一种多维可重构的滤波器制造技术

本发明专利技术涉及一种多维可重构的滤波器，基于IQ两路复带通滤波器结构，由N阶积分器阵列级联构成，阶数可以根据实际需要通过开关进行选择；通过对开关的控制，滤波器工作在低通或复带通模式，在复带通模式下，单刀双掷开关结合IQ两路交叉耦合电阻对复带通中心频率进行选择，且通过配置交叉耦合通路的差分连接方式，可决定复带通频率搬移的方向；根据不同输入信号的要求，可对积分器阵列进行选择，达到功耗可控的目的；由于输入信号的带宽各不相同，滤波器通过改变每阶积分器输入电阻阵列及反馈电阻阵列实现通频带宽可调的功能。通过对积分器阵列、交叉耦合通路阵列及整体电路结构的控制，实现功耗可控、阶数可控、通频带可控及带宽可控等功能。

A Multidimensional Reconfigurable Filter

【技术实现步骤摘要】
一种多维可重构的滤波器
本专利技术涉及电子领域，涉及一种多维可重构的滤波器，特别是一种模式、阶数、带宽及功耗多维可重构的滤波器，用于实现全方位可重构的基带滤波器。
技术介绍
目前常用的滤波器包括低通、高通、带通滤波器，滤波器的形式固定，不可配置或可配置功能较弱。模拟芯片中的滤波结构针对不同波形及应用场景，需要具备灵活可变的结构以及多模可配置的属性。且滤波器可配置项目较多，要想涵盖几乎所有可配置项目，需要运用到相对复杂的电路结构，牺牲较大功耗，如果不能做到功耗合理，再复杂细致的配置模式都是徒劳。如何设置一种模式、阶数、带宽及功耗均可灵活配置的通用滤波器，是本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术针对上述不足和缺点，提出了一种多维可重构的滤波器，一方面，在一种结构中集成了模式、阶数、带宽和中心频率可调的多种功能；另一方面，在集成多种功能基础上，利用阶数选择、积分器阵列化及添加辅助跨导补偿电路的方式，根据具体应用场景需求，有效降低整体结构功耗。本专利技术采用如下技术方案：提供一种多维可重构的滤波器，包括I路通道、Q路通道以及交叉耦合路径；I路通道对I路差分信号进行低通滤波，滤波阶数可配置；Q路通道对Q路差分信号进行低通滤波，滤波阶数可配置；交叉耦合路径连接I路通道和Q路通道组成带通滤波器，并对带通滤波器进行频谱搬移。优选的，I路通道和Q路通道分别包括多个低通模块，根据所需的滤波阶数选择信号经过的低通模块。优选的，所述低通模块均为一阶低通滤波模块。优选的，所述低通模块包括若干个一阶低通滤波模块和二阶低通滤波模块。优选的，低通模块为采用运放阵列组成的有源低通滤波器，运放阵列包括多个并联设置的运放，运放是否工作可配置。优选的，根据所需的信号精度，进行仿真，获取所需的滤波阶数K，I路通道和Q路通道分别选择低通模块串联连接实现K接滤波。优选的，根据增益的要求和功耗选择有源低通滤波器并联数量。优选的，交叉耦合路径包括四个可调电阻，第一、第二可调电阻一端选择性地连接到I路通道第一级有源低通滤波器的正输出端或负输出端，第一可调电阻另一端连接到Q路通道第一级有源低通滤波器的负输入端，第二可调电阻另一端连接到Q路通道第一级有源低通滤波器的正输入端；第三可调电阻的一端连接到I路通道第一级有源低通滤波器的正输入端，第四可调电阻的一端连接到I路通道第一级有源低通滤波器的负输入端，第三、第四可调电阻另一端选择性地连接到Q路通道第一级有源低通滤波器的正输出端或负输出端。优选的，I路通道和Q路通道的中间级有源低通滤波器的级联方式为，前一级有源低通滤波器的正、负输出端分别能够连接后一级有源低通滤波器的负、正输入端；前一级有源低通滤波器的正、负输入端分别能够连接后一级有源低通滤波器的负、正输出端。优选的，第一级有源低通滤波器与第二级有源低通滤波器直接相连，其他级的有源低通滤波器通过开关控制级联。优选的，末级有源低通滤波器的正、负输入端连接上一级有源低通滤波器的负、正输出端，末级有源低通滤波器的正、负输出端输出滤波后的差分信号。优选的，每个有源低通滤波器包括一个运放阵列，其正输入端与负输出端之间连接并联设置的可调电阻和电容，其负输入端与正输出端之间连接并联设置的可调电阻和电容。优选的，两个级联的有源低通滤波器之间连接一个电流补偿跨导器gm。为解决上述技术问题，并达到上述优点，本专利技术的技术方案如下：(1)本专利技术的滤波器具备带宽可调功能，滤波器电路的响应由输入电阻及反馈电路决定，为节省电路面积，可固定反馈电容值，对输入电阻及反馈电阻进行阵列调节，以改变滤波器带宽，当然也可以将反馈电容作为可调因子，与电阻同时进行调节，以扩大带宽可调范围。(2)本专利技术的滤波器具备功耗可调功能，一方面在于整体电路结构阶数可调，在满足应用需求的情况下选择最小阶数可有效减小功耗；第二方面在于每一阶积分器电路由N个积分器阵列并联而成，根据输入信号要求，选取满足信号对积分器电路增益带宽积要求的阵列个数；第三方面在积分器增益带宽积略显不足的情况下，输入端存在小幅交流电压并经过有限跨导放大后在输出端产生交流电流，辅助跨导器补偿技术方法原理是通过监测滤波器中每一级积分器输入，使用快速高线性度的前馈跨导器代替积分器单元提供输出电流，使得其差分输入端回到近似虚地的状态，从而减小对积分器增益带宽积的需求，在此基础上减少积分器阵列中打开的基本单元数量就可以降低滤波器的整体功耗。附图说明图1为本专利技术可进行3/5阶可重构滤波器结构示意图；图2为本专利技术可进行N阶可重构滤波器结构示意图；图3为本专利技术中积分器OTA阵列结构图；图4为本专利技术中辅助跨导补偿技术原理图。具体实施方式在下文中，参照附图来更充分地描述本专利技术的实施例。附图中示出了本专利技术的实施例，然而，本专利技术的实施例可以以许多不同的形式来实施，而不应该仅解释为限于在此列出的实施例。相反，下述示例性实施例，可以使得本公开是彻底的，并且将本专利技术的范围充分传达给本领域技术人员，将省略对已知的功能和结构的详细描述以避免模糊实施例的主体问题。下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。图1为本专利技术一种模式、阶数、带宽及功耗多维可重构的滤波器结构图(以五阶电路为例，如图电路可实现3/5阶数可调)。参考图1，本专利技术一种模式、阶数、带宽及功耗多维可重构的滤波器包括I路通道、Q路通道和交叉耦合路径，所述I路通道和Q路通道通过开关控制实现阶数、带宽及功耗的选择，两路通道之间通过交叉耦合路径实现低通或复带通频谱搬移选择。本专利技术针对差分正交信号的两路正交信号分别输出I路通道和Q路通道进行处理。对于差分非正交信号可以进行正交化处理后转化为差分正交信号后再采用本专利技术的滤波器进行处理；或者仅适用I路通道或Q路通道重的一路输入差分非正交信号，对其进行低通滤波。因此本专利技术具备两种模式，一种为对差分非正交信号的带通滤波；另一种为对差分非正交信号的低通滤波。I路通道包括I路输入、I路第一级到第五级电路，Q路通道包括Q路输入、Q路第一级到第五级电路；交叉耦合路径在每一级电路中结构相同，包括四个可变电阻及四路单刀双掷开关。交叉耦合路径上的可变电阻Rcn_1两端分别与所述QN输入端和所述I路第一级两路输出通过单刀双掷开关连接；交叉耦合路径上的可变电阻Rcn_2两端分别与所述QP输入端和所述I路第一级两路输出通过单刀双掷开关SW1连接；交叉耦合路径上的可变电阻Rcn_3两端分别与所述IP输入端和所述Q路第一级两路输出通过单刀双掷开关连接；交叉耦合路径上的可变电阻Rcn_4两端分别与所述IN输入端和所述Q路第一级两路输出通过单刀双掷开关连接。I路输入包括IN和IP端口，输入电路部分包括第一级和第二级电路，插入部分包括第三级和第四级电路，输出部分为第五级电路。I路第一部分电路包括可变电阻IRIN_1、IRIP_1、IRN、IRP、IRn_1、IRp_1、IRIN_2、IRIP_2、IRn_2和IRp_2，电容ICn_1、ICp_1、ICn_2和ICp_2，第一级积分器及电流补偿跨导器gm。电阻IRIN_1的两端分别与I路输入端IN和第一级积分器的反向输入端连接；电阻IRIP_1的两端分别与I路输入端IP和第一级积分器的正向输入端连接；电阻IRN的两端分别和所述第一级积分器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多维可重构的滤波器，其特征在于，包括I路通道、Q路通道以及交叉耦合路径；I路通道对I路差分信号进行低通滤波，滤波阶数可配置；Q路通道对Q路差分信号进行低通滤波，滤波阶数可配置；交叉耦合路径连接I路通道和Q路通道组成带通滤波器，并对带通滤波器进行频谱搬移。

【技术特征摘要】
1.一种多维可重构的滤波器，其特征在于，包括I路通道、Q路通道以及交叉耦合路径；I路通道对I路差分信号进行低通滤波，滤波阶数可配置；Q路通道对Q路差分信号进行低通滤波，滤波阶数可配置；交叉耦合路径连接I路通道和Q路通道组成带通滤波器，并对带通滤波器进行频谱搬移。2.如权利要求1所述的多维可重构的滤波器，其特征在于，I路通道和Q路通道分别包括多个低通模块，根据所需的滤波阶数选择信号经过的低通模块。3.如权利要求2所述的多维可重构的滤波器，其特征在于，所述低通模块均为一阶低通滤波模块。4.如权利要求2所述的多维可重构的滤波器，其特征在于，所述低通模块包括若干个一阶低通滤波模块和二阶低通滤波模块。5.如权利要求2所述的多维可重构的滤波器，其特征在于，低通模块为采用运放阵列组成的有源低通滤波器，运放阵列包括多个并联设置的运放，运放是否工作可配置。6.如权利要求5所述的多维可重构的滤波器，其特征在于，根据所需的信号精度，进行仿真，获取所需的滤波阶数K，I路通道和Q路通道分别选择低通模块串联连接实现K接滤波。7.如权利要求6所述的多维可重构的滤波器，其特征在于，根据增益的要求和功耗选择有源低通滤波器并联数量。8.如权利要求5所述的多维可重构的滤波器，其特征在于，交叉耦合路径包括四个可调电阻，第一、第二可调电阻一端选择性地连接到I路通道第一级有源低通滤波器的正输出端或负输出端，第一可调电阻另一端连接到Q路通道第一级有...

【专利技术属性】
技术研发人员：王子珺，朱进宇，李彪，
申请(专利权)人：航天恒星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11