本发明涉及带阻滤波器技术领域，尤其涉及一种带宽可调谐的带阻滤波器。
背景技术：
在通信领域，射频接收机是必不可少的一部分，而带通滤波器在射频接收机前端扮演着重要的角色。为了应用方便，人们一直在追求能适用多种通信标准的多功能低成本低功耗的多模多频接收机。一方面，多模多频接收机前端需要带通滤波器对阻塞信号进行有效抑制。另一方面，为了满足多模多频接收功能，多模多频接收机前端需要带通滤波器提供足够的频率选择性，以实现中心频率、带宽、增益等随接收模式的不同而准确调谐的功能。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种带宽可调谐的带阻滤波器，其输出信号的带宽可以任意调节，而且电路结构简单，易于集成，便于推广使用。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种带宽可调谐的带阻滤波器，包括滤波组以及跨导电路，所述滤波组包括两个滤波电路，所述跨导电路包括第一跨导电路和第二跨导电路，一所述滤波电路与所述第一跨导电路连接，另一所述滤波电路与所述第二跨导电路连接，两个所述滤波电路的输入端作为带阻滤波器的两个输入端，且均与待滤波的信号源连接，两个所述滤波电路的输出端作为所述带阻滤波器的两个输出端对外输出；
所述滤波电路用于对所述信号源输出的信号进行滤波，所述第一跨导电路用于向上偏移与其连接的滤波电路的陷波频率，所述第二跨导电路用于向下偏移与其连接的滤波电路的陷波频率。
本发明的有益效果是：本发明将两路单端输入输出的滤波组组合成一个双端输入输出的带阻滤波器，并巧妙的结合了两路跨导电路实现带阻滤波器的中心频率向上、向下偏移，进而实现带宽滤波器总的输出带宽可任意调节的技术效果。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
进一步：所述滤波电路包括n个开关场效应管s1,s2,...,sn，n个电容c1,c2,...,cn，以及时钟发生器；
n个所述开关场效应管的源极均相互连接并作为所述滤波电路的输入端，n个所述开关场效应管的栅极均与所述时钟发生器连接，每一所述开关场效应管的漏极分别与对应的所述电容的一端连接，n个所述电容的另一端相互连接并作为所述滤波电路的输出端。
上述进一步方案的有益效果是：时钟发生器为滤波组提供取样脉冲序列，使得滤波组的陷波频率仅由时钟发生器的时钟频率决定。取样脉冲序列控制n个所述开关场效应管依次导通并对输入信号进行取样积分，实现n通道滤波的功能，且滤波效果好。
进一步：所述时钟发生器包括脉冲发生器以及n个触发器d1,d2,...,dn；
前n-1个触发器的连接关系为：所述触发器da的输入端与触发器da+1的输出端连接,1≤a≤n-1；
第n个触发器dn的连接关系为：所述触发器dn的输入端与所述触发器d1的输出端连接；
每一所述触发器的触发端分别与所述开关场效应管的栅极一一对应连接，n个所述触发器的时钟信号端均与所述脉冲发生器连接。
上述进一步方案的有益效果是：脉冲发生器控制n个触发器依次导通，进而控制n个场效应管依次导通。
进一步：所述第一跨导电路包括与所述开关场效应管数量相同并一一对应的跨导放大器gmi1,gmi2,...,gmin；
前n-1个跨导放大器的连接关系为：所述跨导放大器gmia的输入端与开关场效应管sa的漏极对应连接,所述跨导放大器gmia的输出端均与开关场效应管sa+1的漏极对应连接,1≤a≤n-1；
第n个跨导放大器gmin的连接关系为：所述跨导放大器gmin的输入端与所述开关场效应管sn的漏极连接，所述跨导放大器gmin的输出端与所述开关场效应管s1的漏极连接；
n个所述跨导放大器gmi1,gmi2,...,gmin均与控制电源连接。
上述进一步方案的有益效果是：n个开关场效应管依次导通，使得n个电容依次接入电路；串联的n个跨导放大器依次与接入电路的电容并联连接，并向上偏移第一滤波电路的陷波频率，陷波频率偏移的大小与跨导放大器的跨导值相关。
进一步：所述第二跨导电路包括与所述开关场效应管数量相同并一一对应的跨导放大器gmj1,gmj2,...,gmjn；
前n-1个跨导放大器的连接关系为：所述跨导放大器gmja的输入端与开关场效应管sa+1的漏极对应连接,所述跨导放大器gmja的输出端均与开关场效应管sa的漏极对应连接,1≤a≤n-1；
第n个跨导放大器gmjn的连接关系为：所述跨导放大器gmjn的输入端与所述开关场效应管s1的漏极连接，所述跨导放大器gmjn的输出端与所述开关场效应管sn的漏极连接；
n个所述跨导放大器gmj1,gmj2,...,gmjn均与控制电源连接。
上述进一步方案的有益效果是：n个开关场效应管依次导通，使得n个电容依次接入电路；串联的n个跨导放大器依次与接入电路的电容并联连接，并向下偏移第二滤波电路的陷波频率，陷波频率偏移的大小与跨导放大器的跨导值相关。
进一步：所述跨导放大器包括场效应管m0、场效应管m1以及场效应管m2，所述场效应管m0的栅极与所述场效应管m1的栅极连接,且二者的公共端作为所述跨导放大器的输入端，所述场效应管m0的漏极与所述场效应管m1的漏极连接,且二者的公共端作为所述跨导放大器的输出端，所述场效应管m0的源极接电源，所述场效应管m1的源极与所述场效应管m2的漏极连接，所述场效应管m2的源极接地，所述场效应管m2的栅极与所述控制电源连接。
上述进一步方案的有益效果是：跨导放大器的实现原理是场效应管m0和场效应管m1构成的反相器，调节控制电源的电压即可调节跨导放大器的跨导值，进而调节陷波频率的偏移大小，实现带宽可调谐的技术效果。
进一步：所述开关场效应管的数量n为偶数。
上述进一步方案的有益效果是：偶数个电容以及开关场效应管组成偶数个滤波支路，偶数个滤波支路可以抵消杂波，减小杂波对于带阻滤波器性能的影响。
进一步：两个所述滤波电路分别通过输入电阻rs1和输入电阻rs2与待滤波的信号源连接。
上述进一步方案的有益效果是：输入电阻rs1和输入电阻rs2为限流电阻，起限流作用。
进一步：一所述滤波电路的输出端通过负载电阻rl与另一所述滤波电路的输出端连接。
上述进一步方案的有益效果是：负载电阻rl将两个滤波电路的两个输出端组合实现双端输出。
附图说明
图1为本发明提供的一种带宽可调谐的带阻滤波器的结构示意图；
图2为本发明提供的一种带宽可调谐的带阻滤波器的电路图；
图3为本发明提供的一种带宽可调谐的带阻滤波器的时钟发生器的电路图；
图4为本发明提供的一种带宽可调谐的带阻滤波器的跨导放大器的电路图；
图5为本发明提供的一种带宽可调谐的带阻滤波器的仿真原理图；
图6为本发明提供的一种带宽可调谐的带阻滤波器的带宽可调范围原理图；
图7为本发明提供的一种带宽可调谐的带阻滤波器的陷波频率可调范围图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
11、第一滤波电路，12、第二滤波电路，21、第一跨导电路，22、第二跨导电路，3、信号源。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
下面结合附图，对本发明进行说明。
如图1所示，本发明提供一种带宽可调谐的带阻滤波器(以下简称带阻滤波器或滤波器)，包括滤波组以及跨导电路，所述滤波组包括两个滤波电路，两个所述滤波电路分别为第一滤波电路11和第二滤波电路12，所述跨导电路包括第一跨导电路21和第二跨导电路22，第一滤波电路11与所述第一跨导电路21连接，第二滤波电路12与所述第二跨导电路22连接，两个所述滤波电路的输入端作为带阻滤波器的两个输入端vin，且均与待滤波的信号源3连接，两个所述滤波电路的输出端作为所述带阻滤波器的输出端vout；
所述滤波电路用于对所述信号源输出的信号进行滤波，所述第一跨导电路21用于向上偏移第一滤波电路11的陷波频率，所述第二跨导电路22用于向下偏移第二滤波电路12的陷波频率。
本发明实施例利用两个滤波电路实现陷波频率可调谐的的性能，将两个滤波电路组合构成双端输出的带阻滤波器，带阻滤波器的输出波形是以两个滤波电路的陷波频率的中心点为中心频率的波形，带阻滤波器的带宽会随着两个陷波频率之间的偏离大小而变化，第一跨导电路21将第一滤波电路11的陷波频率向上偏移，第二跨导电路22将第二滤波电路12的陷波频率向下偏移，从而实现带宽可调谐的技术效果。
优选的，如图2所示，两个滤波电路的连接关系以及工作原理均相同。本实施例以n＝4为例说明两个滤波电路的连接关系，显然n还可为其他数量，本实施例仅以n＝4为例说明。
第一滤波电路11包括四个开关场效应管si1,si2,si3,si4，四个电容ci1,ci2,ci3,ci4，以及第一时钟发生器(图2中未示出)；
四个所述开关场效应管si1、si2、si3、si4的源极均相互连接并作为所述第一滤波电路11的输入端。四个所述开关场效应管si1、si2、si3、si4的栅极均与第一时钟发生器cg连接。开关场效应管si1的漏极与电容ci1的一端连接，开关场效应管si2的漏极与电容ci2的一端连接，开关场效应管si3的漏极与电容ci3的一端连接，开关场效应管si4的漏极与电容ci4的一端连接，四个电容ci1、ci2、ci3、ci4的另一端相互连接并作为第一滤波电路11的输出端。
第一时钟发生器为第一滤波电路11提供周期性的取样脉冲序列，第一滤波电路11的陷波频率由第一时钟发生器的时钟频率决定；四个开关场效应管si1、si2、si3、si4在取样脉冲序列的作用下周期性依次导通，利用周期信号的重复性，在每个周期内四个电容ci1、ci2、ci3、ci4依次对输入信号进行取样积分，使得第一滤波电路11的滤波性能更好。
第二滤波电路12包括四个开关场效应管sj1,sj2,sj3,sj4，四个电容cj1,cj2,cj3,cj4，以及第二时钟发生器(图2中未示出)；
四个所述开关场效应管sj1、sj2、sj3、sj4的源极均相互连接并作为所述第二滤波电路12的输入端。四个所述开关场效应管sj1、sj2、sj3、sj4的栅极均与第二时钟发生器连接。开关场效应管sj1的漏极与电容cj1的一端连接，开关场效应管sj2的漏极与电容cj2的一端连接，开关场效应管sj3的漏极与电容cj3的一端连接，开关场效应管sj4的漏极与电容cj4的一端连接，四个电容cj1、cj2、cj3、cj4的另一端相互连接并作为第二滤波电路12的输出端。
第二滤波电路12的工作原理与第一滤波电路11的工作原理相同，在此不再赘述。
优选的，第一滤波电路11和第二滤波电路12中的开关场效应管选用nmos开关管实现，有利于减小开关场效应管的导通电阻；具体地，选择宽长比大于800以上的nmos开关管，其阻值低于10欧姆，可以有效减小开关场效应管的导通电阻，减小带阻滤波器的噪声。
优选的，如图3所示，第一时钟发生器包括脉冲发生器cm以及n个触发器，以n＝4为例说明，四个所述触发器分别为d1、d2、d3、d4。
触发器d1的输入端q与触发器d2的输出端d连接,触发器d2的输入端q与触发器d3的输出端d连接,触发器d3的输入端q与触发器d4的输出端d连接,触发器d4的输入端q与触发器d1的输出端d连接。
触发器d1的触发端s与开关场效应管si1的栅极连接，触发器d2的触发端s与开关场效应管si2的栅极连接，触发器d3的触发端s与开关场效应管si3的栅极连接，触发器d4的触发端s与开关场效应管si4的栅极连接。
四个所述触发器d1、d2、d3、d4的时钟信号端clk和clk均与所述脉冲发生器cmi连接。
第二时钟发生器与第一时钟发生器相同，图3中未画出，在此不再赘述。
具体地，触发器可以选用d触发器。
基于4通道滤波电路的带宽可调谐的带阻滤波器所用到4个取样脉冲序列由互不重叠的4相位时钟发生器产生。时钟发生器由4个相位匹配性良好的触发器组成，产生4路占空比为25％的时钟输出信号，即取样脉冲序列，每个触发器使用传输门可以获得低功耗和高速率的优点。
优选的，可以使用一个时钟发生器同时为两个滤波电路提供取样脉冲序列。例如，用第一时钟发生器同时为两个滤波电路提供取样脉冲序列，触发器d1的触发端s不仅与第一滤波电路11的开关场效应管si1的栅极连接，还与第二滤波电路12的开关场效应管sj1的栅极连接；触发器d2的触发端s不仅与第一滤波电路11的开关场效应管si2的栅极连接，还与第二滤波电路12的开关场效应管sj2的栅极连接；触发器d3的触发端s不仅与第一滤波电路11的开关场效应管si3的栅极连接，还与第二滤波电路12的开关场效应管sj3的栅极连接；触发器d4的触发端s不仅与第一滤波电路11的开关场效应管si4的栅极连接，还与第二滤波电路12的开关场效应管sj4的栅极连接。其他连接关系不变，使得两个滤波电路可以同步动作。
优选的，如图2所示，所述第一跨导电路21包括n个跨导放大器且与第一滤波电路11的n个开关场效应管一一对应，以n＝4为例说明，四个所述跨导放大器分别为gmi1、gmi2、gmi3、gmi4。
所述跨导放大器gmi1的输入端与所述开关场效应管si1的漏极连接,所述跨导放大器gmi1的输出端与所述开关场效应管si2的漏极连接；所述跨导放大器gmi2的输入端与所述开关场效应管si2的漏极连接,所述跨导放大器gmi2的输出端与所述开关场效应管si3的漏极连接；所述跨导放大器gmi3的输入端与所述开关场效应管si3的漏极连接,所述跨导放大器gmi3的输出端与所述开关场效应管si4的漏极连接；所述跨导放大器gmi4的输入端与所述开关场效应管si4的漏极连接，所述跨导放大器gmi4的输出端与所述开关场效应管si1的漏极连接。
n个所述跨导放大器gmi1、gmi2、gmi3、gmi4均与控制电源vcont连接连接。
四个开关场效应管si1、si2、si3、si4依次导通，使得四个电容ci1、ci2、ci3、ci4依次接入电路；串联的四个跨导放大器gmi1、gmi2、gmi3、gmi4依次与接入电路的电容cia并联连接，并向上偏移第一滤波电路11的陷波频率，陷波频率偏移的大小与跨导放大器gmi1、gmi2、gmi3、gmi4的跨导值相关。跨导放大器gmi1、gmi2、gmi3、gmi4的跨导值可通过控制电源vcont调节。控制电源vcont采用现有技术中控制电源即可，用于产生不同的控制电压。图7示出了陷波频率的调节范围。
优选的，如图2所示，所述第二跨导电路包括n个跨导放大器，且与第二滤波电路12的n个开关场效应管一一对应，以n＝4为例说明，四个所述跨导放大器分别为gmj1、gmj2、gmj3、gmj4。
所述跨导放大器gmj1的输入端与所述开关场效应管sj2的漏极连接,所述跨导放大器gmj1的输出端与所述开关场效应管sj1的漏极连接；所述跨导放大器gmj2的输入端与所述开关场效应管sj3的漏极连接,所述跨导放大器gmj2的输出端与所述开关场效应管sj2的漏极连接；所述跨导放大器gmj3的输入端与所述开关场效应管sj4的漏极连接,所述跨导放大器gmj3的输出端与所述开关场效应管sj3的漏极连接；所述跨导放大器gmj4的输入端与所述开关场效应管sj1的漏极连接，所述跨导放大器gmj4的输出端与所述开关场效应管sj4的漏极连接。
四个所述跨导放大器gmj1、gmj2、gmj3、gmj4均与控制电源vcont连接连接。
四个开关场效应管sj1、sj2、sj3、sj4依次导通，使得四个电容cj1、cj2、cj3、cj4依次接入电路；串联的四个跨导放大器依次与接入电路的电容cja并联连接，并向下偏移第二滤波电路12的陷波频率，陷波频率偏移的大小与跨导放大器gmj1、gmj2、gmj3、gmj4的跨导值相关。跨导放大器gmj1、gmj2、gmj3、gmj4的跨导值可通过控制电源vcont调节。
优选的，如图4所示，所述跨导放大器包括场效应管m0、场效应管m1以及场效应管m2，所述场效应管m0的栅极与所述场效应管m1的栅极连接,且二者的公共端作为所述跨导放大器的输入端，所述场效应管m0的漏极与所述场效应管m1的漏极连接,且二者的公共端作为所述跨导放大器的输出端，所述场效应管m0的源极接电源vcc，所述场效应管m1的源极与所述场效应管m2的漏极连接，所述场效应管m2的源极接地，所述场效应管m2的栅极与所述控制电源vcont连接。
跨导放大器跨接在所述滤波组的两条滤波支路之间，用来实现滤波组的陷波频率向上或向下偏移。本实施例提供的跨导放大器的跨导值gm＝gm1+gm2，其中gm1是场效应管m0的值，gm2是场效应管m1的值。跨导放大器的跨导值gm与控制电源vcont相关，调节控制电源vcont的电压值即可调节gm值的大小，从而实现陷波频率偏移的大小，进而调整带阻滤波器输出波形的带宽调节范围。从图6中可以看出滤波器的带宽调节范围与跨导放大器的跨导值gm成正比。
优选的，n为偶数。偶数个电容以及偶数个开关场效应管组成偶数个滤波支路，偶数个滤波支路利于抵消杂波，避免单个支路带来的杂波影响，减小杂波对于带阻滤波器性能的影响。
优选的，如图2所示，所述第一滤波电路11的输入端通过输入电阻rs1与待滤波的信号源连接，所述第二滤波电路12的输入端通过输入电阻rs2与待滤波的信号源连接。输入电阻rs1和输入电阻rs2为限流电阻，起限流作用。
优选的，如图2所示，所述第一滤波电路11的输出端通过负载电阻rl与所述第二滤波电路12的输出端连接。负载电阻rl将两个滤波电路的两个输出端组合实现双端输出。
本发明的带宽可调谐带阻滤波器基于两个n通道的滤波电路，两个n通道的滤波电路用于实现陷波频率可调谐的的性能，将两个n通道的滤波电路的两个输出端组合起来实现双端输出，使得输出波形是以这两个滤波电路的陷波频率的中心点为中心频率的波形，带阻滤波器的带宽会随着两个滤波电路的陷波频率之间偏离的大小变化，从而实现带宽可调的技术效果；两个跨导电路分别用于实现两个滤波电路的陷波频率向上和向下偏移，调节跨导放大器的跨导值，从而改变相应的滤波电路的陷波频率偏移的大小，进而调整带阻滤波器输出波形的带宽调节范围。在滤波电路中使用nmos开关管作为开关场效应管可以减小开关的导通电阻、减小滤波器的噪声，还可以提高滤波器的线性度。
输入信号通过两个n通道的滤波电路后，带阻滤波器的输出呈现带阻、稳定性好、宽可调谐的特性，改变时钟发生器的取样脉冲序列的频率，可以调节带阻滤波器的中心频率。
利用周期信号的重复性，在每个周期四个电容依次对输入信号进行取样积分，一个所述滤波组的电压传输函数为：
其中i＝1代表第一滤波电路11，i＝2代表第二滤波电路12，ωc,i为第i滤波组的陷波频率，ω3db,i为第i滤波组的带宽，rp,i是第i滤波组的等效总电阻，rs,i第i滤波组的输入电阻。传递函数h1(s)与图5中没有发生偏移前的陷波频率f1对应，传递函数h2(s)与图5中没有发生偏移前的陷波频率f2对应。
滤波器总的输出传递函数为
其中ωlo为时钟频率，gm是跨导放大器的跨导值，rx＝rs+rsw，rsw为开关场效应管的等效电阻。传递函数t(s)与图5中的陷波频率f0对应。从图5中可以看出，滤波器总的输出阻带带宽明显变宽了。
滤波组产生的系统频率响应，在频域上呈现出梳状纤薄特性，并且呈现阶梯的形式，即在整个频域上有无数个陷波，其陷波频率分别为0，f0，kf0(k＝±1，±2…)。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。