濾波器電路、集成電路、通信模塊和通信設(shè)備的制作方法
【專利摘要】提供了一種濾波器電路、集成電路、通信模塊和通信設(shè)備，該濾波器電路包括：一個(gè)或多個(gè)第一電容器，在預(yù)定定時(shí)累積和放出電荷；一個(gè)或多個(gè)第一放大器，從輸入端子側(cè)朝向一個(gè)或多個(gè)第一電容器設(shè)置，并且輸出與輸入端子的輸入電壓成比例的電流；以及一個(gè)或多個(gè)第二放大器，從輸出端子側(cè)朝向一個(gè)或多個(gè)第一電容器設(shè)置，并且輸出與來(lái)自輸出端子的輸出電壓成比例的電流。一個(gè)或多個(gè)第一放大器中的每一個(gè)和一個(gè)或多個(gè)第二放大器中的每一個(gè)的比例系數(shù)是任意設(shè)置的。
【專利說(shuō)明】濾波器電路、集成電路、通信模塊和通信設(shè)備
[0001] 對(duì)相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求2013年5月7日提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請(qǐng)JP2013-097636的權(quán)益， 其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用合并于此。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003] 本公開(kāi)涉及濾波器電路、集成電路、通信模塊和通信設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0004] 以智能電話為代表的高性能無(wú)線通信終端的普及和通過(guò)高速無(wú)線通信系統(tǒng) (諸如LTE(長(zhǎng)期演進(jìn)）-先進(jìn)）的移動(dòng)通信的寬帶實(shí)現(xiàn)已得到發(fā)展。然后，預(yù)期了適用 于寬頻率范圍內(nèi)的各種無(wú)線通信系統(tǒng)的認(rèn)知無(wú)線技術(shù)對(duì)頻率資源的有效使用。在例如 M. Tohidian, I. Madadi, and R. B. Staszewski, //A2mff800MS/s7th-〇rder discrete-time IIR filter with400kHz-30MHz Bff andlOOdB stop-band rejection in65nm CMOS, ^Proc. of IEEE Solid-State Circuits Conf·，sec. 10.2, 19Feb. 2013(非專利文獻(xiàn) 1)中公開(kāi)了適用 于這樣的無(wú)線通信系統(tǒng)的離散時(shí)間電荷域?yàn)V波器。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 鑒于上述情形，需要一種濾波器電路，其對(duì)相鄰頻率的干擾波進(jìn)行衰減而不會(huì)影 響通信終端的電路面積并且不會(huì)對(duì)通信終端期望的區(qū)域的信號(hào)進(jìn)行衰減。
[0006] 根據(jù)本公開(kāi)，提供了新穎且改進(jìn)的能夠?qū)ο噜忣l率的干擾波進(jìn)行衰減而不會(huì)影響 電路面積并且不會(huì)對(duì)期望區(qū)域的信號(hào)進(jìn)行衰減的濾波器電路、集成電路和通信設(shè)備。
[0007] 根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，提供了一種濾波器電路，其包括：一個(gè)或多個(gè)第一電容器， 在預(yù)定定時(shí)累積和放出電荷；一個(gè)或多個(gè)第一放大器，從輸入端子側(cè)朝向一個(gè)或多個(gè)第一 電容器設(shè)置并且輸出與進(jìn)入輸入端子的輸入電壓成比例的電流；以及一個(gè)或多個(gè)第二放大 器，從輸出端子側(cè)朝向一個(gè)或多個(gè)第一電容器設(shè)置并且輸出與來(lái)自輸出端子的輸出電壓成 比例的電流。一個(gè)或多個(gè)第一放大器中的每一個(gè)和一個(gè)或多個(gè)第二放大器中的每一個(gè)的比 例系數(shù)是任意設(shè)置的。
[0008] 根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，提供了包括濾波器電路的集成電路。
[0009] 根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，提供了包括集成電路和雙工器的通信模塊。
[0010] 根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，提供了一種通信設(shè)備，其包括：通信模塊；以及天線，發(fā)送 和接收無(wú)線電波以及與通信模塊交換無(wú)線電波。
[0011] 如上所述，根據(jù)本公開(kāi)，可以提供新穎且改進(jìn)的能夠?qū)ο噜忣l率的干擾波進(jìn)行衰 減而不會(huì)影響電路面積并且不會(huì)對(duì)期望區(qū)域的信號(hào)進(jìn)行衰減的濾波器電路、集成電路、通 信模塊和通信設(shè)備。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1是示出能夠采用高速無(wú)線通信系統(tǒng)的無(wú)線通信終端的功能配置的示例的說(shuō) 明圖；
[0013] 圖2是示出離散時(shí)間電荷域?yàn)V波器的配置的示例的說(shuō)明圖；
[0014] 圖3是示出用于接通/關(guān)斷圖2所示的開(kāi)關(guān)的脈沖的波形的說(shuō)明圖；
[0015] 圖4是示出離散時(shí)間電荷域?yàn)V波器的配置的示例的說(shuō)明圖；
[0016] 圖5是示出非專利文獻(xiàn)1中所示的離散時(shí)間電荷域?yàn)V波器60的說(shuō)明圖；
[0017] 圖6是示出施加于圖5所示的離散時(shí)間電荷域?yàn)V波器60的脈沖的波形的說(shuō)明圖；
[0018] 圖7是示出圖5所示的離散時(shí)間電荷域?yàn)V波器60的頻率特性的示例的說(shuō)明圖；
[0019] 圖8是示出根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的離散時(shí)間電荷域?yàn)V波器100的電路配置的 示例的說(shuō)明圖；
[0020] 圖9是以曲線圖示出離散時(shí)間電荷域?yàn)V波器100的頻率特性的說(shuō)明圖；以及
[0021] 圖10是以曲線圖示出離散時(shí)間電荷域?yàn)V波器100的頻率特性的說(shuō)明圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 在下文中，將參照附圖詳細(xì)描述本公開(kāi)的優(yōu)選實(shí)施例。注意，在該說(shuō)明書(shū)和附圖 中，具有基本上相同的功能和結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)元件以相同的附圖標(biāo)記來(lái)標(biāo)示，并且省略對(duì)這些 結(jié)構(gòu)元件的重復(fù)說(shuō)明。
[0023] 按以下順序給出描述。
[0024] 1.本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例；
[0025] 概況；
[0026] 電路配置的示例；以及
[0027] 2.結(jié)論
[0028] 1.本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例
[0029] 概況
[0030] 首先，在詳細(xì)描述本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例之前，描述在實(shí)現(xiàn)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例之 前的概況。
[0031] 如上所述，以智能電話為代表的高性能無(wú)線通信終端的普及和通過(guò)高速無(wú)線通信 系統(tǒng)（諸如LTE (長(zhǎng)期演進(jìn)）-先進(jìn)）的移動(dòng)通信的寬帶實(shí)現(xiàn)已得到發(fā)展。移動(dòng)通信中可用 的頻帶是有限的。因此，隨著高性能無(wú)線通信終端的普及和移動(dòng)通信的寬帶實(shí)現(xiàn)的這種發(fā) 展，無(wú)線通信業(yè)務(wù)量的增加和頻率資源的耗盡已產(chǎn)生了問(wèn)題。
[0032] 由于分配給現(xiàn)有無(wú)線通信系統(tǒng)的頻帶已廣泛存在于適合移動(dòng)通信的頻率范圍中， 因此保證寬帶中的新無(wú)線通信系統(tǒng)的頻帶是非常困難的。因此，預(yù)期了適合于寬頻率范圍 內(nèi)的各種無(wú)線通信系統(tǒng)的認(rèn)知無(wú)線技術(shù)對(duì)頻率資源的有效使用。
[0033] 圖1是示出能夠采用諸如LTE-先進(jìn)的高速無(wú)線通信系統(tǒng)的無(wú)線通信終端的功能 配置的示例的說(shuō)明圖。圖1所示的無(wú)線通信終端10包括天線11、接收部20、基帶處理部30 和發(fā)送部40。
[0034] 接收部20對(duì)從其它裝置（例如，基站，無(wú)線LAN的母機(jī)（base phone)等）發(fā)送的 并且由天線11接收的無(wú)線電波進(jìn)行處理，然后將處理后的無(wú)線電波傳送到基帶處理部30。 接收部20包括雙工器22、LNA(低噪聲放大器）23、混合器24a和24b、LPF25a和25b以及 A/D 轉(zhuǎn)換器（ADC) 26a 和 26b。
[0035] 天線11接收的無(wú)線電波由于通過(guò)雙工器22而被防止與要從天線11發(fā)送的發(fā)送 波混合，然后由LAN23放大。LNA23放大的無(wú)線電波分別由混合器24a和24b與余弦波和正 弦波混合，然后在LPF25a和25b中被允許通過(guò)預(yù)定頻率分量。通過(guò)LPF25a和25b的信號(hào) 分別由AD轉(zhuǎn)換器26a和26b轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后被傳送到基帶處理部30。
[0036] 發(fā)送部40執(zhí)行用于從天線11發(fā)送來(lái)自基帶處理部30的信號(hào)的信號(hào)處理。發(fā)送 部40包括執(zhí)行從數(shù)字信號(hào)到模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換或者執(zhí)行濾波處理的發(fā)送模塊41和防止與天 線11接收的無(wú)線電波混合的雙工器42。
[0037] LPF25a和25b是用于信道選擇的低通濾波器。要用作用于信道選擇的低通濾波器 的LPF25a和25b需要具有可調(diào)截止頻率，具有陡峭截止特性和高線性度，以便減少來(lái)自相 鄰頻率的干擾以及實(shí)現(xiàn)低噪聲和低功耗，使得LPF25a和25b適用于各種無(wú)線通信系統(tǒng)。
[0038] 需要通過(guò)低成本CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)這樣的用于信道選擇 的高性能低通濾波器。對(duì)于CMOS過(guò)程，由于小型化基于摩爾定律而進(jìn)行并且電源電壓減 小，因此逐漸變得難以采用先前的模擬電路設(shè)計(jì)技術(shù)繼續(xù)濾波器電路的實(shí)現(xiàn)。
[0039] 另一方面，由于CMOS過(guò)程的小型化，因此晶體管的跨導(dǎo)系數(shù)變高，數(shù)字電路和開(kāi) 關(guān)電路以高速工作，并且電容器的容量密度也增加。因此，開(kāi)關(guān)電容器濾波器可以以GHz級(jí) (這在之前是不能想象的）的高速時(shí)鐘來(lái)操作，并且可以執(zhí)行離散時(shí)間模擬信號(hào)處理。沒(méi)有 采用運(yùn)算放大器的離散時(shí)間電荷域?yàn)V波器實(shí)現(xiàn)了低噪聲和良好的線性度，并且可以基于摩 爾定律經(jīng)受調(diào)節(jié)，因此已被積極地研究和開(kāi)發(fā)。
[0040] 圖2是示出離散時(shí)間電荷域?yàn)V波器的配置的示例的說(shuō)明圖。圖2所示的離散時(shí)間 電荷域?yàn)V波器50包括跨導(dǎo)放大器Gm、歷史電容器Chi和Ch2、旋轉(zhuǎn)電容器Cr以及開(kāi)關(guān)S1、 S2 和 S3。
[0041] 跨導(dǎo)放大器Gm是將輸入電壓轉(zhuǎn)換為電流然后輸出電流的放大器。歷史電容器Chi 和Ch2是在預(yù)定定時(shí)累積或放出電荷的電容器。歷史電容器Chi或Ch2累積或放出電荷的 定時(shí)由開(kāi)關(guān)S1、S2和S3的接通/關(guān)斷定時(shí)來(lái)確定。旋轉(zhuǎn)電容器Cr是在預(yù)定定時(shí)接收并累 積在歷史電容器Chi中所累積的電荷或者將累積的電荷提供到歷史電容器Ch2的電容器。 圖2所不的離散時(shí)間電荷域?yàn)V波器50中的VI表不第一輸出電壓。
[0042] 圖3是示出用于接通/關(guān)斷圖2所示的離散時(shí)間電荷域?yàn)V波器50的開(kāi)關(guān)SI、S2 和S3的脈沖的波形的說(shuō)明圖。
[0043] 跨導(dǎo)放大器Gm是輸出與要施加于離散時(shí)間電荷域?yàn)V波器50的輸入端子Vin的電 壓成比例的電流的跨導(dǎo)放大器。從跨導(dǎo)放大器Gm輸出的電流輸出被作為電荷累積在歷史 電容器Chi中。
[0044] 描述了圖2所示的離散時(shí)間電荷域?yàn)V波器50的操作。開(kāi)關(guān)S1、S2和S3是當(dāng)圖3 所示的脈沖pl、P2和p3為高時(shí)進(jìn)入接通狀態(tài)并且當(dāng)脈沖為低時(shí)進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài)的開(kāi)關(guān)。脈 沖pi、p2和p3是其變高的定時(shí)與如圖3所示的采樣時(shí)鐘CLK的一個(gè)周期（Ts)相對(duì)應(yīng)地偏 移并且彼此不重疊的脈沖。
[0045] 當(dāng)僅脈沖pi變商時(shí)，開(kāi)關(guān)S1進(jìn)入接通狀態(tài)并且開(kāi)關(guān)S2和S3進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài)。當(dāng) 僅開(kāi)關(guān)S1進(jìn)入接通狀態(tài)時(shí)，累積在歷史電容器Chi中的電荷被分發(fā)到旋轉(zhuǎn)電容器Cr。
[0046] 當(dāng)僅脈沖p2變商時(shí)，開(kāi)關(guān)S2進(jìn)入接通狀態(tài)并且開(kāi)關(guān)S1和S3進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài)。當(dāng) 僅開(kāi)關(guān)S2進(jìn)入接通狀態(tài)時(shí)，旋轉(zhuǎn)電容器Cr連接到歷史電容器Ch2。當(dāng)旋轉(zhuǎn)電容器Cr連接 到歷史電容器Ch2時(shí)，累積在旋轉(zhuǎn)電容器Cr中的電荷被分發(fā)到歷史電容器Ch2。累積在歷 史電容器Ch2中的電荷從離散時(shí)間電荷域?yàn)V波器50的輸出Vout輸出。
[0047] 當(dāng)僅脈沖p3變商時(shí)，開(kāi)關(guān)S3進(jìn)入接通狀態(tài)并且開(kāi)關(guān)S1和S2進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài)。當(dāng) 僅開(kāi)關(guān)S3進(jìn)入接通狀態(tài)時(shí)，旋轉(zhuǎn)電容器Cr接地。因此，累積在旋轉(zhuǎn)電容器Cr中的電荷被 釋放。電荷累積在圖2所示的離散時(shí)間電荷域?yàn)V波器50的歷史電容器Chi和Ch2的每一 個(gè)中，因此，離散時(shí)間電荷域?yàn)V波器50用作積分器。
[0048] 離散時(shí)間電荷域?yàn)V波器50根據(jù)三個(gè)脈沖pi、p2和p3的每級(jí)進(jìn)行的一系列操作與 采樣時(shí)鐘CLK的三個(gè)周期Ts相對(duì)應(yīng)地重復(fù)。然后，通過(guò)將圖2所示的離散時(shí)間電荷域?yàn)V波 器50并行放置，可以針對(duì)采樣時(shí)鐘CLK的每個(gè)周期Ts連續(xù)執(zhí)行操作。
[0049] 圖4是示出離散時(shí)間電荷域?yàn)V波器的配置的示例的說(shuō)明圖。圖4所示的離散時(shí)間 電荷域?yàn)V波器51是圖2所示的三個(gè)離散時(shí)間電荷域?yàn)V波器50并行放置的電荷域?yàn)V波器。
[0050] 圖4所示的離散時(shí)間電荷域?yàn)V波器51包括跨導(dǎo)放大器Gm、歷史電容器Chi和Ch2、 旋轉(zhuǎn)電容器 Crl、Cr2 和 Cr3 以及開(kāi)關(guān) Sll、S12、S13、S21、S22、S23、S31、S32 和 S33。附于 開(kāi)關(guān)S11、S12、S13、S21、S22、S23、S31、S32和S33附近的pl、p2和p3指示圖3所示的脈沖 pi、p2和p3中的每一個(gè)被施加于相應(yīng)開(kāi)關(guān)。更具體地，開(kāi)關(guān)Sll、S12、S13、S21、S22、S23、 S31、S32和S33是當(dāng)圖3所示的脈沖pi、p2和p3為高時(shí)進(jìn)入接通狀態(tài)并且當(dāng)脈沖為低時(shí) 進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài)的開(kāi)關(guān)。
[0051] 圖4所示的離散時(shí)間電荷域?yàn)V波器51被配置成使得歷史電容器Chi和Ch2具有 相同的容量，并且旋轉(zhuǎn)電容器Crl、Cr2和Cr3具有相同的容量。圖4所示的離散時(shí)間電荷 域?yàn)V波器51中的VI表不第一輸出電壓。
[0052] 圖4所示的離散時(shí)間電荷域?yàn)V波器51的離散時(shí)間傳遞函數(shù)由表達(dá)式1來(lái)表示。在 表達(dá)式1中，Gm表示跨導(dǎo)放大器Gm的跨導(dǎo)系數(shù)，Ts表示采樣時(shí)鐘的周期，Cr表示旋轉(zhuǎn)電容 器Crl、Cr2和Cr3的容量，并且Ch表示歷史電容器Chi和Ch2的容量。
[0053]

【權(quán)利要求】
1. 一種濾波器電路，包括： 一個(gè)或多個(gè)第一電容器，在預(yù)定定時(shí)累積和放出電荷； 一個(gè)或多個(gè)第一放大器，從輸入端子側(cè)朝向所述一個(gè)或多個(gè)第一電容器設(shè)置，并且輸 出與進(jìn)入所述輸入端子的輸入電壓成比例的電流；以及 一個(gè)或多個(gè)第二放大器，從輸出端子側(cè)朝向所述一個(gè)或多個(gè)第一電容器設(shè)置，并且輸 出與來(lái)自所述輸出端子的輸出電壓成比例的電流， 其中，所述一個(gè)或多個(gè)第一放大器中的每一個(gè)和所述一個(gè)或多個(gè)第二放大器中的每一 個(gè)的比例系數(shù)是任意設(shè)置的。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾波器電路，其中，所述一個(gè)或多個(gè)第一放大器中的每一個(gè) 和所述一個(gè)或多個(gè)第二放大器中的每一個(gè)的比例系數(shù)被設(shè)置為負(fù)數(shù)、零或正數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾波器電路，其中，所述一個(gè)或多個(gè)第一放大器中的每一個(gè) 的比例系數(shù)和所述一個(gè)或多個(gè)第二放大器中的每一個(gè)的比例系數(shù)的總和是固定的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾波器電路，還包括： 一個(gè)或多個(gè)第二電容器，與所述一個(gè)或多個(gè)第一電容器對(duì)應(yīng)地設(shè)置并且在預(yù)定定時(shí)累 積和放出電荷， 其中，所述一個(gè)或多個(gè)第一放大器中的每一個(gè)的比例系數(shù)的比率是基于所述一個(gè)或多 個(gè)第一電容器與所述一個(gè)或多個(gè)第二電容器的容量比率而確定的。
5. -種集成電路，包括： 根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾波器電路。
6. -種通信模塊，包括： 根據(jù)權(quán)利要求5所述的集成電路；以及 雙工器。
7. -種通信設(shè)備，包括： 根據(jù)權(quán)利要求6所述的通信模塊；以及 天線，發(fā)送和接收無(wú)線電波并且與所述通信模塊交換所述無(wú)線電波。
【文檔編號(hào)】H04B1/10GK104143966SQ201410181059
【公開(kāi)日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月7日
【發(fā)明者】飯?zhí)镄疑? 申請(qǐng)人:索尼公司