一種帶寬可配、頻點可配選頻濾波器及其實現方法
【技術領域】
[0001] 本發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、頻點可 配選頻電路，用于在無線寬帶射頻通信領域中對信號進行選頻。
【背景技術】
[0002] 現代無線通信接收系統從基站接收無線信號，經過放大，混頻，濾波，模數轉換等 一系列步驟，完成數據的接收和處理。其中無線信號選頻多數通過混頻器完成。其將本地 振蕩器產生的信號和接收信號進行下變頻，產生零中頻信號，后通過低通濾波器濾除雜訊， 運算放大器（Op-Amp)放大信號，模數轉換器（A/D轉換器）轉換信號、數字基帶模塊處理信 號，實現信號的復現和處理。
[0003] 然而，目前我國無線通信行業專網所用頻點和帶寬種類繁多，其頻率主要集中在 100MHz?1. 2GHz，且各專網使用不同的頻點、射頻帶寬和信號帶寬（5kHz?2MHz)，標準不 統一。由于特定的混頻器無法覆蓋所有的頻點和信號帶寬，導致各行業專網設備所用的射 頻芯片不同，同時對射頻前端芯片的需求難以形成規模效應，且成本高、配套困難。
【發明內容】
[0004] 針對現有技術，本發明提供了一種應用于選頻電路中的帶寬可配、頻點可配選頻 濾波器，使其兼具選頻和濾波功能，通過和混頻器合理的協調工作，以覆蓋無線通信專網應 用的多數頻點和帶寬，降低成本，降低配套難度。
[0005] 為了解決上述技術問題，本發明提出的一種帶寬可配、頻點可配選頻濾波器，包 括：信號放大轉換前端的跨導運算放大器0TA，所述跨導運算放大器0TA用于將輸入電壓信 號轉換為電流信號，實現跨導可調，同時將前級電路和主濾波器模塊隔離，使得濾波器可以 級聯在任意電路之后而無需考慮阻抗匹配；可調輸入電阻Rin和可調輸出電阻R_，分別由 一跨導運算放大器實現，用于滿足濾波器內部對于阻抗匹配的需求；可調跨導運算放大器 陣列，通過調整控制電壓改變跨導運算放大器的電導，實現濾波器頻點可配置；可調電容陣 列，通過SWITCH陣列控制電容陣列的選通和關斷，實現濾波器帶寬可配置；所述可調電容 陣列包括電容陣列、SWITCH陣列和SWITCH數字控制模塊，通過SWITCH數字控制模塊控制 開關的切換，進而控制電容陣列的選通；控制電壓輸出模塊，用于提供跨導運算放大器所需 的控制電壓，所述控制電壓輸出模塊包括數字單元和電壓輸出模塊，由所述數字單元提供 控制信號，并由所述電壓輸出模塊根據前端提供的控制信號輸出需求的電壓；上述可調跨 導運算放大器陣列、可調電容陣列和控制電壓輸出模塊構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動電壓供給整體電路；所述可調跨導運算放大器陣列、開關 陣列和電容陣列一一匹配。
[0006] 上述一種帶寬可配、頻點可配選頻濾波器的實現方法，電壓信號從電壓輸入端Vin 進入信號放大轉換前端的跨導運算放大器0TA，將電壓信號轉換成為電流信號，同時，通過 數字單元控制電壓輸出模塊輸出的直流電壓施加于可調跨導運算放大器陣列，通過調節直 流電壓以調節可調跨導運算放大器陣列的跨導增益，從而調整濾波器電路的增益，實現電 路增益可調。
[0007] 進一步講，一種帶寬可配、頻點可配選頻濾波器的實現方法，具體包括以下步驟：
[0008] 由信號放大轉換前端的跨導運算放大器OTA轉化得到的電流信號進入可調輸入 電阻Rin，所述可調輸入電阻Rin由一跨導運算放大器等效得到，通過調整控制電壓輸出模塊 的輸出電壓調整該跨導運算放大器的跨導值，從而得到可調輸入電阻Rin的輸入阻抗；
[0009] 信號經由可調輸入電阻Rin進入濾波器的主電路部分，該主電路由上述可調跨導 運算放大器陣列、可調電容陣列和控制電壓輸出模塊構成，該主電路通過有源替代無源的 方式實現，其中有源電路通過OTA-C的方式實現，無源電路通過一經典濾波器設計實現，最 終通過有源替換無源實現OTA-C有源濾波電路；
[0010] 通過SWITCH數字控制模塊控制SWITCH陣列的通斷控制接入可調跨導運算放大器 陣列電容的數量，實現了帶寬可配置；
[0011] 根據頻點的需求，通過數字單元提供控制信號給電壓輸出模塊，電壓輸出模塊按 照頻點的需求輸出控制電壓給可調跨導運算放大器陣列，調節可調跨導運算放大器陣列的 跨導值，從而實現頻點可配置；
[0012] 最后信號通過可調輸出電阻ICt輸出，所述可調輸出電阻Rwt由一跨導運算放大 器等效得到，從而起到實現電路輸出阻抗匹配以及隔離電路的作用。
[0013] 與現有技術相比，本發明的有益效果是：
[0014] 本發明帶寬可配、頻點可配選頻濾波器的實現，使得無線通信系統的選頻不再僅 僅依賴于混頻器，克服了特定的芯片只能用于特定的系統的缺陷，整合了濾波和選頻功能， 覆蓋了無線通信專網應用的多數頻點和帶寬，如圖4(a)和圖4(b)所示，其中，圖4(a)所示 為中心頻點可配置，圖4(b)所示為帶寬可配置，從而降低了研發成本和配套難度。在無需 重新設計專用芯片的情況下，本發明使得只需要簡單的加入數字控制就可以使得單一芯片 滿足不同系統的需求，例如GSM系統、WCDMA系統、無線廣播等。
【附圖說明】
[0015] 圖1是本發明帶寬可配、頻點可配選頻濾波器的無線通訊架構框圖；
[0016] 圖2是本發明帶寬可配、頻點可配濾波器架構圖；
[0017] 圖3(a)是本發明中無源歸一化低通轉換帶通濾波器的實施例1 ;
[0018] 圖3(b)是本發明中無源歸一化低通轉換帶通濾波器的實施例2 ;
[0019] 圖4(a)是中心頻點可配置4-channel的變化圖；
[0020] 圖4(b)是帶寬可配置5k、100k、200、400k的變化圖。
【具體實施方式】
[0021] 下面結合附圖和具體實施例對本發明技術方案作進一步詳細描述。
[0022] 本發明一種帶寬可配、頻點可配選頻濾波器，如圖2所示，該濾波器包括：跨導運 算放大器OTA、可調輸入電阻Rin和可調輸出電阻、可調跨導運算放大器陣列、可調電容 陣列、控制電壓輸出模塊、電源連接模塊；上述的可調跨導運算放大器陣列、可調電容陣列 和控制電壓輸出模塊構成了該濾波器的主電路。
[0023] 所述跨導運算放大器OTA設置在信號放大轉換前端，所述跨導運算放大器OTA用 于將輸入電壓信號轉換為電流信號，實現跨導可（電流電壓比）調，實現系統對增益的要 求，同時將前級電路和主濾波器模塊隔離，起到將前級電路和主濾波器模塊隔離的作用，使 得濾波器可以級聯在任意電路之后而無需