信号带宽可调整的电路及其方法

专利名称：信号带宽可调整的电路及其方法
技术领域：
本发明涉及一种无线接收机的电路及其方法，且特别是涉及一种具有信 号带宽可调整的电路及其方法。
背景技术：
随着无线通信技术的进步，目前许多无线通信接收机的结构逐渐向轻薄 短小且省电的方向迈进。一4殳而言，接收机的前端电路需要极高的线性度， 才能使得整个接收机解调与解码出来的接收信号的正确率提升。
工艺技术的进步，使得许多厂商可以生产面积小且速度快的无线通信接
收机，然而，可以使用的电源电压下降，因此会导致主动电路(例如主动 放大器)的线性度下降；另一方面，工艺的进步虽可以导致无线通信接收机 的面积减少，可是对于无线通信接收机的电容与总面积的比例却无法减少， 反而增加。因此，为了解决这些问题，许多的厂商便将无线通信接收机的混 频器、滤波器与取样器作在同一个电路上，以克服这些问题。
美国德州精密仪器公司于2005年与2006年分别获得美国公告专利第 6,96 3, 7 32 B2号与第7， 079， 826 B2号的专利。此两篇专利主要是利用电容 交换网络(switch and capacitor network)来同时达到耳又样、滤波与降频的 工作，因此可以获得较好的线性度并可以省下许多的芯片面积。然而，此两 篇专利所提出的接收机所达到的滤波效果仅能针对窄频段的信号，且其取样 与降频所产生的摺叠噪声(folding noise)会导致整个系统的效能下降。
请参照图l，图1是德州精密仪器所提出的接收机10的系统方块图。如 图1所示，此接收机1G包括低噪声转导放大器11、本地振荡器(local oscillator) 12、数字控制单元13、电容交换网络14、中频放大器15、模 拟信号处理器16与模拟/数字转换器17。其中，各元件的耦接关系请参照图 1,在此不赘述。
低噪声转导放大器11自无线通道上接收到射频信号RF_sig,并将接收 到的射频信号RF —sig自电压信号转换为对应的电流信号，并对此电流信号放大。本地振荡器12产生与射频信号RF-sig的频率相近的振荡信号给数字 控制单元13。数字控制单元13根据振荡信号产生多个不同相位的时钟控制 信号给电容交换网络14,以控制电容交换网络14中每一个电容的充;^文电的 情况。电容交换网络14根据不同相位时钟对其包含的不同电容做相对应的充 放电，以达到取样、滤波与降频的动作。中频放大器15针对电容交换网络 14所输出的信号在中频(Intermediate Frequency, IF)的频段的信号做放 大，并将放大后的信号送至模拟信号处理单元16。模拟信号处理单元16对 其接收到的信号做模拟信号的处理后，便将处理后的信号送至模拟/数字转换 器17。最后，模拟/数字转换器17将其接收到的模拟信号转换为数字信号， 其中，此数字信号是基频信号BB_sig (baseband signal)。
接着请参照图2，图2是接收机10中的电容交换网络14的电路图。如 图2所示，电容交换网络14包括多个电容C、两个负载电容C,与多个晶体管。 其中，控制信号S1 S8、 Rl-R8与SH1 SH8是由数字控制单元13根据本地 振荡器12所输出的振荡信号所产生。当控制信号SHI -SH8打开其控制的晶 体管时，电容C可以藉由控制信号SH1 SH8所控制的晶体管放电。藉由图2 的电路，电容交换网络14可以达到取样、滤波与降频的动作。
上述的接收机10采用了电容交换网络14的结构，而能使用电容交换网 络14来取样、滤波与降频的动作。但是，此电容交换网络14却会在负载电 容C.A产生一阶无限月永冲响应(First Order Inf ini te Impulse Response, First Order IIR )而导致此接收机10仅能用于窄频的滤波与信号接收，且其取样 与降频所产生的摺叠噪声会导致整个接收机10的效能下降。另外，振荡信号 的频率越高将会导致本地振荡器12所消耗的功率越高，由于本地振荡器12 的振荡信号的频率接近于射频信号RF—sig的频率，所以，此接收机IO有消 耗功率较大的问题存在。
请参照图3,图3是电容交换网络14的频率响应(frequency response ) 曲线图。如图3所示，电容交换网络14的频率响应曲线COO是由一个有限脉 沖响应(Finite Impulse Response, FIR)滤波器的频率响应曲线COl、 一 个无限脉冲响应滤波器的频率响应曲线C02以及一个未绘于此图的有限脉冲 响应滤波器的频率响应曲线所组成。因为电容交换网络会产生无限脉沖响应， 所以此接收机IO仅能用于窄频的滤波与信号接收。简单的说，频率响应曲线 C00的响应等同于经过两个有限脉沖响应与一个无限脉冲响应的等效响应。
8另外，Jakonis et al.则是于2005年六月发表了另一种接收机结构，请 参见Darius Jakonis, Kalle Folkesson， Jerzy Dabrowski， and Christer Svenssson, "A 2. 4 GHz RF Sampling Receiver Front End in 0. 18 um CMOS"， IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. 40, No. 6， June, 2005。 此篇论文所揭露的接收机主要是先将频率降至1/4的取样频率附近以产生中 频信号，之后再将中频信号降至基频。其原理是使用取样保持混频器 (Sampling and Holding Mixer, S/H Mixer)与滤波降频装置来达到取样、
滤波与降频的目的。
接着，请参照图4，图4是Jakonis et al.所揭露的接收机20的系统方 块图。如图4所示，此接收机20包括天线28、射频滤波器21、低噪声放大 器22、取样保持混频器23、滤波降频装置241、 24Q、时钟电路25、本地振 荡器26、模拟/数字转换器271与27Q。其中，各元件的耦接关系如图4所示， 在此不再赘述。
天线28自无线信道接收射频信号，并将射频信号送至射频滤波器21进 行滤波。接着，低噪声放大器22放大射频滤波器21的输出信号，并将放大 后的输出信号送至取样保持混频器23。本地振荡器26产生振荡信号给时钟 电路25,时钟电路25用以产生多个参考信号与取样信号，其中，取样信号 和射频信号的频率比例为4: 9。取样保持混频器23对射频信号进行取样，并 对取样值与取样信号进行混频，以产生中频信号，其中，此中频信号为离散 时间信号且中频信号频率为1/4取样信号频率。之后，中频信号会分别进入 滤波降频装置241与24Q,滤波降频装置241与24Q分别根据多个参考信号 对中频信号进行滤波与降频的动作，以分别产生I信道与Q信道的基频信号。 最后，模拟/数字转换器271与27Q分别将I信道与Q信道的基频信号转换为 数字的I信道与Q信道的数字基频信号。
接着，请参照图5，图5是接收机20内各频率操作区段内的频镨示意图。 请同时参阅图5与图4,在RF区段内，也就是在射频信号尚未进行混频时， 其射频信号的频率是位于/;，其中，/;表示取样频率，/",,,,表示镜像频率(image frequency) ， /^表示中频频率，^^表示射频信号的带宽。在IF区段内，
也就是在中频信号尚未进行滤波与降频时，其中频信号的频率是在/;/4,其
中，尸，表示模拟/数字转换器的取样频率。最后，在BB区段，也就是中频信 号经过滤波降频后，其基频信号的频率是位于0，其中，SfL表示基频信号的带宽，A4表示中频信号的带宽。
接着，请参照图6,图6是是滤波降频装置241与24Q的子电路图，其 中滤波降频装置241与24Q由多个相同子电路构成，并搭配不同的时钟信号。 如图6所示，此滤波降频装置241与24Q子电路包括多个晶体管、多个电容 Cnl~C,，6、 Cp, ~Cp5、乙与Cdp。其中，时钟电路25所产生的多个参考信号clk,~ clkw与clkw clkw会控制图6中多个相对应晶体管的开与关，以藉此对电容 C ,~Cn6、 Cpl~Cp5、 C。。与C。p作充电与电荷整合动作。藉由控制电容Cnl~C 6、 CP1~GP5、 C加与C。p的充电与电荷整合,最后，将OUTp的信号与0UTn的信号相
号，之后再将中频信号降至基频。然而，其滤波降频装置241与24Q内多个 电容因为没有放电机制，所以对整体而言会产生无限脉冲响应，而导致整个 带宽会窄化，而不适用于宽带的传输。另外，因为此接收机20使用取样保持 混频器23的关系，会造成整数倍的取样频率会形成摺叠噪声，而影响整个接 收机20的效能。
请参照图7,图7是接收机20的频率响应曲线图。如图7所示，假设电 容的电容值设定地很精确，且假设电容不受缺乏放电路径的影响而产生无限 脉沖响应，则整个接收机20的频率响应曲图C03为具有宽带的频率响应曲线。 事实上，因为缺乏放电路径的影响，且电容的电容值会有误差，因此，接收 机20实际上的频率响应曲线为曲线C04，也就是i兌，实际上的频率响应曲线 C04是窄频的频率响应曲线。
传统的接收机10与20无法达到宽带的频率响应，而目前的无线通信接 收机电路往宽带、多模与多种标准的整合。因此，许多的业者与研究机构莫 不努力寻求解决的方法。

发明内容
本发明提供一种信号带宽可调整的电路，此电路不但可以适用于宽带的 信号接收，且可以藉由多个控制信号来调整起其频率响应的带宽，以针对不 同频段的接收信号。
本发明提供一种用于信号带宽可调整的电路的方法，使用此方法的信号 带宽可调整电路可以适用于宽带的信号接收，且可以藉由多个控制信号来调整其频率响应的带宽。
本发明提供一种无线接收机电路，其内部具有信号带宽可调整的电路， 因此，其接收的信号可以是宽带的信号或是针对某些频段的信号。
本发明提供一种信号带宽可调整的电路，包括第一充放电装置、第一重 置装置与第一可变电容装置。其中，第一重置装置耦接于第一充放电装置， 第一可变电容装置耦接于第一充放电装置。第一重置装置受控于放电使能信 号，用以提供第一放电路径。当放电使能信号关闭第一重置装置时，第一可
变电容装置根据n个参考信号产生第一等效总和电容给第一充放电装置，其 中，n为大于0的整数。
在本发明的实施例中，信号带宽可调整的电^^更包括一第一端、第二端、 第二充放电装置与第二可变电容装置。其中，第一端耦接于第一充放电装置， 第二端耦接于第二充放电装置。第二重置装置耦"^妾于第二充放电装置，第二 可变电容装置耦接于第二充放电装置。第二重置装置受控于放电使能，用以 提供第二放电路径。当放电使能信号关闭第二重置装置时，第二可变电容装 置根据n个参考信号产生第二等效总和电容给第二充放电装置。
根据本发明的实施例，上述的第一可变电容装置包括n个第五晶体管与 n个第一电容。n个第五晶体管的漏极耦接于第一重置装置，n个第五晶体管 分别受控于n个控制信号。n个第一电容耦接于n个第五晶体管的源极。而 上述的第二可变电容装置包括n个第六晶体管与与n个第二电容。其中，n 个第六晶体管的漏极耦接于第二重置装置，n个第六晶体管分别受控于n个 控制信号。n个第二电容耦接于n个第六晶体管的源极。
本发明提出 一 种用于信号带宽可调整的电路的方法，此方法包括以下的 步骤(a)提供第一充放电装置；(b)根据放电使能信号决定是否提供第一充 放电路径；(c)提供第一可变电容装置，第一可变电容装置耦接于第一充放电 装置，其中，当不提供第一充放电路径时，可变电容装置根据n个控制信号 产生第一等效总和电容给第一充放电装置；(d)接收第一信号，并利用第一 信号对第一充放电装置与第一等效总和电容充电。
在本发明的实施例中，此用于信号带宽可调整的电路的方法还包括以下 的步骤(e)提供第二充放电装置；(f)根据放电使能信号决定是否提供第二 充放电路径；(g)提供第二可变电容装置，第二可变电容装置耦接于第二充 放电装置，其中，当不提供第二充放电路径时，可变电容装置根据n个控制
ii信号产生第二等效总和电容给第二充放电装置；(i)接收一第二信号，并利用
第二信号对第二充放电装置与第二等效总和电容充电；(j)取出第一充放电
装置与第二充放电装置的输出电压差。
本发明提出一种无线接收机电路，包括混频装置、至少一滤波降频装置、 第一端、第二端、第一充放电装置、第一重置装置、第一可变电容装置、第 二充放电装置、第二重置装置与第二可变电容装置。混频装置用以将射频信 号与参考信号进行混频，以产生第三信号。滤波降频装置具有第一输出端与 第二输出端，第一输出端耦接于第一端，第二输出端耦接于第二端。滤波降 频装置用以对第三信号作滤波与降频的动作，以产生第 一信号于第 一输出端 以及第二信号于第二输出端，其中，第一信号与第二信号为离散时间信号。 第一充放电装置耦接于第一端，第一重置装置耦接于第一充放电装置。第一 重置装置受控于放电使能信号，用以提供第一放电路径。第一可变电容装置 耦接于第一充放电装置。第二充放电装置耦接于第二端，第二重置装置耦接 于第二充放电装置。第二重置装置受控于放电使能信号用以提供第二放电路 径。第二可变电容装置耦接于第二充放电装置。其中，当放电使能信号关闭
第一重置装置时，第一可变电容装置根据n个参考信号产生第一等效总和电 容给第一充放电装置；.当放电使能信号关闭第二重置装置时，第二可变电容 装置根据n个参考信号产生第二等效总和电容给第二充放电装置，n为大于0
的整数。
根据本发明的实施例，上述的第一可变电容装置包括n个第五晶体管与 n个第一电容。n个第五晶体管的漏极耦接于第一重置装置，n个第五晶体管 分别受控于n个控制信号。n个第一电容耦接于n个第五晶体管的源极。而 上述的第二可变电容装置包括n个第六晶体管与与n个第二电容。其中，n 个第六晶体管的漏极耦接于第二重置装置，n个第六晶体管分别受控于n个 控制信号。n个第二电容耦接于n个第六晶体管的源极。
本发明之因采用可变电容装置与重置装置，因此，本发明的电路与方法 可以产生宽带的频率响应，且适合接收宽带的无线信号。因为上述的重置装 置可以提供放电路径，因此，本发明的电路不会受到因为缺乏放电路径而产 生的无限脉冲响应的影响，而导致频率响应的带宽下降。另外，因为上述的 可变电容装置可以根据控制信号产生等效总和电容，因此，可以藉由调整控 制信号产生所预期的无限脉冲响应，以达到控制频率响应的带宽。为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合 附图，作详细说明如下。


图1是德州精密仪器公司所提出的接收机1 0的系统方块图。
图2是接收机10中的电容交换网络14的电路图。 图3是电容交换网络14的频率响应曲线图。 图4是Jakonis et al.所揭露的^妻收才/L 20的系统方块图。 图5是接收机20内各频率操作区段内的频谱示意图。 图6是滤波降频装置241与24Q的子电路图。 图7是接收机20的频率响应曲线图。
图8是本发明实施例所提供的信号带宽可调整的电路80的电路图。
图9是信号带宽可调整的电路80所产生的频率响应曲线图。
图10是本发明实施例所提供的无线接收机电路的系统方块图。
图11A是本发明实施例提供的用于信号带宽可调整的电路的方法流程图。
图11B是本发明另一实施例所提供的用于信号带宽可调整的电路的方法 流程图。
附图符号说明
10:接收机
11:低噪声转导放大器
12:本地振荡器
13:数字控制单元
14:电容交换网络
15:中频放大器
16:模拟信号处理器
17:模拟/数字转换器
C:电容
CA:负载电容
C00-C02:频率响应曲线
20:接收机
1328:天线
21:射频滤波器
22:低噪声放大器
23:取样保持混频器
241、 24Q:滤波降频装置
25:时4中电3各
26:本地振荡器
271、 27Q:模拟/数字转换器
Cni - Cn6'、Cp
Cp5、C。n、C。p: 电
C03、 C04:频率响应曲线 80:信号带宽可调整的电路
800滤波降频装置803第一充方丈电装置
804第一重置装置
805第一可变电容装置
806第二充》丈电装置
807第二重置装置
808第二可变电容装置
8040、 8041、 8070、 8071:晶体管 8051 ~ 805N、 8081 - 808N:晶体管 Cnl 、 dm ~ Ci訓电答
C90~C97:频率响应曲线
40无线接收机电路
41混频器
42滤波降频电^各
44低噪声放大器
45本地振荡器
46时钟信号产生器
S50 S59:步骤流程。
具体实施例方式
14为了解决传统接收机的频率响应为窄频的频率响应的问题，本发明的实 施例提供了一种信号带宽可调整的电路及其方法。此信号带宽可调整的电路 及其方法可以接收宽带的信号，并对宽带的信号进行滤波，且其带宽可以依 照不同的需求来进行调整。
请参照图8,图8是本发明实施例所提供的信号带宽可调整的电路80的
电路图。如图8所示，此电路80包括至少一个滤波降频装置800、第一充放 电装置803、第一重置装置804、第一可变电容装置805、第二充放电装置806、 第二重置装置807与第二可变电容装置808。其中，此电路80是采取双端输 出的模式，因此具有第一端I+与第二端I-,第一端I+耦接于第一充放电装 置803，第二端I-耦接于第二充放电装置806。第一充放电装置803耦接于 第一重置装置804与第一可变电容装置805,第二充放电装置806耦接于第 二重置装置807与第二可变电容装置808。滤波降频装置800具有第一输出 端OUT+与第二输出端OUT-,滤波降频装置800的第一输出端OUT+耦接于第 一端I + ，滤波降频装置800的第二输出端OUT-耦接于第二端I-。此实施例 中，滤波降频装置800的数目并非用以限制本发明。换言之，滤波降频装置 800的数目可以根据不同的需要来改变。另外，因为采取双端输出的模式， 所以此实施例才会采用第一充放电装置803、第一重置装置804、第一可变电 容装置805、第二充放电装置806、第二重置装置807与第二可变电容装置 808。若是采用单端输出，则仅需第一充放电装置803、第一重置装置804与 第一可变电容装置805。
滤波降频装置800用以对输入信号In作滤波与降频的动作(先滤波后降 频)，以产生第一信号于第一输出端OUT+与第二信号于第二输出端OUT-。第 一充放电装置803可以是电容Cnl或其它具有充放电机制的电子元件，在此 实施例以电容Cnl实施之。同理，第二充放电装置806于此实施例是用电容 Cnl来实施，且此实施方式并非用以限定本发明。
第一重置装置804包括晶体管8040与8041，多个晶体管8040的源极皆 耦接至晶体管8041的漏极，多个晶体管8040的漏极皆耦接至第一充放电装 置803，晶体管8041受控于放电使能信号En,放电使能信号En决定第一重 置装置804是否提供放电路径给第一充放电装置803与第一可变电容装置 805。而多个晶体管8040受控于重置控制信号Rl ~腹，控制信号R1 謹藉 由控制多个晶体管8040来达到提供放电路径时，所需要的放电时序控制，其
15中，M是大于O的整数。然而，此仅为第一重置装置804的一种实施方式， 并非用以限定本发明。
第二重置装置807包括晶体管8070与8071,多个晶体管8070的源极皆 耦接至晶体管8071的漏极，多个晶体管8070的漏极皆耦接至第二充放电装 置806,晶体管8071受控于放电使能信号En，放电使能信号En决定第二重 置装置807是否提供放电路径给第二充放电装置806与第二可变电容装置 808。而多个晶体管8070受控于重置控制信号R1 RM，控制信号R1 RM藉 由控制多个晶体管8070来达到提供放电路径时，所需要的放电时序控制。然 而，此仅为第二重置装置807的一种实施方式，并非用以限定本发明。
第一可变电容装置805包括N个晶体管8051 805N与N个电容C， ~C RN, 其中，N为大于O的整数。晶体管8051 - 805N的源极分别耦接于电容C,m C刚。晶体管8051 ~ 8 05N的漏极皆耦接于第一充放电装置803,晶体管8051 ~ 805N分别受控于N个控制信号P1 PN。然而，上述的第一可变电容装置805 的结构仅是一种实施方式，并非用以限定本发明。第一可变电容装置805用 以提供第一等效总和电容给第一充放电装置803,也就是说当第一重置装置 804没有提供放电路径时，第一可变电容装置805提供此第一等效总和电容 来产生一阶无限脉冲响应，以藉此达到控制信号带宽的目的。另外，N个电 容C， C函的电容值可以不相同，当然也可以完全相同，其电容值的大小主 要根据使用者欲达到的带宽来做设计。
第二可变电容装置808包括N个晶体管8081 ~ 808N与N个电容C， ~ CmN, 其中，N为大于O的整数。晶体管8081 808N的源极分别耦接于电容Cim-C,酒。晶体管8081 ~ 808N的漏极皆耦接于第二充放电装置806，晶体管8081 ~ 808N分别受控于N个控制信号P1-PN。然而，上述的第二可变电容装置808 的结构仅是一种实施方式，并非用以限定本发明。第二可变电容装置808用 以提供第二等效总和电容给第二充放电装置806,也就是说当第二重置装置 807没有提供放电路径时，第二可变电容装置808提供此第二等效总和电容 来产生一阶无限脉冲响应，以藉此达到控制信号带宽的目的。另外，N个电 容Cm, C,刚的电容值可以不相同，当然也可以完全相同，其电容值的大小主 要根据使用者欲达到的带宽来做设计。
假设控制信号PI PN皆为高电平时，当第一重置装置804与第二重置装 置807没有提供放电路径时，第一信号与第二信号会分别对第一充放电装置
16803、第二充放电装置806、第一可变电容装置805与第二可变电容装置808 充电。此时，所产生的滤波效果为窄频的频率响应。当第一重置装置804与 第二重置装置807被放电使能信号En给打开时，第一重置装置804与第二重 置装置807会提供放电路径，使得第一充放电装置803与第二充放电装置806、 第一可变电容装置805与第二可变电容装置808可以将其电荷自放电路径放 出，以避免产生一阶无限脉冲响应，而导致所产生的滤波效果为窄频的频率 响应。此时，所产生的滤波效果为宽带的频率响应。
当控制信号P1 PN不全为高电平时，当第一重置装置804与第二重置装 置807没有提供放电路径时，第一信号会对第一充放电装置803与第一可变 电容装置805根据控制信号PI ~ PN所产生的第一等效总和电容充电，而第二 信号则对第二充放电装置充电806与第二可变电容装置808根据控制信号 PI-PN所产生的第二等效总和电容充电。其中，假设控制信号P1 PN是低 电平是用O表示，而高电平则用l表示时，则第一等效总和电容与第二等效 总和电容为Ceqiv=Pl*C RI+...+PN*C RN。此时，所产生的频率响应会因为第一等 效总和电容与第二等效总和电容的影响而产生一阶无限脉沖响应，导致频率 响应的带宽减少。因此，藉由控制控制信号P1-PN将可以使得此电路80达 到可调整信号带宽的功能。
当然，控制信号P1-PN也可以是在高电平与低电平之间的电压值，虽然 实施例中，控制信号P1-PN是使用高电平与低电平两个电压值为例子，但并 非用以限定本发明。当控制信号P1-PN的电压值在高电平与低电平之间，晶 体管8O51 ~ 8(^N、 8081 ~ 808N产生的电容会与控制信号PI ~ PN仅在高电平 或低电平时产生的电容不同。因此藉由调整控制信号PI PN，可以产生不同 的第一与第二等效总和电容。
当第一重置装置804与第二重置装置807被放电使能信号En给打开时， 第一重置装置804与第二重置装置807会提供放电路径。第一充放电装置803 与第一等效总和电容将其电荷自放电路径放出，第二充放电装置806与第二 等效总和电容将其电荷自放电路径放出，以避免产生额外的一阶无限脉冲响 应，而导致所产生的频率响应的带宽较所预定的来得窄。
请参照图9，图9是电路80所产生的频率响应曲线图。在此实施例中， N等于5， Cnl的电容值是10fF, C刚的电容值是10fF, Cm2的电容值是20fF, C賜的电容值是40fF, C，的电容值是80fF, C賜的电容值是160fF。当控制信号PI ~ P5都是低电平时，第一重置装置804与第二重置装置807有提供放 电路径时，电路80的频率响应曲线C90具有较宽的频段。当控制信号PI ~ P5都是低电平时，但第一重置装置804与第二重置装置807没有提供放电路
当控制信号P1是高电平，而其它控制信号P2 P5是低电平，且第一重 置装置804与第二重置装置807没有提供放电路径时，电路80的频率响应曲 线C92如图9所示。当控制信号P2是高电平，其它控制信号P1、 P3 P5是 低电平，且第一重置装置804与第二重置装置807没有提供放电路径时，电 路80的频率响应曲线C93如图9所示。当控制信号P3是高电平，其它控制 信号P1、 P2、 P4、 P5是低电平且第一重置装置804与第二重置装置807没有 提供放电路径时，电路80的频率响应曲线C94如图9所示。当控制信号P4 是高电平，其它控制信号P1 P3、 P5是低电平，且第一重置装置804与第二 重置装置807没有提供放电路径时，电路80的频率响应曲线C95如图9所示。 当控制信号P5是高电平，其它控制信号P1 P4是低电平，且第一重置装置 804与第二重置装置807没有提供放电路径时，电路80的频率响应曲线C96 如图9所示。当控制信号P1 P5都是高电平时，但第一重置装置804与第二 重置装置807没有提供放电路径时，电路80的频率响应曲线C97如图9所示。
由图9的频率响应曲线图，可以知道藉由调整控制信号PI -P5可以产生 各种不同频段的频率响应曲线。另外，上述的N=5的条件仅是一个实施例，N 的大小可以是大于0的整数。换言之，N=5的条件并非用以限定本发明。另 外，由于一阶无限脉沖响应的特性，将使得其频率响应的带宽变窄时，其旁 带(side lobe)的抑制能力会变好，如图9所示，其带宽大小的关系为 C90〉C91〉C92…〉C97,而旁带的抑制能力大小的关系为C90〈C9KC92 "<C97。
请参照图10，图10是本发明实施例所提供的无线接收机电路的系统方 块图。如图10所示，此无线接收机电路40包括低噪声放大器44、混频器41、 滤波降频电路42、模拟/数字转换器43、本地振荡器45与时钟信号产生器 46。其中，本地振荡器45耦接于混频器41,混频器41耦接于低噪声放大器 44，滤波降频电路42耦接于模拟/数字转换器43与时钟信号产生器46。滤 波降频电路42包括图8的信号带宽可调整的电路80。本地振荡器45会产生 参考信号REF-Sig，混频器41对参考信号REF-Sig与射频信号RF_sig混频， 以产生第三信号HT(其频率为/V)，其中，第三信号HT可以是连续时间信号或离散时间信号，然而此实施例是让第三信号HT是连续时间信号，但是并非 用以限定本发明。
信号带宽可调整的电路80根据时钟信号CLK,对第三信号HT进行取样、 滤波与降频的动作，以产生第四信号DT。参考信号REF-Sig的频率/,与射频 信号RF—sig的频率/;的关系为/>(/^/W/刀，其中，n为正整数。当接收机 40的参考信号频率降低时，整个接收机40所消耗的功率也会因此减少，只 要n增加(也就是参考信号/;的频率减少)，则接收机40所消耗的功率会因 此减少。低噪声放大器44用以自传输信道接收射频信号RF-sig'，并将射 频信号RF_sig，放大，以产生放大后的射频信号RF—sig。本地振荡器45, 用以产生参考信号REF-Sig，且如同前面所述，参考信号REF-Sig的频率/; 与射频信号RF—sig的频率/;的关系为/>C/W/"，其中，n为正整数。时 钟信号产生器46提供时钟信号CLK附给滤波降频电路42,模拟/数字转换器 43则用以将第四信号DT转换为数字信号BB_sig。然而，图10仅是用以说明 本发明接收^/L的一种实施例，并非用以限定本发明。在传输通道的衰减不大 时，低噪声放大器44可以移除或者用一般的放大器取代；另外，针对一些特 别的需求，在模拟/数字转换器43与信号带宽可调整的电路80之间，可以加 入模拟信号处理器，以藉此对第四信号DT做模拟的信号处理。本地振荡器 45与时钟信号产生器46可以合成一块，中间仅需搭配转换电路，且频率可 以不一样，反之，亦可一样。简言之，本地振荡器45与时钟信号产生器46 的实施方式并非用以限定本发明。另外，混频器41的前后亦可以增添滤波器 来增加接收机40的效能，简言之，接收机40仅是一个实施例，并非用以限 定本发明。
一般而言，上述的第三信号HT是中频信号，而第四信号DT则是基频信 号。但是，若所需的第三信号HT的频率"非常低，则第三信号HT与第四信 号DT都是基频信号。换言之，上述实施例的接收机40并非要先将射频信号 RF-sig降至中频信号，再将中频信号降为基频信号。在某些应用中，接收机 可以直接将射频信号RF-sig降至基频信号，或经过混频器或其它的滤波降频 装置将射频信号RF-sig降至基频信号，之后再经过滤波降频电路42做信号 处理，而能获得较佳的基频信号。
而信号带宽可调整的电路80的结构如同图8所示，第三HT信号经过图 8的滤波降频装置800会产生第一信号于第一输出端以及第二信号于第二输
19出端，其中，第一信号与第二信号是离散时间信号。另外，其它的细节便如 同前面所述，在此不赘述。
最后，请参照图IIA，图11A是本发明实施例提供的用于信号带宽可调
整的电路的方法流程图。在步骤S50,提供第一充放电装置，其中，此第一 充电装置可以是电容。在步骤S52,根据放电使能信号决定是否提供第一充 放电路径，其实施的方法可以利用前述的第一重置装置804。在步骤S54，提 供第一可变电容装置，第一可变电容装置耦接于第一充放电装置，其中，当 不提供第一充放电路径时，第一可变电容装置产生第一等效总和电容给第一 充放电装置。第一可变电容可以用前述的方式实施中，在图8的实施例中， 第一等效总和电容会与第一充放电装置803的电容Cnl形成并联的型式。在 步骤S56,接收第一信号，并利用第一信号对第一充放电装置与第一等效总 和电容充电。
在步骤S51,提供第二充放电装置，第二充放电装置可以用电容实施。 在步骤S53，根据放电使能信号决定是否提供第二充放电路径，其实施的方 法可以利用前述的第二重置装皇807。在步骤S55,提供第二可变电容装置， 第二可变电容装置耦接于第二充放电装置，其中，当不提供第二充放电路径 时，第二可变电容装置产生第二等效总和电容给第二充放电装置。第二可变 电容可以用前述的方式实施中，在图8的实施例中，第二等效总和电容会与 第二充放电装置806的电容Cnl形成并联的型式。在步骤S57，接收第二信 号，并利用第二信号对第二充放电装置与第二等效总和电容充电。最后，在 步骤S58,取出第一充放电装置与第二充放电装置的电压差为输出信号。图 11A的流程图是针对双端输出的模式所提供的实施例，并非用以限定本发明， 若是采用单一输出模式的话，则可以参考图IIB。图IIB是本发明另一实施 例所提供的用于信号带宽可调整的电路的方法流程图，如同图11B所示，因 为是单一输出模式，图11B的步骤S50、 S52、 S54与S56与图IIA相同，故 不赘述，而在步骤S59,因为是单一输出模式，所以仅需直接取出其第一充 放电装置的输出电压信号仅可，而不像图11A的步骤S58需取出第一与第二 充放电装置的电压差。
综上所述，本发明根据放电使能信号提供放电路径给充放电装置，可以 避免因为缺乏放电路径所产生的一阶无限脉冲响应，因此能够提供宽带的频 率响应。另外，本发明利用控制信号控制可变电容装置所产生的等效总和电
20容，使得频率响应的带宽可以被控制信号所控制。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属 技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许 的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视本发明的申请专利范围所界定者 为准。
权利要求
1. 一种信号带宽可调整的电路，其特征在于包括第一充放电装置；第一重置装置，耦接于该第一充放电装置，受控于一放电使能信号，用以提供第一放电路径；以及第一可变电容装置，耦接于该第一充放电装置；其中，当该放电使能信号关闭该第一重置装置时，该第一可变电容装置根据n个参考信号产生第一等效总和电容给该第一充放电装置，n为大于0的整数。
2. 如权利要求1所述的信号带宽可调整的电路，其特征在于还包括 第一端，耦接于该第一充放电装置；第二端；第二充放电装置，耦接于该第二端；第二重置装置，耦接于该第二充放电装置，受控于该放电使能信号，用 以提供第二放电路径；以及第二可变电容装置，耦接于该第二充放电装置； .其中，当该放电使能信号关闭该第二重置装置时，该第二可变电容装置 根据该n个参考信号产生第二等效总和电容给该第二充放电装置。
3. 如权利要求2所述的信号带宽可调整的电路，其特征在于其中，该第 一重置装置包括至少一第一晶体管，该第一晶体管的漏极耦接至该第一充放电装置，受 控于至少一重置控制信号；以及第二晶体管，耦接于该第一晶体管的源极，受控于该放电使能信号。
4. 如权利要求2所述的信号带宽可调整的电路，其特征在于其中，该第 二重置装置包括至少一第三晶体管，该第三晶体管的漏极耦接至该第二充放电装置，受 控于至少一重置控制信号；以及第四晶体管，耦接于该第三晶体管的源极，受控于该放电使能信号。
5. 如权利要求2所述的信号带宽可调整的电路，其特征在于其中，该第 一可变电容装置包括n个第五晶体管，该n个第五晶体管的漏极耦接于该第一重置装置，分 别受控于该n个控制信号；以及n个第一电容，耦接于该n个第五晶体管的源极。
6. 如权利要求5所述的信号带宽可调整的电路，其特征在于其中，该第 二可变电容装置包括n个第六晶体管，该n个第六晶体管的漏极耦接于该第二重置装置，分 别受控于该n个控制信号；以及n个第二电容，耦接于该n个第六晶体管的源极。
7. 如权利要求2所述的信号带宽可调整的电路，其特征在于其中，该第 一充放电装置是第三电容，该第二充放电装置是第四电容。
8. 如权利要求6所述的信号带宽可调整的电路，其中，该n个第一电容 的电容值彼此不相同或彼此相同，且该n个第二电容的电容值彼此不相同或 彼此相同。
9. 如权利要求2所述的信号带宽可调整的电路，其特征在于更包括 至少一滤波降频装置，具有第一输出端与第二输出端，该第一输出端耦接于该第一端，该第二输出端耦接于该第二端，用以对第三信号作滤波与降 频的动作，其中，该第三信号经过滤波与降频后为离散时间信号。
10. 如权利要求9所述的信号带宽可调整的电路，其特征在于更包括 混频装置，耦接于该滤波降频装置，用以将射频信号与参考信号进行混频，以产生该第三信号，其中，该第三信号为连续时间信号或离散时间信号，该参考信号的频率/>r/;±/w/i， /;是该射频信号的频率，而&为该第三信号的频率，k为大于0的整数。
11. 如权利要求10所述的信号带宽可调整的电路，其特征在于其中，该第三信号是中频信号或基频信号。
12. —种用于信号带宽可调整的电路的方法，其特征在于包括 提供第一充放电装置；根据放电使能信号决定是否提供第一充放电路径；提供第一可变电容装置，该第一可变电容装置耦接于该第一充放电装置， 其中，当不提供该第一充放电路径时，该可变电容装置根据n个控制信号产 生第一等效总和电容给该第一充放电装置，n为大于0的整数；以及接收第一信号，并利用该第一信号对该第一充放电装置与该第一等效总和电容充电。
13. 如权利要求12所述的用于信号带宽可调整的电路的方法，其特征在于更包括接收第二信号与提供第二充放电装置；根据该放电使能信号决定是否提供第二充放电路径；提供第二可变电容装置，该第二可变电容装置耦接于该第二充放电装置， 其中，当不提供该第二充放电路径时，该可变电容装置根据该n个控制信号 产生第二等效总和电容给该第二充放电装置；接收第二信号，并利用该第二信号对该第二充放电装置与该第二等效总 和电容充电；以及取出该第一充放电装置与该第二充放电装置的输出电压差。
14. 如权利要求13所述的用于信号带宽可调整的电路的方法，其特征在 于其中，该第一可变电容装置包括n个第五晶体管，该n个第五晶体管的漏极耦接于该第一重置装置，分 别受控于该n个控制信号；以及n个第一电容，耦接于该n个第五晶体管的源极。
15. 如权利要求14所述的用于信号带宽可调整的电路的方法，其特征在 于其中，该第二可变电容装置包括n个第六晶体管，该n个第六晶体管的漏极耦接于该第二重置装置，分 别受控于该n个控制信号；以及n个第二电容，耦接于该n个第六晶体管的源极。
16. 如权利要求13所述的用于信号带宽可调整的电路的方法，其特征在 于其中，该第一充放电装置是第三电容，该第二充放电装置是第四电容。
17. 如权利要求15所述的用于信号带宽可调整的电路的方法，其特征在 于其中，该n个第一电容的电容值彼此不相同或彼此相同，且该n个第二电 容的电容值彼此不相同或彼此相同。
18. 如权利要求13所述的用于信号带宽可调整的电路的方法，其特征在 于更包括对第三信号作滤波与降频的动作，以产生该第一信号与该第二信号。
19. 如权利要求18所述的所述的用于信号带宽可调整的电路的方法，其 特征在于更包括将射频信号与参考信号进行混频，'以产生该第三信号，其中，该第三信 号为连续时间信号或离散时间信号。
20. 如权利要求19所述的所述的用于信号带宽可调整的电路的方法，其特征在于其中，该参考信号的频率/>&i/w/i, /;是该射频信号的频率，而"为该第三信号的频率，k为大于0的整数。
21. 如权利要求19所述的所述的用于信号带宽可调整的电路的方法，其 特征在于其特征在于其中，该第三信号是中频信号或基频信号。
22 —种无线接收机电路，其特征在于包括混频装置，用以将射频信号与参考信号进行混频，以产生第三信号，其 中，该第三信号为连续时间信号或离散时间信号，该参考信号的频率 土/W/么/;是该射频信号的频率，而/V为该第三信号的频率，k为大于0的 整数；至少一滤波降频装置，具有第一输出端与第二输出端，用以对第三信号 作滤波与降频的动作，以产生第一信号于该第 一输出端以及第二信号于该第 二输出端，其中，该第一信号与该第二信号为离散时间信号；第一端与第二端，分别耦接于该第一输出端与该第二输出端；第一充放电装置，耦接于该第一端；第一重置装置，耦接于该第一充放电装置，受控于放电使能信号，用以 提供第一放电路径；第一可变电容装置，耦接于该第一充放电装置； 第二充放电装置，耦接于该第二端；第二重置装置，耦接于该第二充放电装置，受控于该放电使能信号，用 以提供第二放电路径；以及第二可变电容装置，耦接于该第二充放电装置；其中，当该放电使能信号关闭该第一重置装置时，该第一可变电容装置 根据n个参考信号产生第一等效总和电容给该第一充放电装置；当该放电使能信号关闭该第二重置装置时，该第二可变电容装置根据该n个参考信号产 生第二等效总和电容给该第二充放电装置，n为大于0的整数。
23.如权利要求22所述的无线接收机电路，其特征在于其中，该第一重置装置包括至少一第一晶体管，该第一晶体管的漏极耦接至该第一充放电装置，受控于至少一重置控制信号；以及第二晶体管，耦接于该第一晶体管的源极，受控于该放电使能信号。
24. 如权利要求22项所述无线接收机电路，其特征在于其中，该第二重 置装置包括至少一第三晶体管，该第三晶体管的漏极耦接至该第二充放电装置，受 控于至少一重置控制信号；以及第四晶体管，耦接于该第三晶体管的源极，受控于该放电使能信号。
25. 如权利要求22所述的无线接收机电路，其特征在于其中，该第一可 变电容装置包括n个第五晶体管，该n个第五晶体管的漏极耦接于该第一重置装置，分 别受控于该n个控制信号；以及n个第一电容，耦接于该n个第五晶体管的源极。
26. 如权利要求25所述的无线接收机电路，其特征在于其中，该第二可 变电容装置包括n个第六晶体管，该n个第六晶体管的漏极耦接于该第二重置装置，分 别受控于该n个控制信号；以及n个第二电容，耦接于该n个第六晶体管的源极。
27. 如权利要求22所述的无线接收机电路，其特征在于其中，该第一充 放电装置是第三电容，该第二充放电装置是第四电容。
28. 如权利要求26所述的无线接收机电路，其特征在于其中，该n个第 一电容的电容值彼此不相同或彼此相同，且该n个第二电容的电容值彼此不 相同或彼此相同。
29. 如权利要求22所述的无线接收机电路，其特征在于其中，该第三信 号是中频信号或基频信号。
全文摘要
本发明提供一种信号带宽可调整的电路，包括第一充放电装置、第一重置装置与第一可变电容装置。其中，第一重置装置耦接于第一充放电装置，第一可变电容装置耦接于第一充放电装置。第一重置装置受控于放电使能信号，用以提供第一放电路径。当放电使能信号关闭第一重置装置时，第一可变电容装置根据n个参考信号产生第一等效总和电容给第一充放电装置，其中，n为大于0的整数。
文档编号H04B1/16GK101510785SQ20081007430
公开日2009年8月19日 申请日期2008年2月15日 优先权日2008年2月15日
发明者曾明豪, 黄敏峰 申请人:财团法人工业技术研究院