专利名称：可重配置的复数滤波器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子技术领域，涉及一种抑制镜像频率的复数滤波器，尤 其涉及一种通过软件控制改变滤波器的带宽、增益、中心频率等参数的可重配 置的复数滤波器。
背景技术：
复数滤波是一种抑制无线接收机中镜像信号的技术，其原理是利用复数域 计算方法，构造一个单边带滤波器，其特点是仅在正频率上有带通选频的特性， 或者是仅在负频率上有带通选频的特性。传统的二阶RC无源镜像抑制滤波器如图1所示，滤波器的中心频率 这种RC滤波器运用到集成电路中实现存在多个难题。首先，滤波器中心频率要求精确，则i 。C。乘积必须也要精确，在集成电路中是难以实现的；其次，无法改变接入电路的电阻或电容的大小，来调整滤波器的中心频率；另 夕卜，无源RC网络有较大的损耗，低频噪声性能很差。中国专利文献00817695.7公开了一种"多相滤波器"，这种复数滤波器的 电原理图，如图2所示。它具有两个滤波通道(20i， 20q)，分别用来处理i输 入信号和Q输入信号;该滤波器在两个滤波通道中分别有一个容性滤波元件(Ci， Cq)，且Ci和Cq相等。这两个容性滤波元件通过两个相同特性的电流源(40iq， 40qi)相互耦合，虽然实现了滤波器特性向更高频率转移，但是不具有解决滤波 器参数的动态配置问题的能力。随着无线电通信技术的飞速发展和集成电路技术的重大进步，在单片集成
电路上实现对多种制式和多种系统的无线信号的接收，己成为通信用户的迫切 需求。所需的复数滤波器不只是要求能够抑制镜像频率信号，而且要求在不明 显改变通带纹波特性的条件下，能够实时控制调整或动态配置滤波器的中心频 率、带宽、增益等参数。显然，以上两种己有技术滤波器都无法满足目前集成 电路日益发展的需要。发明内容本实用新型的发明目的主要解决目前集成电路复数滤波器无法实时调整或 动态配置中心频率、带宽、增益等参数的技术问题，提供一种通过软件编程能 实时调整滤波器的中心频率、带宽、增益等参数的可重配置的复数滤波器。本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的本实用 新型的可重配置的复数滤波器包括两个互相对称的信号通道以及位于通道外的一个跨导回转器组；每个信号通道由依次相连的正跨导器、输入侧负跨导器、两个跨导回转器、输出侧负跨导器以及多个电容性元件构成，各有一个电压信 号输入端和一个输出端，两个通道中的每个电容性元件都通过通道外跨导回转器组中的一个跨导回转器相连接；在两个信号通道内，对称的负跨导器与跨导 回转器的对应连接点之间接入一个通道外的跨导回转器，对称的两个跨导回转 器的对应连接点之间也接入一个通道外的跨导回转器；通道外的每个跨导回转 器的输入端和输出端各对地并接一个电容性元件；两个信号通道的正跨导器的 输入端连接一个正交信号端，两个信号通道的输入信号为正交信号；两个信号 通道的输出侧负跨导器的输出端为两个信号通道的输出端。上述两个信号通道内的相对应的正跨导器、负跨导器以及位于通道内的跨 导回转器、位于通道外的跨导回转器三组中至少有一组的跨导大小受程序控制
字控制可调。本实用新型由跨导器和电容组成，是基于跨导电容(Gm-C)的复数滤波器， 其特性决定于跨导的大小。位于通道内的跨导回转器以及连接于它们的连接点上的电容构成等效电 感。等效电感的电感量与跨导器的跨导的平方成反比例关系，在各类型基于LC 结构的滤波器中，滤波器的截止频率参数叫的平方与电感电容乘积LC值成反比 例关系，滤波器的w。与跨导器的跨导成正比例关系，只要改变等效电感的跨导 器的跨导，就能够使滤波器的截止频率参数与跨导器的跨导成正比例速度变化。 所以，调整等效电感的跨导回转器的跨导大小，就可以调整滤波器的带宽。位于通道内的两个负跨导器构成输入输出等效阻抗。由于改变了带宽参数， 滤波器的带内特性随之发生改变，需要调整输入输出等效阻抗来改善滤波器特 性。用负跨导器实现有源阻抗，作为滤波器的输入输出阻抗，调整负跨导器的 跨导大小，实现滤波器带内特性的改善。由于滤波器的中心频率与位于通道外的跨导回转器的跨导成正比例关系， 调整位于通道外的跨导回转器的跨导大小，实现对滤波器中心频率的调整。位于通道输入端的正跨导器的跨导大小与输入端的输入电流成正比关系， 等效于一个前置放大器，调整正跨导器的跨导大小，就可以调整滤波器的增益。作为优选，所述的正跨导器为可重配置正跨导器，可重配置正跨导器包括n 个输入端连在一起的正跨导器，每个正跨导器的输出端都连接有一个电流开关， 电流开关的另一端都接到一个电流加法器，电流加法器的输出端就是所述的可 重配置正跨导器的输出端，所述的电流开关的通断由n个控制字控制。正跨导
器的输入电压Vi经过…gm 共n个正跨导器转化成n路电流/,…/ ，这n路电 流分别经过一个电流开关后由一个加法器合为一路电流/。，从输出端口流出。n 个控制字分别控制每个电流开关的通断。假设控制字为C"…q，则输出电流与输入电压的关系满足/。 - =ftgmA .cJ.K =gWV .K ，即接入到电路中的有效跨导的大小，满足gm《-t^,.C,。改变控制字，就可改变有效跨导的大小，,=1实现可重配置正跨导器。通过外部软件改变可重配置正跨导器的n个控制字， 就可实现对滤波器增益的实时调整。作为优选，所述的负跨导器为可重配置负跨导器，可重配置负跨导器包括n 个输入端连在一起的负跨导器，每个负跨导器的输出端都连接有一个电流开关， 电流开关的另一端都接到一个电流加法器，电流加法器的输出端就是所述的可 重配置负跨导器的输出端，所述的电流开关的通断由n个控制字控制。负跨导 器的输入电压W经过-脾…-g气共n个负跨导器转化成n路电流/广/ ，这n路 电流分别经过一个电流开关后由一个加法器合为一路电流/。，从输出端口流出。n个控制字分别控制每个电流开关的通断。假设控制字为c;…c,,则接入到电路 中的有效跨导的大小，满足-g^v 改变控制字，就可改变有效跨导的大小，实现可重配置负跨导器。通过外部软件改变可重配置负跨导器的n个 控制字，就可实现滤波器带内特性的改善。作为优选，所述的跨导回转器为可重配置跨导回转器，可重配置跨导回转器由可重配置正跨导器、可重配置负跨导器反相并联而成；可重配置正跨导器 包括n个输入端连在一起的正跨导器，每个正跨导器的输出端都连接有一个电流开关，电流开关的另一端都接到一个电流加法器，电流加法器的输出端就是所述的可重配置正跨导器的输出端，所述的电流开关的通断由n个控制字控制； 可重配置负跨导器包括n个输入端连在一起的负跨导器，每个负跨导器的输出 端都连接有一个电流开关，电流开关的另一端都接到一个电流加法器，电流加 法器的输出端就是所述的可重配置负跨导器的输出端，所述的电流开关的通断 由n个控制字控制。可重配置正跨导器、可重配置负跨导器的工作原理同前述， 可重配置正负跨导器对应支路位置的跨导大小相等，符号相反。则等效的正负 总跨导，大小相等，符号相反。改变控制字，实现可重配置跨导回转器。通过 外部软件改变位于通道内的可重配置跨导回转器的n个控制字，实现滤波器带 宽的实时调整；通过外部软件改变位于通道外的可重配置跨导回转器的n个控 制字，则实现滤波器中心频率的实时调整。作为优选，所述的可重配置正跨导器的电流开关由控制字cv'c""…cv'控制，所述的可重配置负跨导器的电流开关、位于通道内的可重配置跨导回转器的电 流开关由控制字c;c^…c，控制，所述的位于通道外的可重配置跨导回转器的电 流开关由控制字cvc"…cv控制。本实用新型的有益效果是采用跨导器等效电感、等效阻抗，利用基于跨 导电容的滤波器的特性决定于跨导大小的特点，分别通过一组受程序控制的控 制字，控制和动态改变三组跨导器接入电路的实际跨导的大小，从而分别调整 滤波器的带宽、增益、中心频率等参数，方便地实现复数滤波器的动态重配置， 满足无线信号接收领域集成电路日益发展的需要。
图1是传统的二阶RC无源镜像抑制滤波器的电路原理图。
图2是公知的多相滤波器的电路原理图。图3a是本实用新型中可重配置正跨导器的电路原理图。图3b是图3a本实用新型中可重配置正跨导器的电路原理略图。图4a是本实用新型中可重配置负跨导器的电路原理图。图4b是图4a本实用新型中可重配置负跨导器的电路原理略图。图5a是本实用新型中可重配置跨导回转器的电路原理图。图5b是本实用新型中可重配置跨导回转器的电路原理略图。图6是本实用新型可重配置的复数滤波器的电路原理图。图中1、 2—信号通道，31、 32、 33、 6、 7—跨导回转器，4一正跨导器， 41—正跨导器，42—电流开关，43—电流加法器，5、 8—负跨导器，51—负跨 导器，52—电流开关，53—电流加法器。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的 说明。实施例l:本实用新型可重配置的复数滤波器的电路原理图如图6所示，包括两个互相对称的信号通道1、 2以及与两个信号通道1、 2中的同一位置的电 容相连的位于通道外的跨导回转器31、 32、 33。每个信号通道包括依次相连的 正跨导器4、输入侧负跨导器5、两个跨导回转器6、 7、输出侧负跨导器8以及 电容Cin、 C。ut、 CL，负跨导器5与位于通道内的跨导回转器6的连接点又与电容 Cin、位于通道外的跨导回转器31相连，负跨导器8与位于通道内的跨导回转器 7的连接点又与电容C。ut、位于通道外的跨导回转器33相连，两个位于通道内
的跨导回转器6、 7的连接点又与电容Cl、位于通道外的跨导回转器32相连。 两个信号通道1、 2的正跨导器4的输入信号就是两个信号通道1、 2的输入信 号且为正交信号，两个信号通道l、 2的输出侧负跨导器8的输出信号就是两个 信号通道l、 2的输出信号。负跨导器5构成等效输入阻抗，负跨导器8构成等 效输出阻抗，正跨导器4等效于一个前置放大器，位于通道内的跨导回转器6、 7及电容cl构成等效电感。本实施例中正跨导器4为可重配置正跨导器，如图3a、 3b所示，可重配置 正跨导器包括n个输入端连在一起的正跨导器41，每个正跨导器41的输出端都 连接有一个电流开关42，电流开关42的另一端都接到一个电流加法器43，电 流加法器43的输出端就是可重配置正跨导器的输出端，电流开关42的通断由 程序控制字C/c;Y'…CV'控制，可重配置正跨导器的有效跨导为<formula>formula see original document page 10</formula>，gm::是每个正跨导器41的跨导。本实施例中F2， g/^-g附;.c;+gm;.c;。本实施例中负跨导器5、 8为可重配置负跨导器，如图4a、 4b所示，可重 配置负跨导器包括n个输入端连在一起的负跨导器51，每个负跨导器51的输出 端都连接有一个电流开关52，电流开关52的另一端都接到一个电流加法器53， 电流加法器53的输出端就是可重配置负跨导器的输出端，电流开关52的通断 由程序控制字c;c"-,…c,控制，可重配置负跨导器的有效跨导为<formula>formula see original document page 10</formula> ， gm1,是每个负跨导器51的跨导。本实施例中n=2,<formula>formula see original document page 10</formula> 。本实施例中位于通道内跨导回转器6、 7以及位于通道外的跨导回转器31、 32、 33均为可重配置跨导回转器，如图5a、 5b所示，可重配置跨导回转器由可 重配置正跨导器、可重配置负跨导器反相并联而成。可重配置正跨导器、可重 配置负跨导器结构同上。位于通道内的跨导回转器6、 7的电流开关的通断由程
序控制字c;c^…C,控制，位于通道外的跨导回转器31、 32、 33的电流开关的通 断由程序控制字CVC"…CV控制。本实施例中n=2，位于通道内的跨导回转器6、 7的电流开关的通断由程序控制字qc,控制，位于通道外的跨导回转器31、 32、 33的电流开关的通断由程序控制字C CV控制。由上所述，本实施例可重配置的复数滤波器的跨导由三组控制字qc,、C2'CV、 C/C,"控制。滤波器的截止频率参数与等效电感的跨导回转器的跨导成 正比例关系，通过外部软件改变控制字qc"就改变了通道内跨导回转器6、 7 的跨导大小，从而改变了滤波器的截止频率；同时，C^C,改变了通道内输入侧 负跨导器5、输出侧负跨导器8的跨导值，使之等效的阻抗与滤波器的输入输出 阻抗匹配；这样就实现了滤波器带宽的配置。而滤波器的中心频率与位于通道 外的跨导回转器31、 32、 33的跨导成正比例关系，通过外部软件改变控制字 (VCV，从而改变通道外跨导回转器的跨导大小，就实现了滤波器中心频率的实 时调整和配置。两个正跨导器4等效于一个前置放大器，具有电流放大的作用， 根据4=脾《，通过外部软件改变控制字CV'CV'，实现滤波器增益的实时调整。本实用新型通过外部软件改变三组控制字，方便地实现对滤波器的增益、 带宽、中心频率等参数的控制，实现复数滤波器的可重配置，满足无线信号接 收领域集成电路的日益发展的需要。
权利要求1.一种可重配置的复数滤波器，其特征在于包括两个互相对称的信号通道(1、2)以及位于通道外的一组跨导回转器(31、32、33)；每个信号通道由依次相连的正跨导器(4)、输入侧负跨导器(5)、两个跨导回转器(6、7)、输出侧负跨导器(8)以及多个电容性元件构成，各有一个电压信号输入端和一个输出端；两个通道中的每个电容性元件都通过通道外跨导回转器组中的一个跨导回转器相连接；在两个信号通道内，对称的负跨导器与跨导回转器的对应连接点之间接入一个通道外的跨导回转器，对称的两个跨导回转器的对应连接点之间也接入一个通道外的跨导回转器；通道外的每个跨导回转器的输入端和输出端各对地并接一个电容性元件；两个信号通道的正跨导器(4)的输入端连接一个正交信号端，两个信号通道的输入信号为正交信号；两个信号通道的输出侧负跨导器(8)的输出端为两个信号通道的输出端；上述两个信号通道内的相对应的正跨导器(4)、负跨导器(5、8)以及位于通道内的跨导回转器(6、7)、位于通道外的跨导回转器(31、32、33)三组中至少有一组的跨导大小受程序控制字控制可调。
2. 根据权利要求1所述的可重配置的复数滤波器，其特征在于所述的正跨 导器(4)为可重配置正跨导器，可重配置正跨导器包括n个输入端连在一起的 正跨导器(41)，每个正跨导器(41)的输出端都连接有一个电流开关(42), 电流开关(42)的另一端都接到一个电流加法器(43)，电流加法器(43)的输 出端就是所述的可重配置正跨导器的输出端，所述的每个电流开关(42)的通 断由n个控制字控制。
3. 根据权利要求1所述的可重配置的复数滤波器，其特征在于所述的负跨 导器(5、 8)为可重配置负跨导器，可重配置负跨导器包括n个输入端连在一 起的负跨导器(51)，每个负跨导器(51)的输出端都连接有一个电流开关(52)， 电流开关(52)的另一端都接到一个电流加法器(53)，电流加法器(53)的输 出端就是所述的可重配置负跨导器的输出端，所述的每个电流开关(52)的通 断由n个控制字控制。
4.根据权利要求1所述的可重配置的复数滤波器，其特征在于所述的跨导 回转器(6、 7、 31、 32、 33)为可重配置跨导回转器，可重配置跨导回转器由 可重配置正跨导器、可重配置负跨导器反相并联而成；可重配置正跨导器包括n 个输入端连在一起的正跨导器，每个正跨导器的输出端都连接有一个电流开关， 电流开关的另一端都接到一个电流加法器，电流加法器的输出端就是所述的可 重配置正跨导器的输出端，所述的每个电流开关的通断由n个控制字控制；可 重配置负跨导器包括n个输入端连在一起的负跨导器，每个负跨导器的输出端 都连接有一个电流开关，电流开关的另一端都接到一个电流加法器，电流加法 器的输出端就是所述的可重配置负跨导器的输出端，所述的电流开关的通断由n 个控制字控制。
专利摘要本实用新型涉及一种可重配置的复数滤波器，它包括两个互相对称的信号通道以及位于通道外的一组跨导回转器；每个信号通道包括依次相连的正跨导器、输入侧负跨导器、两个跨导回转器、输出侧负跨导器；两个通道中的对称的电容连接于一个通道外的跨导回转器上，对称的负跨导器与跨导回转器的连接点之间、两个跨导回转器的连接点之间都接有一个通道外的跨导回转器；两个正跨导器的输入端就是两个通道的输入端且为正交信号，两个输出侧负跨导器的输出端为两个通道的输出端。两个通道内的相对应的正跨导器、负跨导器以及通道内跨导回转器、通道外跨导回转器至少有一组跨导大小受控制字控制可调，相应地滤波器的增益、带宽、中心频率至少有一种参数可调。
文档编号H03H17/00GK201054570SQ20072010927
公开日2008年4月30日 申请日期2007年5月18日 优先权日2007年5月18日
发明者王良坤, 甘业兵, 马成炎 申请人:杭州中科微电子有限公司