一种中频可控的复数滤波器及复数滤波器中频控制方法与流程

本发明涉及电子领域，特别涉及一种中频可控的复数滤波器及复数滤波器中频控制方法。

背景技术：

复数滤波器是由低通滤波器经过频谱搬移得到的，现有的复数滤波器在频谱搬移的过程中，一般选择交叉耦合电阻是固定值，这样选择会增大中频的不确定性，在极端工艺角下电阻变化会很大，会导致频移量不是设定的缺省值，流片后的芯片良率不高。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供一种中频可控的复数滤波器及复数滤波器中频控制方法。本技术方案通过利用交叉耦合电路实现i信息通道和q信息通道的频谱搬移，并利用计算机控制交叉耦合电路的第一模块、第二模块、第三模块和第四模块的阻值，实现调节iout+信号和qout+信号iout-信号和qout-信号的中频，进而避免了现有的具有固定阻值的交叉耦合电阻，在极端工艺角下出现的电阻变化，导致频移量不是设定的缺省值，流片后的芯片良率不高的情况。

本发明创造采用将交叉耦合电阻设置为电阻阵列，可以通过spi对片内交叉耦合电阻进行调校，使得在工艺角变化条件下，复数滤波器的性能符合预期

本发明中的一种中频可控的复数滤波器，包括i信息通道、q信息通道和交叉耦合电路，所述i信息通道和q信息通道通过所述交叉耦合电路连接实现频谱搬移；

所述i信息通道包括i输入端、第一滤波电路、第二滤波电路和i输出端，所述q信息通道包括q输入端、第三滤波电路、第四滤波电路和q输出端；所述交叉耦合电路包括具有可变阻值的第一模块、第二模块、第三模块和第四模块；

所述第一模块的两端分别与所述i输入端和所述第三滤波电路连接；所述第二模块的两端分别与所述第一滤波电路和所述q输入端连接；所述第三模块的两端分别与所述第二滤波电路和所述q输出端连接；所述第四模块的两端分别与所述第四滤波电路和所述i输出端连接。

上述方案中，所述i输入端包括i+输入端子和i-输入端子，所述第一滤波电路包括电阻r1、r2、r3和r4，电容c1和c2，差分放大器m1；

所述电阻r1的两端分别与所述i+输入端子和差分放大器m1的正向输入端连接；所述电阻r2的两端分别与所述i-输入端子和差分放大器m1的反向输入端连接；所述电阻r3的两端分别与所述差分放大器m1的反向输入端和反向输出端连接；所述电阻r4的两端分别与所述差分放大器m1的正向输入端和正向输出端连接；

所述电容c1的两端分别与所述差分放大器m1的反向输入端和反向输出端连接，所述电容c2的两端分别与所述差分放大器m1的正向输入端和正向输出端连接。

上述方案中，所述i输出端包括i+输出端子和i-输出端子，所述第二滤波电路包括差分放大器m2、电阻r7和r8、电容c3和c4；

所述电阻r7的两端分别与所述差分放大器m1的反向输出端和差分放大器m2的正向输入端连接；所述电阻r8的两端分别与所述差分放大器的正向输出端和差分放大器m2的反向输入端连接；所述电容c3的两端分别与所述差分放大器m2的正向输入端和反向输出端连接；所述电容c4的两端分别与所述差分放大器m2的反向输入端和正向输出端连接；所述差分放大器m2的反向输出端与所述i-输出端子连接，所述差分放大器m2的正向输出端与所述i+输出端子连接。

上述方案中，所述i信息通道还包括电阻r5和r6，所述电阻r5的两端分别与所述差分放大器m1的反向输入端和所述差分放大器m2的反向输出端连接；所述电阻r6的两端分别与所述差分放大器m1的正向输入端和所述差分放大器m2的正向输出端连接。

上述方案中，所述q输入端包括q+输入端子和q-输入端子，所述第三滤波电路包括电阻r9、r10、r11和r12，电容c5和c6，差分放大器m3；

所述电阻r9的两端分别与所述q+输入端子和差分放大器m3的正向输入端连接；所述电阻r10的两端分别与所述q-输入端子和差分放大器m3的反向输入端连接；所述电阻r11的两端分别与所述差分放大器m3的反向输入端和反向输出端连接；所述电阻r12的两端分别与所述差分放大器m3的正向输入端和正向输出端连接；

所述电容c5的两端分别与所述差分放大器m3的反向输入端和反向输出端连接，所述电容c6的两端分别与所述差分放大器m3的正向输入端和正向输出端连接。

上述方案中，所述q输出端包括q+输出端子和q-输出端子，所述第四滤波电路包括差分放大器m4、电阻r15和r16、电容c7和c8；

所述电阻r15的两端分别与所述差分放大器m3的反向输出端和差分放大器m4的正向输入端连接；所述电阻r16的两端分别与所述差分放大器的正向输出端和差分放大器m4的反向输入端连接；所述电容c7的两端分别与所述差分放大器m4的正向输入端和反向输出端连接；所述电容c8的两端分别与所述差分放大器m4的反向输入端和正向输出端连接；所述差分放大器m4的反向输出端与所述q-输出端子连接，所述差分放大器m4的正向输出端与所述q+输出端子连接。

上述方案中，所述q信息通道还包括电阻r13和r14，所述电阻r13的两端分别与所述差分放大器m3的反向输入端和所述差分放大器m4的反向输出端连接；所述电阻r14的两端分别与所述差分放大器m3的正向输入端和所述差分放大器m4的正向输出端连接。

上述方案中，所述第一模块包括电阻阵列t1和t2，所述第二模块包括电阻阵列t3和t4，所述第三模块包括电阻阵列t5和t6，所述第四模块包括电阻阵列t7和t8；

所述电阻阵列t1的两端分别与所述差分放大器m1的反向输入端和所述差分放大器m3的正向输出端连接，所述电阻阵列t2的两端分别与所述差分放大器m1的正向输入端和所述差分放大器m3的反向输出端连接；

所述电阻阵列t3的两端分别与所述差分放大器m1的正向输出端和所述差分放大器m3的正向输入端连接，所述电阻阵列t4的两端分别与所述差分放大器m1的反向输出端和所述差分放大器m3的反向输入端连接；

所述电阻阵列t5的两端分别与所述差分放大器m2的反向输入端和所述差分放大器m4的正向输出端连接，所述电阻阵列t6的两端分别与所述差分放大器m2的正向输入端和所述差分放大器m4的反向输出端连接；

所述电阻阵列t7的两端分别与所述差分放大器m2的正向输出端和所述差分放大器m4的正向输入端连接，所述电阻阵列t8的两端分别与所述差分放大器m2的反向输出端和所述差分放大器m4的反向输入端连接。

上述方案中，所述电阻阵列t1-t8分别包括并列布置的电阻r0、r01、r02和r03，连接端子l1和l2，控制开关k1、k2和k3；

所述控制开关k1与所述电阻r01串联连接，所述控制开关k2与所述电阻r02串联连接，所述控制开关k3与所述电阻r03串联连接；所述控制开关k1、k2和k3分别通过串行接口与计算机连接；所述计算机利用控制字控制所述控制开关k1、k2和k3的开启或关闭；

所述电阻r0的两端分别与所述连接端子l1和l2连接，所述电阻r01的一端与所述连接端子l1连接，所述控制开关k1背向所述电阻r01的一端与所述连接端子l2连接；所述电阻r02的一端与所述连接端子l1连接，所述控制开关k2背向所述电阻r02的一端与所述连接端子l2连接；所述电阻r03的一端与所述连接端子l1连接，所述控制开关k3背向所述电阻r03的一端与所述连接端子l2连接。

一种复数滤波器中频控制方法，包括以下步骤：

s1.iin+信号从i+输入端子传送至第一滤波电路和第二滤波电路，iin-信号从i-输入端子传送至所述第一滤波电路和第二滤波电路；qin+信号从q+输入端子传送至第三滤波电路和第四滤波电路，qin-从q-输入端子传送至第三滤波电路和第四滤波电路；iin+信号与qin+信号相差90°相位，iin-信号与qin-信号相差90°相位；

s2.将电阻r6和r8、电容c2和c4以及差分放大器m1和m2组成第一环路，iin+信号在所述第一环路中，经电容c2和c4发生振荡并发生180°的相位改变，形成带有负号的振荡环i1，并从i+输出端子输出iout+信号；

将电阻r4、r6和r8、电容c4以及差分放大器m1和m2组成第二环路，iin+信号在所述第二环路中，由于电容c4将对电阻r4r6或r8进行放电，因此将产生衰减；

s3.将电阻r5和r7、电容c1和c3以及差分放大器m1和m2组成第三环路，iin-信号在所述第三环路中，经电容c1和c3发生振荡并发生180°的相位改变，形成带有负号的振荡环i2，并从i-输出端子输出iout-信号；

将电阻r3、r5和r7电容c3以及差分放大器m1和m2组成第四环路，iin-信号在所述第四环路中，由于电容c3将对电阻r3、r5或r7进行放电，因此将产生衰减；

s4.将电阻r14和r16、电容c6和c8以及差分放大器m3和m4组成第五环路，qin+信号在所述第五环路中，经电容c2和c4发生振荡并发生180°的相位改变，形成带有负号的振荡环q1，并从q+输出端子输出qout+信号；

将电阻r12、r14和r16、电容c8以及差分放大器m3和m4组成第六环路，qin+信号在所述第六环路中，由于电容c8将对电阻r12、r14或r16进行放电，因此将产生衰减；

s5.将电阻r13和r15、电容c5和c7以及差分放大器m3和m4组成第七环路，iin-信号在所述第七环路中，经电容c5和c8发生振荡并发生180°的相位改变，形成带有负号的振荡环q2，并从q-输出端子输出qout-信号；

将电阻r11、r13和r7电容c7以及差分放大器m3和m4组成第八环路，iin-信号在所述第八环路中，由于电容c5将对电阻r3、r5或r7进行放电，因此将产生衰减；

s6.第一环路与第五环路通过电阻阵列t2、t3、t5和t7连接，第三环路与第七环路通过电阻阵列t1、t4、t6和t8连接；

操作计算机分别向电阻阵列t2、t3、t5和t7的控制开关k1、k2和k3输出不同的控制字，分别控制所述电阻阵列t2、t3、t5和t7的控制开关k1、k2和k3的开启或关闭，使所述第一环路与第五环路之间具有不同的电阻阻值，以调节iout+信号和qout+信号的中频；

操作计算机分别向电阻阵列t1、t4、t6和t8的控制开关k1、k2和k3，输出不同的控制字，分别控制所述电阻阵列t1、t4、t6和t8的控制开关k1、k2和k3的开启或关闭，使所述第三环路与第七环路之间的具有不同的电阻阻值，以调节iout-信号和qout-信号的中频。

本发明的优点和有益效果在于：本发明提供一种中频可控的复数滤波器及复数滤波器中频控制方法。本技术方案通过利用交叉耦合电路实现i信息通道和q信息通道的频谱搬移，并利用计算机控制交叉耦合电路的第一模块、第二模块、第三模块和第四模块的阻值，实现调节iout+信号和qout+信号iout-信号和qout-信号的中频，进而避免了现有的具有固定阻值的交叉耦合电阻，在极端工艺角下出现的电阻变化，导致频移量不是设定的缺省值，流片后的芯片良率不高的情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种中频可控的复数滤波器的结构示意图；

图2为本发明一种中频可控的复数滤波器中第一模块、第二模块或第三模块的结构示意图；

图3为本发明一种复数滤波器中频控制方法中，计算机输入不同的控制字后，iout+信号、qout+信号、iout-信号或qout-信号的交流特性曲线。

图中：1、i信息通道2、q信息通道3、交叉耦合电路

11、i输入端12、第一滤波电路13、第二滤波电路14、i输出端

21、q输入端22、第三滤波电路23、第四滤波电路24、q输出端

31、第一模块32、第二模块33、第三模块34、第四模块

111、i+输入端子112、i-输入端子141、i+输出端子

142、i-输出端子211、q+输入端子212、q-输入端子

241、q+输出端子242、q-输出端子

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1-图2所示，本发明是一种中频可控的复数滤波器，包括i信息通道1、q信息通道2和交叉耦合电路3，i信息通道1和q信息通道2通过交叉耦合电路3连接实现频谱搬移；

i信息通道1包括i输入端11、第一滤波电路12、第二滤波电路13和i输出端14，q信息通道2包括q输入端、第三滤波电路22、第四滤波电路23和q输出端2421；交叉耦合电路3包括具有可变阻值的第一模块31、第二模块32、第三模块33和第四模块34；

第一模块31的两端分别与i输入端11和第三滤波电路22连接；第二模块32的两端分别与第一滤波电路12和q输入端连接；第三模块33的两端分别与第二滤波电路13和q输出端2421连接；第四模块34的两端分别与第四滤波电路23和i输出端14连接。

具体的，i输入端11包括i+输入端子111和i-输入端子112，第一滤波电路12包括电阻r1、r2、r3和r4，电容c1和c2，差分放大器m1；

电阻r1的两端分别与i+输入端子111和差分放大器m1的正向输入端连接；电阻r2的两端分别与i-输入端子112和差分放大器m1的反向输入端连接；电阻r3的两端分别与差分放大器m1的反向输入端和反向输出端连接；电阻r4的两端分别与差分放大器m1的正向输入端和正向输出端连接；

电容c1的两端分别与差分放大器m1的反向输入端和反向输出端连接，电容c2的两端分别与差分放大器m1的正向输入端和正向输出端连接。

进一步的，i输出端14包括i+输出端子141和i-输出端子142，第二滤波电路13包括差分放大器m2、电阻r7和r8、电容c3和c4；

电阻r7的两端分别与差分放大器m1的反向输出端和差分放大器m2的正向输入端连接；电阻r8的两端分别与差分放大器的正向输出端和差分放大器m2的反向输入端连接；电容c3的两端分别与差分放大器m2的正向输入端和反向输出端连接；电容c4的两端分别与差分放大器m2的反向输入端和正向输出端连接；差分放大器m2的反向输出端与i-输出端子142连接，差分放大器m2的正向输出端与i+输出端子141连接。

优选的，i信息通道1还包括电阻r5和r6，电阻r5的两端分别与差分放大器m1的反向输入端和差分放大器m2的反向输出端连接；电阻r6的两端分别与差分放大器m1的正向输入端和差分放大器m2的正向输出端连接。

具体的，q输入端包括q+输入端子211和q-输入端子212，第三滤波电路22包括电阻r9、r10、r11和r12，电容c5和c6，差分放大器m3；

电阻r9的两端分别与q+输入端子211和差分放大器m3的正向输入端连接；电阻r10的两端分别与q-输入端子212和差分放大器m3的反向输入端连接；电阻r11的两端分别与差分放大器m3的反向输入端和反向输出端连接；电阻r12的两端分别与差分放大器m3的正向输入端和正向输出端连接；

电容c5的两端分别与差分放大器m3的反向输入端和反向输出端连接，电容c6的两端分别与差分放大器m3的正向输入端和正向输出端连接。

进一步的，q输出端2421包括q+输出端子241和q-输出端子242，第四滤波电路23包括差分放大器m4、电阻r15和r16、电容c7和c8；

电阻r15的两端分别与差分放大器m3的反向输出端和差分放大器m4的正向输入端连接；电阻r16的两端分别与差分放大器的正向输出端和差分放大器m4的反向输入端连接；电容c7的两端分别与差分放大器m4的正向输入端和反向输出端连接；电容c8的两端分别与差分放大器m4的反向输入端和正向输出端连接；差分放大器m4的反向输出端与q-输出端子242连接，差分放大器m4的正向输出端与q+输出端子241连接。

优选的，q信息通道2还包括电阻r13和r14，电阻r13的两端分别与差分放大器m3的反向输入端和差分放大器m4的反向输出端连接；电阻r14的两端分别与差分放大器m3的正向输入端和差分放大器m4的正向输出端连接。

具体的，第一模块31包括电阻阵列t1和t2，第二模块32包括电阻阵列t3和t4，第三模块33包括电阻阵列t5和t6，第四模块34包括电阻阵列t7和t8；

电阻阵列t1的两端分别与差分放大器m1的反向输入端和差分放大器m3的正向输出端连接，电阻阵列t2的两端分别与差分放大器m1的正向输入端和差分放大器m3的反向输出端连接；

电阻阵列t3的两端分别与差分放大器m1的正向输出端和差分放大器m3的正向输入端连接，电阻阵列t4的两端分别与差分放大器m1的反向输出端和差分放大器m3的反向输入端连接；

电阻阵列t5的两端分别与差分放大器m2的反向输入端和差分放大器m4的正向输出端连接，电阻阵列t6的两端分别与差分放大器m2的正向输入端和差分放大器m4的反向输出端连接；

电阻阵列t7的两端分别与差分放大器m2的正向输出端和差分放大器m4的正向输入端连接，电阻阵列t8的两端分别与差分放大器m2的反向输出端和差分放大器m4的反向输入端连接。

进一步的，电阻阵列t1-t8分别包括并列布置的电阻r0、r01、r02和r03，连接端子l1和l2，控制开关k1、k2和k3；

控制开关k1与电阻r01串联连接，控制开关k2与电阻r02串联连接，控制开关k3与电阻r03串联连接；控制开关k1、k2和k3分别通过串行接口与计算机连接；计算机利用控制字控制控制开关k1、k2和k3的开启或关闭；

电阻r0的两端分别与连接端子l1和l2连接，电阻r01的一端与连接端子l1连接，控制开关k1背向电阻r01的一端与连接端子l2连接；电阻r02的一端与连接端子l1连接，控制开关k2背向电阻r02的一端与连接端子l2连接；电阻r03的一端与连接端子l1连接，控制开关k3背向电阻r03的一端与连接端子l2连接。

一种复数滤波器中频控制方法，包括以下步骤：

s1.iin+信号从i+输入端子111传送至第一滤波电路12和第二滤波电路13，iin-信号从i-输入端子112传送至第一滤波电路12和第二滤波电路13；qin+信号从q+输入端子211传送至第三滤波电路22和第四滤波电路23，qin-从q-输入端子212传送至第三滤波电路22和第四滤波电路23；iin+信号与qin+信号相差90°相位，iin-信号与qin-信号相差90°相位；

s2.将电阻r6和r8、电容c2和c4以及差分放大器m1和m2组成第一环路，iin+信号在第一环路中，经电容c2和c4发生振荡并发生180°的相位改变，形成带有负号的振荡环i1，并从i+输出端子141输出iout+信号；

将电阻r4、r6和r8、电容c4以及差分放大器m1和m2组成第二环路，iin+信号在第二环路中，由于电容c4将对电阻r4r6或r8进行放电，因此将产生衰减；

s3.将电阻r5和r7、电容c1和c3以及差分放大器m1和m2组成第三环路，iin-信号在第三环路中，经电容c1和c3发生振荡并发生180°的相位改变，形成带有负号的振荡环i2，并从i-输出端子142输出iout-信号；

将电阻r3、r5和r7电容c3以及差分放大器m1和m2组成第四环路，iin-信号在第四环路中，由于电容c3将对电阻r3、r5或r7进行放电，因此将产生衰减；

s4.将电阻r14和r16、电容c6和c8以及差分放大器m3和m4组成第五环路，qin+信号在第五环路中，经电容c2和c4发生振荡并发生180°的相位改变，形成带有负号的振荡环q1，并从q+输出端子241输出qout+信号；

将电阻r12、r14和r16、电容c8以及差分放大器m3和m4组成第六环路，qin+信号在第六环路中，由于电容c8将对电阻r12、r14或r16进行放电，因此将产生衰减；

s5.将电阻r13和r15、电容c5和c7以及差分放大器m3和m4组成第七环路，iin-信号在第七环路中，经电容c5和c8发生振荡并发生180°的相位改变，形成带有负号的振荡环q2，并从q-输出端子242输出qout-信号；

将电阻r11、r13和r7电容c7以及差分放大器m3和m4组成第八环路，iin-信号在第八环路中，由于电容c5将对电阻r3、r5或r7进行放电，因此将产生衰减；

s6.第一环路与第五环路通过电阻阵列t2、t3、t5和t7连接，第三环路与第七环路通过电阻阵列t1、t4、t6和t8连接；

操作计算机分别向电阻阵列t2、t3、t5和t7的控制开关k1、k2和k3输出不同的控制字，分别控制电阻阵列t2、t3、t5和t7的控制开关k1、k2和k3的开启或关闭，使第一环路与第五环路之间具有不同的电阻阻值，以调节iout+信号和qout+信号的中频；

操作计算机分别向电阻阵列t1、t4、t6和t8的控制开关k1、k2和k3，输出不同的控制字，分别控制电阻阵列t1、t4、t6和t8的控制开关k1、k2和k3的开启或关闭，使第三环路与第七环路之间的具有不同的电阻阻值，以调节iout-信号和qout-信号的中频；

其中利用公式：

其中，w1f为iout+信号、qout+信号、iout-信号或qout-信号的中频；rc为第一环路、第五环路与电阻阵列t2、t3、t5和t7的电阻总值，或第三环路、第七环路与电阻阵列t1、t4、t6和t8的电阻总值；cz第一环路和第五环路的电容总值，或第三环路和第五环路的电容总值；

可知操作计算机分别向电阻阵列t2、t3、t5和t7的控制开关k1、k2和k3输出不同的控制字，分别控制控制开关k1、k2和k3的开启或关闭，使电阻阵列t2、t3、t5和t7具有不同的电阻阻值，改变了上述公式中的rc，进而改变了上述公式中的w1f，实现了调节iout+信号和qout+信号的中频的效果；

同时，操作计算机分别向电阻阵列t1、t4、t6和t8的控制开关k1、k2和k3输出不同的控制字，分别控制控制开关k1、k2和k3的开启或关闭，是电阻阵列t1、t4、t6和t8具有不同的电阻阻值，改变了上述公式中的rc，进而改变了上述公式中的w1f，实现了调节iout-信号和qout-信号的中频的效果；

进一步的，如图3所示，计算机输入不同的控制字后，iout+信号、qout+信号、iout-信号或qout-信号的交流特性曲线，其中，

rtunning计算机输出的控制字，

□曲线对应rtunning＝15，对应中频66.32m；

曲线对应rtunning＝16，对应中频67.72m；

△曲线对应rtunning＝17，对应中频69.13m；

◇曲线对应rtunning＝18，对应中频70.55m；

曲线对应rtunning＝19，对应中频72m；

╳曲线对应rtunning＝20，对应中频73.43m；

曲线对应rtunning＝21，对应中频74.84m；

╋曲线对应rtunning＝22，对应中频76.25m；

通过上图可以推出中频步进值为1.4m；因此中频可控的复数滤波器在不同工艺角下工作，并通过计算机向电阻这列输出不同的控制字，以有效地调节中频输出。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。