多模多频带无线收发器的模拟基带滤波设备及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种无线通信系统，具体而言，设及一种用于对携带模拟基带信号的 信号进行滤波的多模多频带收发器的滤波设备及其控制方法。
【背景技术】
[0002] 无线通信接收器使用模拟滤波器通过从被混频器解调至基带的信号去除不必要 的噪声来选择想要信道的信号。针对模拟滤波器的精确截止频率构造对系统性能造成显著 的影响。
[0003] -般来说，滤波器具有随着频率增大而变化的输入到输出增益，并设置有通频带 和抑制频带。术语"截止频率（fc)"表示通频带和抑制频带之间的边界频率。在低通滤波 器（LP巧的情况下，截止频率（fc)被定义为在通频带中具有比直流的增益低3地的增益的 频率或更低频率。截止频率（fc)由模拟滤波器中使用的反馈电阻器和反馈电容器确定。
[0004] 基带覆盖非常宽的范围，该范围包括针对第二代（2G)通信系统的100曲Z的带宽 W及针对第S代（3G)和第四代（4G)通信系统的20MHz的带宽，并且最宽带宽是最窄带宽 的大约100倍。被设计为在针对语音通信的2G模式W及3G或4G模式（在下文中，被称为 3G/4G模式）下进行操作的多模终端必须具有配备有能够支持如前面提到的各种带宽的模 拟基带滤波器的多模多频带无线电收发器。
[0005] 然而，由于决定模拟基带滤波器的截止频率的电阻值和电容值依据溫度和处理条 件而变化，并且难W精确地估计，因此截止频率在真实的环境中可能与目标值不同。因此， 在误差必须在4%的范围W内的情况下，通过使用数字算法控制可变电阻器或可变电容器 来对截止频率进行补偿。
[0006] 由于截止频率与电阻和电容成反比，因此需要具有大电阻的电阻器和具有大电容 的电容器来处理旧系统（诸如2G系统）的低频带信号。用于处理2G系统的低频带信号的 电容器在尺寸上比用于处理3/4G频带的信号的电容器大几倍，因此增加了模拟滤波器的 电路面积。运意味着模拟滤波器的电路面积在3/4G模式被启用的状态下由于禁用的2G模 式而增大，导致制造成本的增加。增大的电路面积还加长了线路长度使得信号误差和噪声 增大，导致信号特性下降。
【发明内容】
[0007] 技术问题
[0008] 本发明提供了一种无线电收发器的模拟信号滤波设备及其控制方法。
[0009] 此外，本发明提供了一种能够在单个结构中处理各种频带的信号的可变增益放大 器和可变频率滤波器。
[0010] 此外，本发明提供了一种具有模拟基带滤波器的模拟信号滤波设备及其控制方 法，其中，所述模拟基带滤波器的电路面积被最小化W在多模多频带环境中使用。
[0011] 此外，本发明提供了一种能够共享分集路径上的电容器并增强输入和反馈电阻器 结构的多模多频带无线电收发器的模拟信号滤波设备及其控制方法。
[0012] 此外，本发明提供了一种能够使用多个级联的模拟基带滤波器的多模多频带接收 器的模拟信号滤波设备及其控制方法。
[0013] 此外，本发明提供了一种能够支持载波聚合（CA)的多模多频带接收器的模拟信 号滤波设备及其控制方法。
[0014] 解决方案
[0015] 根据本发明的一方面，提供了一种多模多频带无线电收发器的滤波设备。所述滤 波设备包括：滤波单元，对至少一个频带中的一个频带上的射频（R巧信号进行滤波；切换 单元，根据所选择的通信模式在滤波单元中所包括的至少一个滤波器块之间切换信号；控 制器，选择通信模式并控制切换单元。
[0016] 根据本发明的另一方面，提供了一种用于控制多模多频带无线电收发器的滤波设 备的方法。所述方法包括：在包括至少一个滤波器块的滤波单元接收至少一个频带上的射 频（R巧信号；基于接收到的信号来确定通信模式；根据通信模式，在滤波单元中所包括的 至少一个滤波器块之间切换信号；在滤波单元对所述信号进行滤波和放大。
[0017] 本发明的有益效果
[0018] 本发明的模拟信号滤波设备和方法优点在于针对2G、3G和4G系统符合的所有移 动通信标准提供一种能够满足基带接收器所需的增益和带宽的可变增益放大器、滤波器电 路和算法。
[0019] 此外，本发明的模拟信号滤波设备和方法优点在于实现了能够通过相比于传统技 术减少电路面积来降低制造成本并增强噪声消除并且促进多输入多输出（MIMO)接收器构 造（诸如4X2、4X4和8X4天线构造）的应用的各种电路结构。
[0020] 此外，本发明的模拟信号滤波设备和方法优点在于提供了一种用于支持载波聚合 (CA)W使用多个频带上的载波的通信电路设计的滤波器电路。
【附图说明】
[0021] 图1是示出具有第一级滤波器的特性功能的模拟滤波器的构造的电路图；
[0022] 图2A和图2B是示出模拟基带滤波器的框图和平面图；
[0023] 图3A是示出根据本发明的实施例的支持多个皿模式的接收器的构造的框图；
[0024] 图3B是示出根据本发明的实施例的支持第一皿模式和第二皿模式的终端的构 造的示图；
[0025] 图4A和图4B是示出根据本发明的实施例的模拟基带滤波器的框图和平面图；
[0026] 图5A至图5C是示出根据本发明的实施例的模拟滤波器的模式切换的示图；
[0027] 图6是示出根据本发明的实施例的电阻依据操作模式而变化的电阻器块的电路 图；
[0028] 图7A至图7F是示出根据本发明的实施例的电阻器块的各种构造的电路图；
[0029] 图8是示出根据本发明的实施例的模拟基带滤波器的构造的电路图；
[0030] 图9A和图9B是示出根据本发明的实施例的电容器的详细布置的电路图；
[0031] 图IOA至图IOC是示出根据本公开的实施例的滤波器的操作机制的示图。
【具体实施方式】
[0032] 参照附图详细描述本发明的示例性实施例。
[0033] 合并于此的对公知功能和结构的详细描述可被省略W避免模糊本发明的主题。其 目的在于省略不必要的描述W使本发明的主体清楚。
[0034] 出于相同的理由，在附图中，一些元件被夸大、省略或简化，并且在实践中，元件可 具有与附图中所示出的尺寸和/或形状不同的尺寸和/或形状。相同的参考标号在附图中 被始终用于指示相同或相似的部件。
[0035] 合并于此的对公知功能和结构的详细描述可被省略W避免模糊本发明的主题。此 夕F，W下术语在考虑本发明中的功能的情况下被定义，并可根据用户或操作者的意图、使用 等而改变。因此，应基于本说明书的总体内容来做出定义。
[0036] 本发明不由在附图和说明书中提供的示例性实施例所限定。贯穿附图，同样的标 号是指同样的构件。附图已被简化并被相对夸大W强调本发明的特征，并且附图中的尺寸 并非精确地与本发明的实际产品的尺寸相匹配。本领域普通技术人员可容易地从附图的公 开修改每个组件的尺寸（诸如长度、周长和厚度）W应用于实际产品，并且对于本领域普通 技术人员而言显而易见的是，运样的修改落入本发明的范围内。
[0037] 本发明的W下实施例设及一种用于对模拟信号进行滤波的模拟滤波器，具体地 讲，设及一种多模多频带模拟基带滤波器。模拟基带（ABB)滤波器可被用于支持具有多种 带宽的无线电通信技术（诸如全球移动通信系统（GSM)、增强数据GSM环境巧DGE)、高速分 组接入化SPA)、宽带码分多址（WCDMA)、长期演进（LT巧1.4M、LTE3M、LTE5M、LTE10M、LTE 15M和LTE20M)的无线电收发器。
[0038] 图1是示出具有第一级滤波器的特性功能的模拟滤波器的构造的电路。
[0039] 参照图1，模拟滤波器100包括运算放大器（OPAMP) 150、反馈电阻器化170和反 馈电容器C180,其中，运算放大器150经由输入电阻器Ra160通过运算放大器150的负 极端子接收输入电压Vin,并且运算放大器150的正极端子接地，反馈电阻器化170并联 地将OPAMP150的负极输入端子与模拟滤波器100的输出端子Vout连接。电阻器160和 170是电阻可被改变W调整模拟滤波器100的增益和截止频率的的可变电阻器。模拟滤波 器100的直流的增益和截止频率被表示为等式（1):
[0040]Gain:Rb/Ra，fc: 1/ (2JTRbO(I)
[00川在等式（1)中，Ra表示输入电阻器160的电阻，化表示反馈电阻器170的电阻，C表示反馈电容器180的电容。截止频率与反馈电阻化和反馈电容C成反比。运里，化和C 具有在数字码的控制下线性增长或指数增长的特性。
[0042]可应用于射频（RF)电路的接收滤波器通过将具有一个实极点（RP)的RP滤波器 与具有一个或更多个RP的多个（例如，2至6个）双菱化i-quad，B曲滤波器串行组合而 被实现为3至7级滤波器。
[004引基带覆盖包括针对2G系统（诸如GSM)的100曲Z带宽W及针对4G系统（诸如LT巧的IOMHz带宽的多种带宽。表1示出针对标准化的移动通信基带的截止频率的示例。
[0044] 表1
[0045]
[0046] 运里，服PASC表示单载波服PA,服PADC表示双载波服PA。在3G/4G模式下，可 使用用于利用附加接收天线进行分集的额外频带W及针对基本使用的接收天线的频带。在 本发明中，所述两个频率被称为主要（PR讶高频带（皿）和分集值RX)皿。
[0047] 图2A和图2B是示出模拟基带滤波器的框图和平面图。
[004引参照图2A，模拟基带滤波器包括针对3G/4G模式的PRX皿的同相（I)信号和正交 相位（曲信号的第一滤波和放大路径210及第二滤波和放大路径215、针对3G/4G模式的 DRX皿的I信号和Q信号的第S滤波和放大路径220及第四滤波和放大路径225、W及针 对2G模式的低频带（LB)的I信号和Q信号的第五滤波和放大路径230及第六滤波和放大 路径235。
[0049] 滤波/放大路径210至23