一種帶寬可配、頻點(diǎn)可配選頻濾波器及其實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種通用無線寬帶通訊選頻濾波器，尤其涉及一種帶寬可配、頻點(diǎn)可 配選頻電路，用于在無線寬帶射頻通信領(lǐng)域中對(duì)信號(hào)進(jìn)行選頻。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)代無線通信接收系統(tǒng)從基站接收無線信號(hào)，經(jīng)過放大，混頻，濾波，模數(shù)轉(zhuǎn)換等 一系列步驟，完成數(shù)據(jù)的接收和處理。其中無線信號(hào)選頻多數(shù)通過混頻器完成。其將本地 振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)和接收信號(hào)進(jìn)行下變頻，產(chǎn)生零中頻信號(hào)，后通過低通濾波器濾除雜訊， 運(yùn)算放大器（Op-Amp)放大信號(hào)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D轉(zhuǎn)換器）轉(zhuǎn)換信號(hào)、數(shù)字基帶模塊處理信 號(hào)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的復(fù)現(xiàn)和處理。
[0003] 然而，目前我國無線通信行業(yè)專網(wǎng)所用頻點(diǎn)和帶寬種類繁多，其頻率主要集中在 100MHz?1. 2GHz，且各專網(wǎng)使用不同的頻點(diǎn)、射頻帶寬和信號(hào)帶寬（5kHz?2MHz)，標(biāo)準(zhǔn)不 統(tǒng)一。由于特定的混頻器無法覆蓋所有的頻點(diǎn)和信號(hào)帶寬，導(dǎo)致各行業(yè)專網(wǎng)設(shè)備所用的射 頻芯片不同，同時(shí)對(duì)射頻前端芯片的需求難以形成規(guī)模效應(yīng)，且成本高、配套困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于選頻電路中的帶寬可配、頻點(diǎn)可配選頻 濾波器，使其兼具選頻和濾波功能，通過和混頻器合理的協(xié)調(diào)工作，以覆蓋無線通信專網(wǎng)應(yīng) 用的多數(shù)頻點(diǎn)和帶寬，降低成本，降低配套難度。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的一種帶寬可配、頻點(diǎn)可配選頻濾波器，包 括：信號(hào)放大轉(zhuǎn)換前端的跨導(dǎo)運(yùn)算放大器0TA，所述跨導(dǎo)運(yùn)算放大器0TA用于將輸入電壓信 號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，實(shí)現(xiàn)跨導(dǎo)可調(diào)，同時(shí)將前級(jí)電路和主濾波器模塊隔離，使得濾波器可以 級(jí)聯(lián)在任意電路之后而無需考慮阻抗匹配；可調(diào)輸入電阻Rin和可調(diào)輸出電阻R_，分別由 一跨導(dǎo)運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)，用于滿足濾波器內(nèi)部對(duì)于阻抗匹配的需求；可調(diào)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器 陣列，通過調(diào)整控制電壓改變跨導(dǎo)運(yùn)算放大器的電導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)濾波器頻點(diǎn)可配置；可調(diào)電容陣 列，通過SWITCH陣列控制電容陣列的選通和關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)濾波器帶寬可配置；所述可調(diào)電容 陣列包括電容陣列、SWITCH陣列和SWITCH數(shù)字控制模塊，通過SWITCH數(shù)字控制模塊控制 開關(guān)的切換，進(jìn)而控制電容陣列的選通；控制電壓輸出模塊，用于提供跨導(dǎo)運(yùn)算放大器所需 的控制電壓，所述控制電壓輸出模塊包括數(shù)字單元和電壓輸出模塊，由所述數(shù)字單元提供 控制信號(hào)，并由所述電壓輸出模塊根據(jù)前端提供的控制信號(hào)輸出需求的電壓；上述可調(diào)跨 導(dǎo)運(yùn)算放大器陣列、可調(diào)電容陣列和控制電壓輸出模塊構(gòu)成了該濾波器的主電路；電源連 接模塊，用于將由電源提供的驅(qū)動(dòng)電壓供給整體電路；所述可調(diào)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器陣列、開關(guān) 陣列和電容陣列一一匹配。
[0006] 上述一種帶寬可配、頻點(diǎn)可配選頻濾波器的實(shí)現(xiàn)方法，電壓信號(hào)從電壓輸入端Vin 進(jìn)入信號(hào)放大轉(zhuǎn)換前端的跨導(dǎo)運(yùn)算放大器0TA，將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成為電流信號(hào)，同時(shí)，通過 數(shù)字單元控制電壓輸出模塊輸出的直流電壓施加于可調(diào)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器陣列，通過調(diào)節(jié)直 流電壓以調(diào)節(jié)可調(diào)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器陣列的跨導(dǎo)增益，從而調(diào)整濾波器電路的增益，實(shí)現(xiàn)電 路增益可調(diào)。
[0007] 進(jìn)一步講，一種帶寬可配、頻點(diǎn)可配選頻濾波器的實(shí)現(xiàn)方法，具體包括以下步驟：
[0008] 由信號(hào)放大轉(zhuǎn)換前端的跨導(dǎo)運(yùn)算放大器OTA轉(zhuǎn)化得到的電流信號(hào)進(jìn)入可調(diào)輸入 電阻Rin，所述可調(diào)輸入電阻Rin由一跨導(dǎo)運(yùn)算放大器等效得到，通過調(diào)整控制電壓輸出模塊 的輸出電壓調(diào)整該跨導(dǎo)運(yùn)算放大器的跨導(dǎo)值，從而得到可調(diào)輸入電阻Rin的輸入阻抗；
[0009] 信號(hào)經(jīng)由可調(diào)輸入電阻Rin進(jìn)入濾波器的主電路部分，該主電路由上述可調(diào)跨導(dǎo) 運(yùn)算放大器陣列、可調(diào)電容陣列和控制電壓輸出模塊構(gòu)成，該主電路通過有源替代無源的 方式實(shí)現(xiàn)，其中有源電路通過OTA-C的方式實(shí)現(xiàn)，無源電路通過一經(jīng)典濾波器設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，最 終通過有源替換無源實(shí)現(xiàn)OTA-C有源濾波電路；
[0010] 通過SWITCH數(shù)字控制模塊控制SWITCH陣列的通斷控制接入可調(diào)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器 陣列電容的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)了帶寬可配置；
[0011] 根據(jù)頻點(diǎn)的需求，通過數(shù)字單元提供控制信號(hào)給電壓輸出模塊，電壓輸出模塊按 照頻點(diǎn)的需求輸出控制電壓給可調(diào)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器陣列，調(diào)節(jié)可調(diào)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器陣列的 跨導(dǎo)值，從而實(shí)現(xiàn)頻點(diǎn)可配置；
[0012] 最后信號(hào)通過可調(diào)輸出電阻ICt輸出，所述可調(diào)輸出電阻Rwt由一跨導(dǎo)運(yùn)算放大 器等效得到，從而起到實(shí)現(xiàn)電路輸出阻抗匹配以及隔離電路的作用。
[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0014] 本發(fā)明帶寬可配、頻點(diǎn)可配選頻濾波器的實(shí)現(xiàn)，使得無線通信系統(tǒng)的選頻不再僅 僅依賴于混頻器，克服了特定的芯片只能用于特定的系統(tǒng)的缺陷，整合了濾波和選頻功能， 覆蓋了無線通信專網(wǎng)應(yīng)用的多數(shù)頻點(diǎn)和帶寬，如圖4(a)和圖4(b)所示，其中，圖4(a)所示 為中心頻點(diǎn)可配置，圖4(b)所示為帶寬可配置，從而降低了研發(fā)成本和配套難度。在無需 重新設(shè)計(jì)專用芯片的情況下，本發(fā)明使得只需要簡單的加入數(shù)字控制就可以使得單一芯片 滿足不同系統(tǒng)的需求，例如GSM系統(tǒng)、WCDMA系統(tǒng)、無線廣播等。
【附圖說明】
[0015] 圖1是本發(fā)明帶寬可配、頻點(diǎn)可配選頻濾波器的無線通訊架構(gòu)框圖；
[0016] 圖2是本發(fā)明帶寬可配、頻點(diǎn)可配濾波器架構(gòu)圖；
[0017] 圖3(a)是本發(fā)明中無源歸一化低通轉(zhuǎn)換帶通濾波器的實(shí)施例1 ;
[0018] 圖3(b)是本發(fā)明中無源歸一化低通轉(zhuǎn)換帶通濾波器的實(shí)施例2 ;
[0019] 圖4(a)是中心頻點(diǎn)可配置4-channel的變化圖；
[0020] 圖4(b)是帶寬可配置5k、100k、200、400k的變化圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0022] 本發(fā)明一種帶寬可配、頻點(diǎn)可配選頻濾波器，如圖2所示，該濾波器包括：跨導(dǎo)運(yùn) 算放大器OTA、可調(diào)輸入電阻Rin和可調(diào)輸出電阻、可調(diào)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器陣列、可調(diào)電容 陣列、控制電壓輸出模塊、電源連接模塊；上述的可調(diào)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器陣列、可調(diào)電容陣列 和控制電壓輸出模塊構(gòu)成了該濾波器的主電路。
[0023] 所述跨導(dǎo)運(yùn)算放大器OTA設(shè)置在信號(hào)放大轉(zhuǎn)換前端，所述跨導(dǎo)運(yùn)算放大器OTA用 于將輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，實(shí)現(xiàn)跨導(dǎo)可（電流電壓比）調(diào)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)增益的要 求，同時(shí)將前級(jí)電路和主濾波器模塊隔離，起到將前級(jí)電路和主濾波器模塊隔離的作用，使 得濾波器可以級(jí)聯(lián)在任意電路之后而無需