一种阶数、中心频率和带宽可重构的有源滤波芯片制造技术

本发明专利技术公开一种阶数、中心频率和带宽可重构的有源滤波芯片，控制信号从差分输入端口port1输入，经过对称的第一可控外部耦合单元后进入第一谐振腔的输入端口，第一谐振腔通过磁耦合将能量耦合到第二谐振腔，第二谐振腔通过对称的可控级间耦合单元将能量耦合到第三谐振腔，第三谐振腔通过磁耦合将能量耦合到第四谐振腔，第四谐振腔通过对称的第二可控外部耦合单元将能量耦合到第四谐振腔；本发明专利技术采用差分输入输出的形式，整个滤波器由四个谐振腔组成，并利用变压器实现，减小了耦合器件，节约了芯片面积，并通过可控负阻补偿单元NR1改善谐振腔Q值，改善滤波电路的插损、噪声系数等关键指标，并采用三组阵列形式的补偿单元，提高了补偿的灵活性。了补偿的灵活性。了补偿的灵活性。

【技术实现步骤摘要】
一种阶数、中心频率和带宽可重构的有源滤波芯片


[0001]本专利技术属于集成电路与无线通信的
，具体涉及一种阶数、中心频率和带宽可重构的有源滤波芯片。

技术介绍

[0002]传统滤波器具有体积大、不易于集成的缺点，无法使滤波器与收发系统其他模块如低噪声放大器、功率放大器集成在单个芯片中，而研究片上滤波电路可以很好的解决这个问题。阶数、中心频率与带宽可重构的有源滤波芯片可以作为系统的预选滤波器以及中频滤波器，其可重构特性可以适应射频前端系统功能的复杂性，使滤波器可与射频系统其他模块集成于单片中，避免使用片外模组级滤波器，减小系统体积，提高系统集成度，现有可重构滤波芯片的文献报道很少，且现有方案中滤波电路插损、噪声系数、线性度较差。

技术实现思路

[0003]本专利技术克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种能够改善滤波电路的插损、噪声系数及线性度的阶数、中心频率和带宽可重构的有源滤波芯片。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种阶数、中心频率和带宽可重构的有源滤波芯片，包括：差分输入端口port1、差分输出端口port2、第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔、第四谐振腔、第一可控外部耦合单元、第二可控外部耦合单元和可控级间耦合单元，所述第一谐振腔设有输入端口，所述第四谐振腔设有输出端口，控制信号从差分输入端口port1输入，经过对称的第一可控外部耦合单元后进入第一谐振腔的输入端口，第一谐振腔通过磁耦合将能量耦合到第二谐振腔，第二谐振腔通过对称的可控级间耦合单元将能量耦合到第三谐振腔，第三谐振腔通过磁耦合将能量耦合到第四谐振腔，第四谐振腔通过对称的第二可控外部耦合单元将能量耦合到第四谐振腔的输出端口，第四谐振腔的输出端口通过差分输出端口Port2输出信号。
[0005]优选地，所述第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔、第四谐振腔采用相同的谐振单元，所述谐振单元包括可控负阻补偿单元NR1、可变电容单元Cvar1、电感L1以及可控偏置电流源B1，所述可控负阻补偿单元NR1分别与可变电容单元Cvar1、电感L1并联后的两端与第一谐振腔的输入端口相连，可控偏置电流源B1与电感L1的中心抽头端口相连。
[0006]优选地，所述可控负阻补偿单元NR1包括第一补偿单元、第二补偿单元和第三补偿单元，所述第一补偿单元包括隔直电容CR1、隔直电容CR2和交叉耦合的NMOS管NMOS1和NMOS管NMOS2，所述NMOS管NMOS1的栅极通过隔直电容CR2与NMOS管NMOS2的漏极相连，NMOS管NMOS2的栅极通过隔直电容CR1与NMOS管NMOS1的漏极相连，NMOS管NMOS1的栅极、NMOS管NMOS2的栅极分别通过电阻Rg1、电阻Rg2与栅极控制信号Q0端相连，NMOS管NMOS1和NMOS管NMOS2的源极分别通过源极电阻Rs1、源极电阻Rs2接地，NMOS管NMOS1的漏极和NMOS管NMOS2的漏极为可控负阻补偿单元NR1的输出端与第一谐振腔的输入端口相连；
[0007]所述第二补偿单元包括隔直电容CR3、隔直电容CR4和交叉耦合的NMOS管NMOS3和
NMOS管NMOS4，所述NMOS管NMOS3的栅极通过隔直电容CR4与NMOS管NMOS4的漏极相连，NMOS管NMOS4的栅极通过隔直电容CR3与NMOS管NMOS3的漏极相连，NMOS管NMOS3的栅极、NMOS管NMOS4的栅极分别通过电阻Rg3、电阻Rg4与栅极控制信号Q1端相连，NMOS管NMOS3和NMOS管NMOS4的源极分别通过源极电阻Rs3、源极电阻Rs4接地，NMOS管NMOS3的漏极和NMOS管NMOS4的漏极为可控负阻补偿单元NR1的输出端与第一谐振腔的输入端口相连；
[0008]所述第三补偿单元包括隔直电容CR5、隔直电容CR6和交叉耦合的NMOS管NMOS5和NMOS管NMOS6，所述NMOS管NMOS5的栅极通过隔直电容CR6与NMOS管NMOS6的漏极相连，NMOS管NMOS6的栅极通过隔直电容CR5与NMOS管NMOS5的漏极相连，NMOS管NMOS5的栅极、NMOS管NMOS6的栅极分别通过电阻Rg5、电阻Rg6与栅极控制信号Q2端相连，NMOS管NMOS5和NMOS管NMOS6的源极分别通过源极电阻Rs5、源极电阻Rs6接地，NMOS管NMOS5的漏极和NMOS管NMOS6的漏极为可控负阻补偿单元NR1的输出端与第一谐振腔的输入端口相连。
[0009]优选地，所述可控偏置电流源B1包括NMOS管Nb1、NMOS管Nb2、NMOS管Nb3，所述NMOS管Nb1的栅极与控制信号Vb1端相连，NMOS管Nb1的漏极与电源信号VDD端相连，NMOS管Nb1的源级与电感L1的中心抽头端口相连；所述NMOS管Nb2的栅极与控制信号Vb2端相连，NMOS管Nb2的漏极与电源信号VDD端相连，NMOS管Nb2的源级与电感L1的中心抽头端口相连；所述NMOS管Nb3的栅极与控制信号Vb3端相连，NMOS管Nb3的漏极与电源信号VDD端相连，NMOS管Nb3的源级与电感L1的中心抽头端口相连。
[0010]优选地，所述可变电容单元Cvar1包括由背靠背式变容管var1、变容管var2构成，变容管控制信号Vcc1端通过电阻Rbb1与变容管var1、变容管var2的公共端相连。
[0011]优选地，所述可控级间耦合单元包括开关管N1、开关管N2、一组背靠背变容管var3、变容管var4，所述变容管控制信号Vc1端通过电阻Rb1与变容管var3、变容管var4的公共端相连，开关管控制信号Vc2端通过电阻Rb2与开关管N1的栅极相连，开关管N1的漏极依次串接固定电容Cv1、固定电容Cv3后与开关管N2的漏极相连，开关管N1的源极依次串接固定电容Cv2、固定电容Cv4后与开关管N2的源极相连，开关管N2的栅极通过电阻Rb3与开关管控制信号Vc3端相连。
[0012]优选地，所述第一可控外部耦合单元、第二可控外部耦合单元分别包括开关管Nin1和变容管var5，所述开关管Nin1与固定电容Cin2串联后与变容管var5并联，再与固定电容Cin1串联，开关管控制信号VDC端通过大电阻Rin2与开关管Nin1的栅极相连，控制信号Vctrl端通过大电阻Rin1与开关管Nin1的漏极相连，控制信号Vctrl端通过大电阻Rin3与开关管Nin1的源级相连。
[0013]优选地，所述NMOS管NMOS1和NMOS管NMOS2的宽长比均为W1/L1，NMOS管NMOS3和NMOS管NMOS4的宽长比均为W2/L2，NMOS管NMOS5和NMOS管NMOS6的宽长比均为W3/L3，所述W3/L3：W2/L2：W1/L1＝4:2:1。
[0014]优选地，所述NMOS管Nb1的宽长比W1/L1，NMOS管Nb2的宽长比W2/L2，NMOS管Nb3的宽长比W3/L3，所述W3/L3：W2/L2：W1/L1＝4:2:1。
[0015]本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阶数、中心频率和带宽可重构的有源滤波芯片，其特征在于：包括：差分输入端口port1、差分输出端口port2、第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔、第四谐振腔、第一可控外部耦合单元、第二可控外部耦合单元和可控级间耦合单元，所述第一谐振腔设有输入端口，所述第四谐振腔设有输出端口，控制信号从差分输入端口port1输入，经过对称的第一可控外部耦合单元后进入第一谐振腔的输入端口，第一谐振腔通过磁耦合将能量耦合到第二谐振腔，第二谐振腔通过对称的可控级间耦合单元将能量耦合到第三谐振腔，第三谐振腔通过磁耦合将能量耦合到第四谐振腔，第四谐振腔通过对称的第二可控外部耦合单元将能量耦合到第四谐振腔的输出端口，第四谐振腔的输出端口通过差分输出端口Port2输出信号。2.根据权利要求1所述的一种阶数、中心频率和带宽可重构的有源滤波芯片，其特征在于：所述第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔、第四谐振腔采用相同的谐振单元，所述谐振单元包括可控负阻补偿单元NR1、可变电容单元Cvar1、电感L1以及可控偏置电流源B1，所述可控负阻补偿单元NR1分别与可变电容单元Cvar1、电感L1并联后的两端与第一谐振腔的输入端口相连，可控偏置电流源B1与电感L1的中心抽头端口相连。3.根据权利要求2所述的一种阶数、中心频率和带宽可重构的有源滤波芯片，其特征在于：所述可控负阻补偿单元NR1包括第一补偿单元、第二补偿单元和第三补偿单元，所述第一补偿单元包括隔直电容CR1、隔直电容CR2和交叉耦合的NMOS管NMOS1和NMOS管NMOS2，所述NMOS管NMOS1的栅极通过隔直电容CR2与NMOS管NMOS2的漏极相连，NMOS管NMOS2的栅极通过隔直电容CR1与NMOS管NMOS1的漏极相连，NMOS管NMOS1的栅极、NMOS管NMOS2的栅极分别通过电阻Rg1、电阻Rg2与栅极控制信号Q0端相连，NMOS管NMOS1和NMOS管NMOS2的源极分别通过源极电阻Rs1、源极电阻Rs2接地，NMOS管NMOS1的漏极和NMOS管NMOS2的漏极为可控负阻补偿单元NR1的输出端与第一谐振腔的输入端口相连；所述第二补偿单元包括隔直电容CR3、隔直电容CR4和交叉耦合的NMOS管NMOS3和NMOS管NMOS4，所述NMOS管NMOS3的栅极通过隔直电容CR4与NMOS管NMOS4的漏极相连，NMOS管NMOS4的栅极通过隔直电容CR3与NMOS管NMOS3的漏极相连，NMOS管NMOS3的栅极、NMOS管NMOS4的栅极分别通过电阻Rg3、电阻Rg4与栅极控制信号Q1端相连，NMOS管NMOS3和NMOS管NMOS4的源极分别通过源极电阻Rs3、源极电阻Rs4接地，NMOS管NMOS3的漏极和NMOS管NMOS4的漏极为可控负阻补偿单元NR1的输出端与第一谐振腔的输入端口相连；所述第三补偿单元包括隔直电容CR5、隔直电容CR6和交叉耦合的NMOS管NMOS5和NMOS管NMOS6，所述NMOS管NMOS5的栅极通过隔直电容CR6与NMOS管NMOS6的漏极相连，NMOS管NMOS6的栅极通过隔直电容CR5与NMOS管NMOS5的漏极相连，NMOS管NMOS5的栅极、NMOS管NMOS6的栅极分别通过电阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨涛，李坤，刘斌，王沙飞，杨健，邵怀宗，王勇，李想，肖德政，齐亮，
申请(专利权)人：中国人民解放军三二八零二部队南湖实验室，
类型：发明
国别省市：