專利名稱：一種基于可變跨導(dǎo)運(yùn)算放大器的射頻濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于射頻集成電路技術(shù)，具體為一種基于可變跨導(dǎo)運(yùn)算放大器的射頻濾波器。射頻濾波器是Radio over Fiber(ROF)寬帶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵模塊之一，同時(shí)也是傳統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵模塊之一，如Wlan，GSM等無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有射頻濾波器分為有源和無(wú)源兩大類。無(wú)源濾波器主要代表為L(zhǎng)C濾波器，其主要特點(diǎn)是Q值高，噪聲低，不需要附加電源，但是難以集成，在低頻段尤為如此，因而無(wú)法滿足現(xiàn)代通信系統(tǒng)小型化的需求；有源濾波器最早產(chǎn)生于1938年，但由于當(dāng)時(shí)的技術(shù)所限， 并沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用，近年來(lái)隨著微電子技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，我們能夠?qū)⒂性礊V波器集成到一塊晶片之上，滿足現(xiàn)代通信系統(tǒng)小型化的要求，但是大多面臨Q值低，工作頻率范圍單一等瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種射頻濾波器，該射頻濾波器克服了有源濾波器Q值低，工作頻率范圍單一的缺陷，能夠在寬頻段范圍內(nèi)工作，并使其Q值在整個(gè)頻段上保持在一個(gè)較高的水平。本發(fā)明提供的一種射頻濾波器，其特征在于，該射頻濾波器包括并聯(lián)連接的負(fù)阻矩陣和有源LC濾波器；有源LC濾波器由有源電感矩陣和電容并聯(lián)構(gòu)成；有源電感矩陣由外部控制器提供的第一數(shù)字控制信號(hào)配置有源電感變化范圍，由外部控制器提供的第一模擬控制信號(hào)控制有源電感矩陣在當(dāng)前被選定的有源電感變化范圍內(nèi)連續(xù)變化，達(dá)到連續(xù)改變有源電感的感值的目的；外部控制器提供的第二數(shù)字控制信號(hào)配置負(fù)阻矩陣的負(fù)阻值變化范圍，第二模擬控制信號(hào)控制負(fù)阻矩陣在負(fù)阻值變化范圍內(nèi)連續(xù)變化，抵消有源LC濾波器的損耗，保證有源LC濾波器的Q值。本發(fā)明以傳統(tǒng)的LC無(wú)源射頻濾波器為藍(lán)本，先設(shè)計(jì)出符合寬頻段中心頻率性能要求的無(wú)源射頻濾波器，然后在整個(gè)寬頻段上換算電感取值范圍及其Q值的要求。然后用可控的有源電感矩陣代替?zhèn)鹘y(tǒng)LC無(wú)源濾波器中的電感，實(shí)現(xiàn)寬頻段可控濾波，最后使用Q 值提高技術(shù)改善有源電感的Q值，使其達(dá)到濾波器要求。其中可控的有源電感是利用可變跨導(dǎo)運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)的回轉(zhuǎn)器實(shí)現(xiàn)的，回轉(zhuǎn)器是廣義阻抗逆轉(zhuǎn)器的一種，由于回轉(zhuǎn)器具有阻抗倒逆的作用，它可以把電容回轉(zhuǎn)成電感，而電容更容易集成，同時(shí)通過(guò)改變跨導(dǎo)就能改變有源電感的等效感值。總之，本發(fā)明采用有源電感矩陣和負(fù)阻矩陣相結(jié)合的方式，達(dá)到寬工作頻帶的目的，本發(fā)明克服了傳統(tǒng)有源濾波器的缺點(diǎn)，更重要的是能適應(yīng)寬頻段，多標(biāo)準(zhǔn)，小型化的濾波器功能，能更好的滿足與ROF無(wú)線通信系統(tǒng)及傳統(tǒng)的無(wú)線通信系統(tǒng)。


圖1是本發(fā)明提供的基于可變跨導(dǎo)運(yùn)算放大器的射頻濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中有源電感矩陣的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖1中負(fù)阻矩陣的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了幫助理解本發(fā)明，下文將參照說(shuō)明書

本發(fā)明的具體原理。但是應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是這些實(shí)例并非是本發(fā)明唯一的實(shí)施方式，例如有源電感矩陣或者負(fù)阻矩陣可以由其他同功能的模塊替換。如圖1所示，本發(fā)明提供的射頻濾波器13由負(fù)阻矩陣1和有源LC濾波器并聯(lián)構(gòu)成，有源LC濾波器又由有源電感矩陣2和電容3并聯(lián)構(gòu)成。外部控制器6分別通過(guò)第一、第二數(shù)字控制信號(hào)4、7及第一、第二模擬控制信號(hào)5、 8配置射頻濾波器13中所有模塊，數(shù)字和模擬控制信號(hào)的作用分別類似于粗調(diào)和細(xì)調(diào)。數(shù)字控制信號(hào)4用于配置有源電感矩陣2的變化范圍，通過(guò)發(fā)出使能信號(hào)使對(duì)應(yīng)的有源電感矩陣中的有源電感工作完成配置過(guò)程。模擬控制信號(hào)5用于控制有源電感矩陣2在這個(gè)變化范圍內(nèi)連續(xù)變化，從而實(shí)現(xiàn)有源LC濾波器在一個(gè)較大的頻率范圍內(nèi)選定工作頻點(diǎn)。模擬控制信號(hào)5可以連續(xù)變化，因此可以連續(xù)改變有源電感中跨導(dǎo)運(yùn)算放大器中的偏置，達(dá)到連續(xù)改變有源電感的感值的目的。數(shù)字控制信號(hào)7通過(guò)發(fā)出使能信號(hào)使對(duì)應(yīng)的負(fù)阻矩陣中的負(fù)阻器工作，配置負(fù)阻矩陣1的負(fù)阻值變化范圍，以用于模擬控制信號(hào)8控制負(fù)阻矩陣1在這個(gè)范圍內(nèi)連續(xù)變化， 從而能在一個(gè)較大的范圍內(nèi)抵消有源LC濾波器的損耗，在一個(gè)較寬的頻率范圍內(nèi)保證有源LC濾波器的Q值。如圖2所示為圖1中有源電感矩陣2的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其由η個(gè)有源電感11并聯(lián)而成，每個(gè)有源電感由一個(gè)回轉(zhuǎn)器和一個(gè)電容組成，每個(gè)回轉(zhuǎn)器由兩個(gè)可變跨導(dǎo)運(yùn)算放大器 14首尾相接組成。這里需要說(shuō)明的是，有源電感矩陣中不同的有源電感的結(jié)構(gòu)相同，但是跨導(dǎo)的變化范圍及電容大小不同。η的值是根據(jù)具體使用頻段而定。數(shù)字控制信號(hào)4中的每一位4. 1 4. η均與有源電感矩陣中的有源電感一一對(duì)應(yīng)，第一數(shù)字控制信號(hào)4發(fā)出使能信號(hào)配置有源電感中的某一個(gè)或者幾個(gè)有源電感工作； 第二模擬控制信號(hào)5通過(guò)改變被選定工作的有源電感中跨導(dǎo)運(yùn)算放大器的偏置來(lái)改變其跨導(dǎo)值，從而連續(xù)的改變其等效感值。在第一和第二控制信號(hào)4、5的協(xié)作控制下就實(shí)現(xiàn)了有源電感的感值在一個(gè)較大的范圍內(nèi)變化。圖3為圖1中負(fù)阻矩陣1的結(jié)構(gòu)示意圖，其由m個(gè)負(fù)阻器并聯(lián)而成。m的數(shù)量要根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用情況而定，通常根據(jù)實(shí)際有源LC濾波器在不同頻段的損耗確定，與η沒(méi)有絕對(duì)關(guān)系。每個(gè)負(fù)阻器由一對(duì)MOS管15交叉相連后與一個(gè)尾電流源16串聯(lián)組成。每個(gè)負(fù)阻器的結(jié)構(gòu)一樣，但是其負(fù)阻變化范圍不同。模擬控制信號(hào)5可以連續(xù)變化，因此可以連續(xù)改變負(fù)阻器中MOS管15的跨導(dǎo)，達(dá)到連續(xù)改變負(fù)阻的阻值的目的數(shù)字控制信號(hào)7中的每一位7. 1 7. m，對(duì)應(yīng)于不同且唯一的負(fù)阻器，第一數(shù)字控制信號(hào)7通過(guò)發(fā)出使能信號(hào)配置負(fù)阻矩陣中的某一個(gè)或者幾個(gè)負(fù)阻器工作；第二模擬控制信號(hào)8通過(guò)改變被選定工作的負(fù)阻器尾電流源的偏置來(lái)改變MOS管15的跨導(dǎo)，從而連續(xù)的改變負(fù)阻器負(fù)阻值。在控制信號(hào)7和8的協(xié)作控制下就實(shí)現(xiàn)了負(fù)阻器的負(fù)阻值在一個(gè)較大的范圍內(nèi)變化，從能等有效的抵消有源LC濾波器的損耗，從而能在一個(gè)較大的工作頻率范圍內(nèi)穩(wěn)定有源LC濾波器的Q值。 以上所述為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，但本發(fā)明不應(yīng)該局限于該實(shí)施例和附圖所公開(kāi)的內(nèi)容。所以凡是不脫離本發(fā)明所公開(kāi)的精神下完成的等效或修改，都落入本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種射頻濾波器，其特征在于，該射頻濾波器包括并聯(lián)連接的負(fù)阻矩陣和有源LC濾波器；有源LC濾波器由有源電感矩陣和電容并聯(lián)構(gòu)成；有源電感矩陣由外部控制器提供的第一數(shù)字控制信號(hào)配置有源電感變化范圍，由外部控制器提供的第一模擬控制信號(hào)控制有源電感矩陣在當(dāng)前被選定的有源電感變化范圍內(nèi)連續(xù)變化，達(dá)到連續(xù)改變有源電感的感值的目的；外部控制器提供的第二數(shù)字控制信號(hào)配置負(fù)阻矩陣的負(fù)阻值變化范圍，第二模擬控制信號(hào)控制負(fù)阻矩陣在負(fù)阻值變化范圍內(nèi)連續(xù)變化，抵消有源LC濾波器的損耗，保證有源LC 濾波器的Q值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻濾波器，其特征在于，有源電感矩陣由多個(gè)有源電感并聯(lián)而成，每個(gè)有源電感由一個(gè)回轉(zhuǎn)器和一個(gè)電容組成，每個(gè)回轉(zhuǎn)器由兩個(gè)可變跨導(dǎo)運(yùn)算放大器首尾相接組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的射頻濾波器，其特征在于，負(fù)阻矩陣由若干負(fù)阻器并聯(lián)而成，每個(gè)負(fù)阻器由一對(duì)MOS管交叉相連后與一個(gè)尾電流源串聯(lián)組成。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于可變跨導(dǎo)運(yùn)算放大器的射頻濾波器，包括并聯(lián)連接的負(fù)阻矩陣和有源LC濾波器；有源LC濾波器由有源電感矩陣和電容并聯(lián)構(gòu)成；有源電感矩陣由外部控制器提供的數(shù)字控制信號(hào)配置有源電感變化范圍，由外部控制器提供的模擬控制信號(hào)控制有源電感矩陣在當(dāng)前被選定的有源電感變化范圍內(nèi)連續(xù)變化，達(dá)到連續(xù)改變有源電感值的目的；外部控制器提供的數(shù)字控制信號(hào)配置負(fù)阻矩陣的負(fù)阻值變化范圍，模擬控制信號(hào)控制負(fù)阻矩陣在負(fù)阻值變化范圍內(nèi)連續(xù)變化，抵消有源LC濾波器的損耗，保證有源LC濾波器的Q值。該射頻濾波器克服了有源濾波器Q值低，工作頻率范圍單一的缺陷，能夠在寬頻段范圍內(nèi)工作，并使其Q值在整個(gè)頻段上保持在一個(gè)較高的水平。
文檔編號(hào)H03H11/04GK102420583SQ201110396608
公開(kāi)日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月2日
發(fā)明者張科峰, 李博, 黃傳杰 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)