一種多模多頻可重構Gm-C復數濾波器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種多模多頻可重構Gm-C復數濾波器，包括兩個二階復數濾波器單元，一個一階濾波器單元，兩組由不同時鐘控制的開關S1，S2。本發明的多模多頻可重構復數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，能夠實現的二階低通、帶通，四階帶通和低通，以及5階低通和二，四、六階復數濾波器。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運算放大器OTA的跨導值Gm來調節，能夠適應如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Gm-C復數濾波器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種濾波器，尤其是涉及一種多模多頻可重構Gm-C復數濾波器。
【背景技術】
[0002]當前，隨著社會信息化時代的迅速發展，通訊終端均朝著更智能，功能更多，耗電更省，成本更低等趨勢發展。另一方面，經過50年的持續快速發展，集成電路已達到可實現智能化系統集成芯片的高水平，工藝技術的不斷改進，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。作為通信終端和導航系統最關鍵核心模塊之一，無線接收設備也跟隨著集成電路技術的發展趨勢，向多功能、低功耗、高性能、全集成的方向發展。
[0003]無線接收機從天線接收射頻信號，并將其經過混頻器，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、轉換最終轉換為數字信號。所涉及的關鍵技術內容包括:射頻濾波器，低噪聲放大器(LNA)，混頻器，鎖相環，中頻濾波器及濾波器的頻率自動調諧技術，自動增益控制電路(AGC)控制電路，數模轉換器等。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，還可以用在高品質的振蕩，放大，倍頻和混頻電路中；甚至在A/D轉換電路中，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備不斷朝著便攜性，智能化和多功能化方向發展，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。導致接收機的前端設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射頻前端幾乎成了唯一的選擇。多模多頻可重構射頻前端通常復用了低噪聲放大器、頻率綜合器等，可以極大地降低系統功耗，節約芯片面積和成本。但是，由于不同通信標準的帶寬和其他技術指標的變化范圍很寬，必須采用可重構的中頻濾波器處理不同通信標準的不同頻段和不同技術指標的信號。
【發明內容】
[0006]本發明主要是解決現有技術所存在的技術問題；提供了一種有多種工作模式，選擇不同的輸出端口，能夠實現的二階低通、帶通，四階帶通和低通，以及5階低通和二，四、六階復數濾波器。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運算放大器OTA的跨導值Gm來調節，以適應如Bluetooth, Zigbee, GPS等不同接收機的多種要求的一種多模多頻可重構Gm-C復數濾波器。
[0007]本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的:
[0008]一種多模多頻可重構Gm-C復數濾波器，其特征在于，包括兩個二階復數濾波器單元，一個一階濾波器單元；所述兩個二階復數濾波器單元和一階濾波器單元依次連接；兩個二階復數濾波器單元之間、以及其中一個二階復數濾波器單元和一階濾波器單元之間設有若干由不同時鐘控制的開關SI和開關S2。
[0009]在上述的一種多模多頻可重構Gm-C復數濾波器，第一個二階復數濾波器單元的一對輸出端V1,和通過兩個開關SI連接到第二個二階復數濾波器單元的輸入端子V1+和V1-;第一個二階復數濾波器單元另外一對輸出端子的Vbp+和VBP_通過兩個開關S2分別連接到第二個二階復數濾波器單元的輸入端子V1+和V1-;第一個二階復數濾波器單元的一對輸出端\—0+和通過兩個開關SI連接到第二個二階復數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S2分別連接到第二個二階復數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Gm-C復數濾波器，第二個二階復數濾波器單元的一對輸出端V1,和V1-b通過兩個開關SI連接到一階復數濾波器單元的輸入端子V1+和V1-,第二個二階復數濾波器單元的另一對輸出端子Vqjh和Vq b通過兩個開關SI連接到一階復數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Gm-C復數濾波器，兩個二階復數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通路，以及兩個開關組S3 ;二階多功能濾波電路通過開關組S3連接到交叉耦合的跨導通路的輸入端，再經過開關組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運算放大器和兩個接地電容Cl、C2 ;第一個跨導運算放大器輸出正負端，分別連接到第二個第一個跨導運算放大器正負輸入端，電容Cl跨接在第二個跨導運算放大器輸出正負端之間，并且并聯在第三個跨導運算放大器正負輸入端；電容C2跨接在第三個跨導運算放大器輸出正負端之間，且與第四個跨導運算放大器的輸入正負端并聯。
[0012]在上述的一種多模多頻可重構Gm-C復數濾波器，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通路，以及開關組S3 ;單極點濾波電路通過開關組S3連接到交叉耦合的跨導通路的輸入端，再經過開關S3連接到另一個單極點濾波電路；交叉耦合的跨導通路包括兩個首尾相連的高線性跨導0ΤΑ。
[0013]在上述的一種多模多頻可重構Gm-C復數濾波器，單極點濾波電路包括兩個跨導運算放大器和電容C，第一個跨導運算放大器的輸出反向連接到第二個跨導運算放大器的輸入端，電容C連接在第二個跨導運算放大器的輸出端子。
[0014]因此，本發明具有如下優點:1、采用全差分結構，可有效的消除偶次諧波分量，提高電路的線性度；2、采用級聯的設計方法，設計方法簡單，單個電路單元的變化不會對其他單元電路發生影響，對單獨調試各個環節十分有利；3、通過開關組來控制電路的工作模式，不同模式之間，切換方便快捷；4、選取不同的開關組合和輸出端口，可得到不同的濾波器功能，電路結構和功能均可重構；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運算放大器OTA的跨導值Gm來調節,可適應Bluetooth, Zigbee, GPS等不同接收機的要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]附圖1是本發明的多模式復數濾波器框圖。[0016]附圖2是本發明的低通濾波器單元電路圖。
[0017]附圖3是本發明的二階復數濾波器單元電路圖。
[0018]附圖4a是本發明的二階復數濾波器單元電路圖。
[0019]附圖4b是本發明的一階濾波器單元電路圖。
[0020]附圖5是本發明的高線性可調OTA電路圖。
[0021]附圖6a是本發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是本發明的五階復數濾波的幅頻特性圖(Bluetooth模式下)。
[0031]附圖9b是本發明的五階復數濾波的幅頻特性圖(Zigbee模式下)。
[0032]附圖9c是本發明的五階復數濾波的幅頻特性圖(GPS模式下)。
【具體實施方式】
[0033]下面通過實施例，并結合附圖，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。
[0034]實施例:
[0035]本發明的目的是設計一種多模多頻可重構Gm-C復數濾波器電路，如圖1所示，該電路由Gm-C濾波器電路和交叉耦合的跨導通路構成，Gffl-C濾波器電路包括跨導Gm和電容C，交叉耦合的跨導通路包括控制開關和跨導。本發明的多模多頻可重構Gm-C復數濾波器電路不僅能夠實現二階低通、帶通，四階帶通和低通，以及5階低通和二，四、六階復數濾波器。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運算放大器OTA的跨導值Gm來調節,可適應Bluetooth, Zigbee, GPS等不同接收機的要求。這將在下面詳細介紹。
[0036]圖1所示為本發明的多模多頻可重構Gm-C復數濾波器電路圖，本發明的多模多頻可重構濾波器的核心模塊如下:兩個二階復數濾波器單元101，一個一階濾波器單元102，兩組由不同時鐘控制的開關S1103，S2104。
[0037]其中，如圖2所示，二階復數濾波器單元101由二階多功能濾波電路201和兩個交叉耦合的跨導通路202，以及兩個開關組S3203構成。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通路202，以及開關組S3203構成。
[0038]如圖4所示，二階多功能濾波電路201由四個跨導運算放大器401和兩個接地電容C1401，C2403構成，單極點濾波電路301由兩個跨導運算放大器401和電容C404構成。跨導運算放大器401的結構由如圖5所示。
[0039]本發明專利中多模多頻可重構Gn1-C復數濾波器的工作過程如下:
[0040]如圖1所示的五階可重構復數濾波器，有四種不同的工作模式，由開關組合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]
【權利要求】
1.一種多模多頻可重構Gm-C復數濾波器，其特征在于，包括兩個二階復數濾波器單元，一個一階濾波器單元；所述兩個二階復數濾波器單元和一階濾波器單元依次連接；兩個二階復數濾波器單元之間、以及其中一個二階復數濾波器單元和一階濾波器單元之間設有若干由不同時鐘控制的開關SI和開關S2。
2.根據權利要求1所述的一種多模多頻可重構Gm-C復數濾波器，其特征在于，第一個二階復數濾波器單元的一對輸出端V1,和通過兩個開關SI連接到第二個二階復數濾波器單元的輸入端子V1+和V1-;第一個二階復數濾波器單元另外一對輸出端子的Vbp+和VBP_通過兩個開關S2分別連接到第二個二階復數濾波器單元的輸入端子V1+和V1-;第一個二階復數濾波器單元的一對輸出端VQ 0+和\—0_，通過兩個開關SI連接到第二個二階復數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S2分別連接到第二個二階復數濾波器單元的輸入端子Vq+和\_。
3.根據權利要求2所述的一種多模多頻可重構Gm-C復數濾波器，其特征在于，第二個二階復數濾波器單元的一對輸出端V1,和V1-b通過兩個開關SI連接到一階復數濾波器單元的輸入端子V1+和V1-,第二個二階復數濾波器單元的另一對輸出端子Vq,和VQJ)_，通過兩個開關SI連接到一階復數濾波器單元的輸入端子Vq+和Nq-。
4.根據權利要求3所述的一種多模多頻可重構Gm-C復數濾波器，其特征在于，兩個二階復數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通路，以及兩個開關組S3 ;二階多功能濾波電路通過開關組S3連接到交叉耦合的跨導通路的輸入端，再經過開關組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運算放大器和兩個接地電容Cl、C2 ;第一個跨導運算放大器輸出正負端，分別連接到第二個第一個跨導運算放大器正負輸入端，電容Cl跨接在第二個跨導運算放大器輸出正負端之間，并且并聯在第三個跨導運算放大器正負輸入端；電容C2跨接在第三個跨導運算放大器輸出正負端之間，且與第四個跨 導運算放大器的輸入正負端并聯。
5.根據權利要求4所述的一種多模多頻可重構Gm-C復數濾波器，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通路，以及開關組S3 ;單極點濾波電路通過開關組S3連接到交叉耦合的跨導通路的輸入端，再經過開關S3連接到另一個單極點濾波電路；交叉耦合的跨導通路包括兩個首尾相連的高線性跨導OTA。
6.根據權利要求5所述的一種多模多頻可重構Gm-C復數濾波器，其特征在于，單極點濾波電路包括兩個跨導運算放大器和電容C，第一個跨導運算放大器的輸出反向連接到第二個跨導運算放大器的輸入端，電容C連接在第二個跨導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 優先權日:2014年5月23日
【發明者】江金光, 周細鳳 申請人:武漢大學