专利名称：一种基于可变跨导运算放大器的射频滤波器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于射频集成电路技术，具体为ー种基于可变跨导运算放大器的射频滤波器。射频滤波器是Radio over Fiber(ROF)宽带无线网络的关键模块之一，同时也是传统无线网络的关键模块之一，如Wlan，GSM等无线通信网络。
背景技术：
现有射频滤波器分为有源和无源两大类。无源滤波器主要代表为LC滤波器，其主要特点是Q值高，噪声低，不需要附加电源，但是难以集成，在低频段尤为如此，因而无法满足现代通信系统小型化的需求；有源滤波器最早产生于1938年，但由于当时的技术所限，并没有得到广泛的应用，近年来随着微电子技术突飞猛进的发展，我们能够将有源滤波器集成到一块晶片之上，满足现代通信系统小型化的要求，但是大多面临Q值低，工作频率范围单一等瓶颈。
发明内容本实用新型的目的在于提供ー种射频滤波器，该射频滤波器克服了有源滤波器Q 值低，工作频率范围单ー的缺陷，能够在宽频段范围内工作，并使其Q值在整个频段上保持在一个较高的水平。本实用新型提供的ー种射频滤波器，其特征在于，该射频滤波器包括并联连接的负阻矩阵和有源LC滤波器；有源LC滤波器由有源电感矩阵和电容并联构成；有源电感矩阵由外部控制器提供的第一数字控制信号配置有源电感变化范围，由外部控制器提供的第一模拟控制信号控制有源电感矩阵在当前被选定的有源电感变化范围内连续变化，达到连续改变有源电感的感值的目的；外部控制器提供的第二数字控制信号配置负阻矩阵的负阻值变化范围，第二模拟控制信号控制负阻矩阵在负阻值变化范围内连续变化，抵消有源LC滤波器的损耗，保证有源LC滤波器的Q值。本实用新型以传统的LC无源射频滤波器为蓝本，先设计出符合宽频段中心频率性能要求的无源射频滤波器，然后在整个宽频段上換算电感取值范围及其Q值的要求。然后用可控的有源电感矩阵代替传统LC无源滤波器中的电感，实现宽频段可控滤波，最后使用Q值提高技术改善有源电感的Q值，使其达到滤波器要求。其中可控的有源电感是利用可变跨导运算放大器设计的回转器实现的，回转器是广义阻抗逆转器的ー种，由于回转器具有阻抗倒逆的作用，它可以把电容回转成电感，而电容更容易集成，同时通过改变跨导就能改变有源电感的等效感值。总之，本实用新型采用有源电感矩阵和负阻矩阵相结合的方式，达到宽工作频带的目的，本实用新型克服了传统有源滤波器的缺点，更重要的是能适应宽频段，多标准，小型化的滤波器功能，能更好的满足与ROF无线通信系统及传统的无线通信系统。
图I是本实用新型提供的基于可变跨导运算放大器的射频滤波器的结构示意图；图2是图I中有源电感矩阵的结构示意图；图3是图I中负阻矩阵的结构示意图。
具体实施方式
为了帮助理解本实用新型，下文将參照说明书附图说明本实用新型的具体原理。但是应当说明的是这些实例并非是本实用新型唯一的实施方式，例如有源电感矩阵或者负阻矩阵可以由其他同功能的模块替换。如图I所示，本实用新型提供的射频滤波器13由负阻矩阵I和有源LC滤波器并联构成，有源LC滤波器又由有源电感矩阵2和电容3并联构成。外部控制器6分别通过第一、第二数字控制信号4、7及第一、第二模拟控制信号5、8配置射频滤波器13中所有模块，数字和模拟控制信号的作用分别类似于粗调和细调。数字控制信号4用于配置有源电感矩阵2的变化范围，通过发出使能信号使对应的有源电感矩阵中的有源电感工作完成配置过程。模拟控制信号5用于控制有源电感矩阵2在这个变化范围内连续变化，从而实现有源LC滤波器在ー个较大的频率范围内选定工作频点。模拟控制信号5可以连续变化，因此可以连续改变有源电感中跨导运算放大器中的偏置，达到连续改变有源电感的感值的目的。数字控制信号7通过发出使能信号使对应的负阻矩阵中的负阻器工作，配置负阻矩阵I的负阻值变化范围，以用于模拟控制信号8控制负阻矩阵I在这个范围内连续变化，从而能在一个较大的范围内抵消有源LC滤波器的损耗，在一个较宽的频率范围内保证有源LC滤波器的Q值。如图2所示为图I中有源电感矩阵2的内部结构，其由η个有源电感11并联而成，每个有源电感由一个回转器和ー个电容组成，每个回转器由两个可变跨导运算放大器14首尾相接组成。这里需要说明的是，有源电感矩阵中不同的有源电感的结构相同，但是跨导的变化范围及电容大小不同。η的值是根据具体使用频段而定。数字控制信号4中的每一位4. I 4. η均与有源电感矩阵中的有源电感--对
应，第一数字控制信号4发出使能信号配置有源电感中的某一个或者几个有源电感工作；第二模拟控制信号5通过改变被选定工作的有源电感中跨导运算放大器的偏置来改变其跨导值，从而连续的改变其等效感值。在第一和第二控制信号4、5的协作控制下就实现了有源电感的感值在ー个较大的范围内变化。图3为图I中负阻矩阵I的结构示意图，其由m个负阻器并联而成。m的数量要根据实际的应用情况而定，通常根据实际有源LC滤波器在不同频段的损耗确定，与η没有绝对关系。每个负阻器由ー对MOS管15交叉相连后与一个尾电流源16串联组成。每个负阻器的结构一祥，但是其负阻变化范围不同。模拟控制信号5可以连续变化，因此可以连续改变负阻器中MOS管15的跨导，达到连续改变负阻的阻值的目的数字控制信号7中的每一位7. I 7. m，对应于不同且唯一的负阻器，第一数字控制信号7通过发出使能信号配置负阻矩阵中的某一个或者几个负阻器工作；第二模拟控制信号8通过改变被选定工作的负阻器尾电流源的偏置来改变MOS管15的跨导，从而连续的改变负阻器负阻值。在控制信号7和8的协作控制下就实现了负阻器的负阻值在一个较大的范围内变化，从能等有效的抵消有源LC滤波器的损耗，从而能在一个较大的工作频率范围内稳定有源LC滤波器的Q值。 以上所述为本实用新型的较佳实施例而已，但本实用新型不应该局限于该实施例 和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本实用新型所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本实用新型保护的范围。
权利要求1.ー种射频滤波器，其特征在于，该射频滤波器包括并联连接的负阻矩阵和有源LC滤波器；有源LC滤波器由有源电感矩阵和电容并联构成； 有源电感矩阵由外部控制器提供的第一数字控制信号配置有源电感变化范围，由外部控制器提供的第一模拟控制信号控制有源电感矩阵在当前被选定的有源电感变化范围内连续变化，达到连续改变有源电感的感值的目的； 外部控制器提供的第二数字控制信号配置负阻矩阵的负阻值变化范围，第二模拟控制信号控制负阻矩阵在负阻值变化范围内连续变化，抵消有源LC滤波器的损耗，保证有源LC滤波器的Q值。
2.根据权利要求I所述的射频滤波器，其特征在于，有源电感矩阵由多个有源电感并联而成，每个有源电感由一个回转器和ー个电容组成，每个回转器由两个可变跨导运算放大器首尾相接组成。
3.根据权利要求I或2所述的射频滤波器，其特征在于，负阻矩阵由若干负阻器并联而 成，每个负阻器由ー对MOS管交叉相连后与ー个尾电流源串联组成。
专利摘要本实用新型公开了一种基于可变跨导运算放大器的射频滤波器，包括并联连接的负阻矩阵和有源LC滤波器；有源LC滤波器由有源电感矩阵和电容并联构成；有源电感矩阵由外部控制器提供的数字控制信号配置有源电感变化范围，由外部控制器提供的模拟控制信号控制有源电感矩阵在当前被选定的有源电感变化范围内连续变化，达到连续改变有源电感值的目的；外部控制器提供的数字控制信号配置负阻矩阵的负阻值变化范围，模拟控制信号控制负阻矩阵在负阻值变化范围内连续变化，抵消有源LC滤波器的损耗，保证有源LC滤波器的Q值。该射频滤波器克服了有源滤波器Q值低，工作频率范围单一的缺陷，能够在宽频段范围内工作，并使其Q值在整个频段上保持在一个较高的水平。
文档编号H03H11/04GK202385062SQ20112049725
公开日2012年8月15日 申请日期2011年12月2日 优先权日2011年12月2日
发明者张科峰, 李博, 黄传杰 申请人:华中科技大学