高阶模拟N通道频率可调有源带通滤波器制造技术

本发明专利技术公开一种高阶模拟N通道频率可调有源带通滤波器，包括有源带通滤波器本体。所述有源带通滤波器本体由M个N通道滤波组、2(M-1)个回转器和1个时钟发生器构成。将两路单端有源滤波器组成一个完整的差分双端N通道有源带通滤波器，消除了偶数次谐波；回转器由基于反相器的跨导运算放大器构成，能有效增加滤波器的增益；时钟发生器用来给N通道有源滤波器提供周期性的取样脉冲序列，使得滤波器的中心频率仅由时钟频率决定；通过对本发明专利技术的6阶8通道有源带通滤波器进行仿真，仿真结果显示其可变范围为0.2G至2.0G，可见其具有宽可调的中心频率，此外还具有稳定性好和灵敏度低的特点，在通信系统领域中有着广泛的应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种模拟滤波器，具体涉及一种高阶模拟N通道频率可调有源带通滤波器。
技术介绍
在无线通信系统中，无线接收机中应用到的带通滤波器需有好的选择性，宽的动态范围和自由可调的中心频率。目前，常用N通道滤波单元来构建高Q值的带通滤波器，通过适当的选择电路中的中心频率，通道数等参数就可使Q值高达104的数量级。N通道滤波单元可实现梳式滤波，容易得到很好的窄带滤波特性，且N通道滤波单元中的容性基带阻抗能够模拟RLC网络，其中心频率可通过改变时钟发生器所产生的取样脉冲序列频率来调节。由于取样的重复性及积分器的抑噪作用，因而使得N通道滤波单元的信噪比较传统滤波器而言得到了很大的改善，并具有稳定性好和灵敏度低的优点。然而，传统的带通滤波器属于无源带通滤波器，其内部的传统N通道滤波单元是由N个通道及取样脉冲产生电路构成，且每个通道都有相同的传输函数H(jω)。传统的无源RC构成H(jω)应用于N通道滤波单元时，虽可得到一个很窄的带宽，但是却会占用很大的芯片面积和具有较小的动态范围。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是传统N通道滤波单元在构成N通道带通滤波器所存在的动态范围小和体积大的不足，提供一种高阶模拟N通道频率可调有源带通滤波器。为解决上述问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种高阶模拟N通道频率可调有源带通滤波器，包括有源带通滤波器本体。所述有源带通滤波器本体由M个N通道滤波组、2(M-1)个回转器和1个时钟发生器构成，其中N为大于等于2的正偶数，M为大于等于3的奇数。时钟发生器包括N个D触发器。每个D触发器的时钟端高电平和低电平分别与外部时钟的高电平和低电平相连。前一个D触发器的Q端与后一个D触发器的D端相连，第一个D触发器的D端与最后一个D触发器的Q端相连。每个D触发器的S端输出一个取样脉冲序列。N通道滤波组包括N条开关支路和个电容。每条开关支路由2个串联的开关构成。每个电容的两端分别跨接在2条开关支路上，且电容的两端接在2个开关相连的公共端上，即2条开关支路与1个电容形成H形电路结构，H形电路结构的数目与电容的数目相同。每个H形电路结构中处于左上位置处的开关和处于右下位置处的开关同时与一个D触发器的S端相连即接同一个取样脉冲序列，每个H形电路结构中处于左下位置处的开关和处于右上位置处的开关同时与另一个D触发器的S端相连即接另一个相同的取样脉冲序列。每两个N通道滤波组是通过2个回转器相连的，前一个N通道滤波组的两端与2个回转器的输入端相连，后一个N通道滤波组的两端与2个回转器的输出端相连。第一个N通道滤波组与2个回转器输入端相连的端口构成有源带通滤波器本体的输入端正极和负极，最后一个N通道滤波组与最后2个回转器输出端相连的端口构成有源带通滤波器本体的输出端正极和负极。上述方案中，每个N通道滤波组与时钟发生器相连时，其第i个H形电路结构中处于左上位置处的开关与第i个D触发器的S端相连，第i个H形电路结构中处于右上位置处的开关与第个D触发器的S端相连，其中i=1,2,...,N2.]]>上述方案中，开关为金属氧化物半导体晶体管。上述方案中，回转器为基于反相器的跨导放大器。上述方案中，有源带通滤波器本体的输入端正极和负极之间的相位差为180°。上述方案中，所述N的取值范围介于2～16之间，所述M的取值范围介于3～9之间。与现有技术相比，本专利技术将两路单端有源滤波器组成一个完整的差分双端N通道有源带通滤波器，消除了偶数次谐波；回转器由基于反相器的跨导运算放大器构成，能有效增加滤波器的增益；时钟发生器用来给N通道有源滤波器提供周期性的取样脉冲序列，使得滤波器的中心频率仅由时钟频率决定；通过对本专利技术的6阶8通道有源带通滤波器进行仿真，仿真结果显示其可变范围为0.2G至2.0G，可见其具有宽可调的中心频率，此外还具有稳定性好和灵敏度低的特点，在通信系统领域中有着广泛的应用。附图说明图1为一种高阶模拟N通道频率可调有源带通滤波器的N通道滤波组和回转器的电路原理图。图2为一种高阶模拟N通道频率可调有源带通滤波器的时钟发生器的电路原理图。图3为图1中一个回转器的电路原理图。图4为图2中一个D触发器的电路原理图。图5为一种高阶模拟N通道频率可调有源带通滤波器(6阶8通道)的频率特性曲线。具体实施方式本专利技术所设计的一种高阶模拟N通道频率可调有源带通滤波器，如图1所示，包括有源带通滤波器本体。所述有源带通滤波器本体由M个N通道滤波组、2(M-1)个回转器和1个时钟发生器构成，其中N为大于等于2的正偶数，M为大于等于3的奇数。在本专利技术优选实施例中，有源带通滤波器本体是由3个N通道滤波组、4个回转器和1个时钟发生器构成6阶8通道有源带通滤波器。时钟发生器如图2所示，包括N个D触发器。每个D触发器的时钟端高电平和低电平分别与外部时钟的高电平和低电平相连。前一个D触发器的Q端与后一个D触发器的D端相连，第一个D触发器的D端与最后一个D触发器的Q端相连。每个D触发器的S端输出一个取样脉冲序列。每个D触发器的结构如图4所示，每个D触发器都是由两个CMOS反相器和两个CMOS传输门构成。外部时钟CLK控制CMOS传输门的导通和关闭。回转器用一个基于反相器，没有内部节点，且具有很好线性度的跨导运算放大器构成。其中跨导运算放大器由一个N型金属氧化物半导体晶体管和一个P型金属氧化物半导体晶体管组成，参见图3。在本专利技术优选实施例中，所有2(M-1)个回转器的结构均完全相同。而为了获得所要求的滤波器增益，跨导运算放大器的跨导可根据要求而改变，同一个N通道滤波组上接的2个回转器即跨导运算放大器的跨导相同(即gm1和gm1’的跨导相同，gm2和gm2’的跨导相同)；而不同N通道滤波组上接的回转器即跨导运算放大器的跨导可以相同(gm1和gm2的跨导相同)，也可以不同(gm1和gm2的跨导不相同)。在本专利技术优选实施例中，两个跨导运算放大器即gm1和gm1’的跨导为60ms，gm2和gm2’的跨导为24ms。N通道滤波组包括N条开关支路和个电容。每条开关支路由2个串联的开关构成。在本专利技术优选实施例中，每个开关都是用N型金属氧化物半导体晶体管(NMOS)实现，宽长比达到800以上比例的NMOS管可获得低于10Ω的开关导通电阻。每个电容的两端分别跨接在2条开关支路上，且电容的两端接在2个开关相连的公共端上，即2条开关支路与1个本文档来自技高网...

【技术保护点】
高阶模拟N通道频率可调有源带通滤波器，包括有源带通滤波器本体，其特征在于：所述有源带通滤波器本体由M个N通道滤波组、2(M‑1)个回转器和1个时钟发生器构成，其中N为大于等于2的正偶数，M为大于等于3的奇数；时钟发生器包括N个D触发器；每个D触发器的时钟端高电平和低电平分别与外部时钟的高电平和低电平相连；前一个D触发器的Q端与后一个D触发器的D端相连，第一个D触发器的D端与最后一个D触发器的Q端相连；每个D触发器的S端输出一个取样脉冲序列；N通道滤波组包括N条开关支路和个电容；每条开关支路由2个串联的开关构成；每个电容的两端分别跨接在2条开关支路上，且电容的两端接在2个开关相连的公共端上，即2条开关支路与1个电容形成H形电路结构，H形电路结构的数目与电容的数目相同；每个H形电路结构中处于左上位置处的开关和处于右下位置处的开关同时与一个D触发器的S端相连，每个H形电路结构中处于左下位置处的开关和处于右上位置处的开关同时与另一个D触发器的S端相连；每两个N通道滤波组是通过2个回转器相连的，前一个N通道滤波组的两端与2个回转器的输入端相连，后一个N通道滤波组的两端与2个回转器的输出端相连；第一个N通道滤波组与2个回转器输入端相连的端口构成有源带通滤波器本体的输入端正极和负极，最后一个N通道滤波组与最后2个回转器输出端相连的端口构成有源带通滤波器本体的输出端正极和负极。...

【技术特征摘要】
1.高阶模拟N通道频率可调有源带通滤波器，包括有源带通滤波器
本体，其特征在于：所述有源带通滤波器本体由M个N通道滤波组、2(M-1)
个回转器和1个时钟发生器构成，其中N为大于等于2的正偶数，M为大
于等于3的奇数；
时钟发生器包括N个D触发器；每个D触发器的时钟端高电平和低电
平分别与外部时钟的高电平和低电平相连；前一个D触发器的Q端与后一
个D触发器的D端相连，第一个D触发器的D端与最后一个D触发器的Q
端相连；每个D触发器的S端输出一个取样脉冲序列；
N通道滤波组包括N条开关支路和个电容；每条开关支路由2个串
联的开关构成；每个电容的两端分别跨接在2条开关支路上，且电容的两
端接在2个开关相连的公共端上，即2条开关支路与1个电容形成H形电
路结构，H形电路结构的数目与电容的数目相同；每个H形电路结构中处
于左上位置处的开关和处于右下位置处的开关同时与一个D触发器的S端
相连，每个H形电路结构中处于左下位置处的开关和处于右上位置处的开
关同时与另一个D触发器的S端相连；
每两个N通道滤波组是通过2个回转器相连的，前一个N通道滤波组
的两端与2个回转器的输入端相连，后一个N通道滤波组的两端与2个回<...

【专利技术属性】
技术研发人员：何小莲，
申请(专利权)人：广西师范大学，
类型：发明
国别省市：广西;45