专利名称：带开关场效应电容器的可调谐集成rf滤波器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种带有场效应(FET)电容器的滤波器，其安排是为了控制它们各自的电容量，每个这样的FET电容器都带有一个源和一个漏。
本发明还涉及具有这样的滤波器的接收器或发射器。
从US4,092,619知道这样的滤波器。从那里面所公开的滤波器是关于一种受控于电压的金属氧化物半导体场效应(MOSFET)低通滤波器。该MOSFET滤波器含有多个便于集成的半导体滤波器件，通过一个有源缓冲器而串联耦合着，这个缓冲器可以是一个源跟随器。每个半导体滤波器件带有一个控制输入端或栅，并形成电容器，其电容器值由连接到该栅的电压源来控制。该可控的电容器值使滤波器的截止频率也是可控的。这样一来，就可作成一个可调谐的滤波器，而不仅是仅适用于音频范围的无源的低通滤波器。
因此，本发明的目的在于提供一种可调谐的，但是是无源的滤波器，而且能够工作于较高的频率范围，比如射频(RF)范围，并能在有限的很小的集成电路面积上被集成到芯片上。
此外，按照本发明的滤波器的特征在于每个FET电容器的源和漏是相互耦合着的。
按照本发明的滤波器的一个优点在于，它也能够在RF范围内工作，并特别是能够用作接收器、发射器，或者组合收发信器中的可调谐带通滤波器。该滤波器完全是无源的，因此实际上并不消耗很多功率。虽然耦合着的源和漏可以被用作用以控制各自的FET电容器的电容器值的控制输入端，但是最好是用它们各自的栅来控制FET电容器。这是因为假如栅是处在信号路径上，就会导致在该信号路径上不可避免的所谓静电放电(ESD)电阻器，这就降低所希望有的滤波器高Q-因数。
按照本发明的滤波器的一种实施方案的特征在于，每一个FET电容器备有一个控制输入端，以控制与电压有关的电容量。
因此这个控制输入端最好是FET电容器的栅，这也是因为栅电流实际上是可以忽略不计的，这是很有利的因素。由于在信号路径中省略了上面所提到的ESD电阻器，就得到滤波器的高Q-因数。
按照本发明的滤波器的另一个实施方案的特征在于，该滤波器备有耦合到FET电容器控制输入端的控制装置。
这些控制装置甚至可以有利地是简单的开关装置和/或解码装置，它们能够把一个或多个FET电容器或FET电容器库(bank)切换到滤波器的信号路径上，和/或能够相应地控制各自的有关电容器值。
本发明的滤波器的再一个实施方案的特点在于，该FET电容器是被分成等同受控的FET电容器对。
假如该电容器是作成一个带有对称输入端和对称输出端的对称滤波器，这将是特别有用的，因为这会对设计带来极大的自由度。
希望是两个或更多个FET电容器串联相接，以便允许作成更大的电容器值，其还在很大的电容器值范围内是可变的。
FET电容器最好是能够提供小的但是能准确可控的电容器值的金属氧化物半导体(MOSFET)电容器，以便能够让按照本发明的滤波器成为一个RF滤波器，它是特别适用于射频范围内工作的。
本发明也涉及带有上述滤波器的发射器、接收器或者组合收发信器，该滤波器备有场效应(FET)电容器，其安排是为了控制它们各自的电容量，每个这样的FET电容器都带有一个源和一个漏，而且其特征在于每个FET电容器的源和漏是相互耦合着的。
上述优点同样适用于有关的发射器、接收器或者发射/接收器。
现在将参照附图对按照本发明的滤波器及其更多的优点作进一步阐述，其中相同的元件是用相同的标号加以标识的。在这些图中
图1示出示意性的接收器的前端，这个接收器带有按照本发明的滤波器；以及图2示出按照本发明的滤波器的一个实施方案，它实现在一个射频(RF)滤波器中。
图1特别示出了接收器或者比如发射/接收器的接收器部分的RF前端1。一般来说接收器部分是被耦合到混频装置上的(未示出)。如所示，该RF前端1含有天线2、RF滤波器形式的滤波器3，以及一个低噪声放大器部分4，都分别相互耦合着。该RF滤波器3大多是被用作带通滤波器的，以便滤去相关的频段，然后再由低噪声放大器和混频器部分进行处理。最近曾作过尝试，将一个接收器全部集成到一个只有很小面积的IC芯片部分上。这对于要集成的电路的复杂性提出很高要求，特别是有关电路特性、芯片发热、功耗等。然而还必须保留足够的设计灵活性。这也跟滤波器有关，比如RF滤波器3，也需要提供准确的和可重复的滤波器特性。加之，滤波器还必须是可调谐的，并要为输入阻抗和输出阻抗提供匹配和调整。
图2示出这样一种滤波器3的一个实施方案，它是被制成一个可调谐的RF滤波器。该滤波器3是一个具有高品质(Q)因子的RF带通滤波器。滤波器3同时将滤波器输入端5处的RF输入阻抗Zi转变成滤波器输出端6处的RF输出阻抗Zo。如图所示，滤波器3基本上含有电容器C1、C2以及线圈L。附加的FET电容器，比如MOSFET电容器，可以加到滤波器3上。此时，滤波器输入端5被耦合到两个FET M0和M’0上，其相应的栅G0和G’0分别被耦合到提供开关信号V开关的开关装置7上，以便将滤波器3切换为开或关。在这种情况下，N-FET和P-FETM0和M’0，是作为滤波器开关的。除了可能有的高频隔直线圈(未示出)之外，滤波器输入端5被耦合到串接的FET电容器对(此处为32对)M1…M32上，此外还再耦合到FET电容器对M’1…M’32上，它们也都加到在电容器C1之后的滤波器3上。该滤波器3含有控制装置(Contr.)，在这里形式为分离的解码器8和9，分别耦合到每个栅G1…G32和G’1…G’32上。每一对MOSFET电容器M1…M32和M’1…M’32的源(S)和漏(D)都是被短路的，如图所示。要适当地作出该分离解码器8和9，以便在所述的相应的控制栅G1…G32和G’1…G’32处提供相应的控制信号(此处为电压)，以便控制它们相应的依电压而改变的电容量，这样就可以得到一个合适的高Q调谐，以及所需要的输入-输出阻抗匹配的调整，而由于滤波器3是无源的，功耗会是最小的。
当然滤波器3可以被设计成对称的或者不对称的低通滤波器、高通滤波器，或者带阻或带通滤波器，或任何需要的这些滤波器的组合。适用于电容器可控FET的所有类型的半导体，都可以用作FET电容器。虽然上面的描述是以基本上优选实施方案作为参照，而且是用可能的最佳模式而加以描述的，但应该理解为这些实施方案并不是被认作为是有关滤波器的限制性例子，因为在权利要求附件范围内的其它改型、特征以及特征的组合都是技术人员可以做到的。
权利要求
1.一种滤波器(3)，带有场效应(FET)电容器(M1-32；M’1-32)，其安排用于控制它们各自的电容量，每个这样的FET电容器(M1-32；M’1-32)都带有一个源(S)和一个漏(D)，其特征在于，每个FET电容器(M1-32；M’1-32)的源(S)和漏(D)相互耦合。
2.权利要求1中的滤波器(3)，其特征在于，每个FET电容器(M1-32；M’1-32)有一个控制输入端(G1-32；G’1-32)，用于控制依电压而改变的电容量。
3.权利要求1或2中的滤波器(3)，其特征在于，该滤波器(3)配有耦合到FET电容器的控制输入端(G1-32；G’1-32)的控制装置(Corntr.)。
4.权利要求1-3中之一的滤波器(3)，其特征在于，该FET电容器(M1-32；M’1-32)是被分离成受着等同控制的FET电容器(M1-32；M’1-32)对。
5.权利要求1-4中之一的滤波器(3)，其特征在于，该滤波器(3)是作成带有对称的输入(5)和对称的输出(6)的对称滤波器(3)。
6.权利要求1-5中之一的滤波器(3)，其特征在于，两个或多个FET电容器(M1-32；M’1-32)是串联连接的。
7.权利要求1-6中之一的滤波器(3)，其特征在于该FET电容器(M1-32；M’1-32)是金属氧化物半导体(MOSFET)电容器(M1-32；M’1-32)。
8.具有权利要求1-7中之一的滤波器(3)的发射器、接收器或者收发信器，其滤波器(3)备有场效应(FET)电容器(M1-32；M’1-32)，被安排用于控制其相应的电容量，每个这样的FET电容器(M1-32；M’1-32)带有一个源(S)和一个漏(D)，其特征在于，每个FET电容器(M1-32；M’1-32)的源(S)和漏(D)是相互耦合的。
全文摘要
描述一种滤波器(3)，该滤波器备有场效应(FET)电容器(M1－32；M’1－32)，其安排用于控制它们各自的电容量，每个这样的FET电容器(M1－32；M’1－32)都带有一个源(S)和一个漏(D)。每个FET电容器(M1－32；M’1－32)的源(S)和漏(D)都是相互耦合着的。作为一个阻抗变换器的该滤波器是无源低功耗的，而且是可调谐的滤波器，比如用在射频(RF)接收器中。当集成到芯片上时，它占据很小的面积。
文档编号H03H11/04GK1419740SQ01806984
公开日2003年5月21日 申请日期2001年12月19日 优先权日2001年1月24日
发明者D·M·W·莱奈尔茨, E·C·迪克曼斯 申请人:皇家菲利浦电子有限公司