跨導(dǎo)運算放大器輸出正負端，分別連接到第二個第一個跨導(dǎo)運算放大器正負輸入端，電容Cl跨接在第二個跨導(dǎo)運算放大器輸出正負端之間，并且并聯(lián)在第三個跨導(dǎo)運算放大器正負輸入端；電容C2跨接在第三個跨導(dǎo)運算放大器輸出正負端之間，且與第四個跨導(dǎo)運算放大器的輸入正負端并聯(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單極點濾波電路和一個交叉耦合的跨導(dǎo)通路，以及開關(guān)組S3 ;單極點濾波電路通過開關(guān)組S3連接到交叉耦合的跨導(dǎo)通路的輸入端，再經(jīng)過開關(guān)S3連接到另一個單極點濾波電路；交叉耦合的跨導(dǎo)通路包括兩個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，單極點濾波電路包括兩個跨導(dǎo)運算放大器和電容C，第一個跨導(dǎo)運算放大器的輸出反向連接到第二個跨導(dǎo)運算放大器的輸入端，電容C連接在第二個跨導(dǎo)運算放大器的輸出端子。
[0014]因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點: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、采用級聯(lián)的設(shè)計方法，設(shè)計方法簡單，單個電路單元的變化不會對其他單元電路發(fā)生影響，對單獨調(diào)試各個環(huán)節(jié)十分有利；3、通過開關(guān)組來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改變其中跨導(dǎo)運算放大器OTA的跨導(dǎo)值Gm來調(diào)節(jié),可適應(yīng)Bluetooth, Zigbee, GPS等不同接收機的要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]附圖1是本發(fā)明的多模式復(fù)數(shù)濾波器框圖。[0016]附圖2是本發(fā)明的低通濾波器單元電路圖。
[0017]附圖3是本發(fā)明的二階復(fù)數(shù)濾波器單元電路圖。
[0018]附圖4a是本發(fā)明的二階復(fù)數(shù)濾波器單元電路圖。
[0019]附圖4b是本發(fā)明的一階濾波器單元電路圖。
[0020]附圖5是本發(fā)明的高線性可調(diào)OTA電路圖。
[0021]附圖6a是本發(fā)明的二階帶通和低通的幅頻特性圖(Bluetooth模式下)。
[0022]附圖6b是本發(fā)明的二階帶通和低通的幅頻特性圖(Zigbee模式下)。
[0023]附圖6c是本發(fā)明的二階帶通和低通的幅頻特性圖(GPS模式下)。
[0024]附圖7a是本發(fā)明的四階帶通和低通的幅頻特性圖(Bluetooth模式下)。
[0025]附圖7b是本發(fā)明的四階帶通和低通的幅頻特性圖(Zigbee模式下)。
[0026]附圖7c是本發(fā)明的四階帶通和低通的幅頻特性圖(GPS模式下)。
[0027]附圖8a是本發(fā)明的二階和四階帶通的幅頻特性圖(Bluetooth模式下)。
[0028]附圖8b是本發(fā)明的二階和四階帶通的幅頻特性圖(Zigbee模式下)。
[0029]附圖Sc是本發(fā)明的二階和四階帶通的幅頻特性圖(GPS模式下)。
[0030]附圖9a是本發(fā)明的五階復(fù)數(shù)濾波的幅頻特性圖(Bluetooth模式下)。
[0031]附圖9b是本發(fā)明的五階復(fù)數(shù)濾波的幅頻特性圖(Zigbee模式下)。
[0032]附圖9c是本發(fā)明的五階復(fù)數(shù)濾波的幅頻特性圖(GPS模式下)。
【具體實施方式】
[0033]下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體的說明。
[0034]實施例:
[0035]本發(fā)明的目的是設(shè)計一種多模多頻可重構(gòu)Gm-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)通路包括控制開關(guān)和跨導(dǎo)。本發(fā)明的多模多頻可重構(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改變其中跨導(dǎo)運算放大器OTA的跨導(dǎo)值Gm來調(diào)節(jié),可適應(yīng)Bluetooth, Zigbee, GPS等不同接收機的要求。這將在下面詳細介紹。
[0036]圖1所示為本發(fā)明的多模多頻可重構(gòu)Gm-C復(fù)數(shù)濾波器電路圖，本發(fā)明的多模多頻可重構(gòu)濾波器的核心模塊如下:兩個二階復(fù)數(shù)濾波器單元101，一個一階濾波器單元102，兩組由不同時鐘控制的開關(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和兩個交叉耦合的跨導(dǎo)通路202，以及兩個開關(guān)組S3203構(gòu)成。如圖3所示，一階濾波器單元102由兩個單極點濾波電路301和一個交叉耦合的跨導(dǎo)通路202，以及開關(guān)組S3203構(gòu)成。
[0038]如圖4所示，二階多功能濾波電路201由四個跨導(dǎo)運算放大器401和兩個接地電容C1401，C2403構(gòu)成，單極點濾波電路301由兩個跨導(dǎo)運算放大器401和電容C404構(gòu)成?？鐚?dǎo)運算放大器401的結(jié)構(gòu)由如圖5所示。
[0039]本發(fā)明專利中多模多頻可重構(gòu)Gn1-C復(fù)數(shù)濾波器的工作過程如下:
[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，由開關(guān)組合S1，S2和S3的通斷來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，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，包括兩個二階復(fù)數(shù)濾波器單元，一個一階濾波器單元；所述兩個二階復(fù)數(shù)濾波器單元和一階濾波器單元依次連接；兩個二階復(fù)數(shù)濾波器單元之間、以及其中一個二階復(fù)數(shù)濾波器單元和一階濾波器單元之間設(shè)有若干由不同時鐘控制的開關(guān)SI和開關(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，第一個二階復(fù)數(shù)濾波器單元的一對輸出端V1,和通過兩個開關(guān)SI連接到第二個二階復(fù)數(shù)濾波器單元的輸入端子V1+和V1-;第一個二階復(fù)數(shù)濾波器單元另外一對輸出端子的Vbp+和VBP_通過兩個開關(guān)S2分別連接到第二個二階復(fù)數(shù)濾波器單元的輸入端子V1+和V1-;第一個二階復(fù)數(shù)濾波器單元的一對輸出端VQ 0+和\—0_，通過兩個開關(guān)SI連接到第二個二階復(fù)數(shù)濾波器單元的輸入端子Vq+和Vq-;另外一對輸出端子的Vbp+和VBP_通過兩個開關(guān)S2分別連接到第二個二階復(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，第二個二階復(fù)數(shù)濾波器單元的一對輸出端V1,和V1-b通過兩個開關(guān)SI連接到一階復(fù)數(shù)濾波器單元的輸入端子V1+和V1-,第二個二階復(fù)數(shù)濾波器單元的另一對輸出端子Vq,和VQJ)_，通過兩個開關(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交叉耦合的跨導(dǎo)通路，以及兩個開關(guān)組S3 ;二階多功能濾波電路通過開關(guān)組S3連接到交叉耦合的跨導(dǎo)通路的輸入端，再經(jīng)過開關(guān)組S3連接到另一個二階多功能濾波電路；二階多功能濾波電路包括四個跨導(dǎo)運算放大器和兩個接地電容Cl、C2 ;第一個跨導(dǎo)運算放大器輸出正負端，分別連接到第二個第一個跨導(dǎo)運算放大器正負輸入端，電容Cl跨接在第二個跨導(dǎo)運算放大器輸出正負端之間，并且并聯(lián)在第三個跨導(dǎo)運算放大器正負輸入端；電容C2跨接在第三個跨導(dǎo)運算放大器輸出正負端之間，且與第四個跨 導(dǎo)運算放大器的輸入正負端并聯(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單極點濾波電路和一個交叉耦合的跨導(dǎo)通路，以及開關(guān)組S3 ;單極點濾波電路通過開關(guān)組S3連接到交叉耦合的跨導(dǎo)通路的輸入端，再經(jīng)過開關(guān)S3連接到另一個單極點濾波電路；交叉耦合的跨導(dǎo)通路包括兩個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，單極點濾波電路包括兩個跨導(dǎo)運算放大器和電容C，第一個跨導(dǎo)運算放大器的輸出反向連接到第二個跨導(dǎo)運算放大器的輸入端，電容C連接在第二個跨導(dǎo)運算放大器的輸出端子。
【文檔編號】H03H17/00GK103956989SQ201410222486
【公開日】2014年7月30日 申請日期: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, 周細鳳 申請人:武漢大學(xué)