專利名稱：一種實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)濾波與低通濾波的可重構(gòu)濾波器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種可以實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)濾波與低通濾波的可重構(gòu)濾波器電路，應(yīng)用于低成本低功耗射頻接收發(fā)機(jī)芯片中，根據(jù)系統(tǒng)的要求通過電路的重構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)接收鏈路要求的復(fù)數(shù)帶通濾波功能和發(fā)射鏈路要求的低通濾波功能。所提出的可重構(gòu)濾波器不適用于窄帶接收發(fā)機(jī)。IQ每路只用一個(gè)運(yùn)算放大器即可實(shí)現(xiàn)具有ニ階濾波特性的復(fù)數(shù)濾波和低通濾波，可以進(jìn)ー步減小系統(tǒng)功耗和芯片面積。
背景技術(shù)：
在集成電路面積不斷減小，功耗不斷降低的趨勢下，如何進(jìn)ー步提高電路性能成為當(dāng)前電路設(shè)計(jì)的重要研究課題。可重構(gòu)技術(shù)由于具有目標(biāo)適應(yīng)性強(qiáng)，開發(fā)成本低，可移植 性等優(yōu)勢，受到人們極大的關(guān)注。當(dāng)今的無線射頻系統(tǒng)中，接收發(fā)機(jī)很多采用低中頻結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)中，接收前端需要對信號進(jìn)行復(fù)數(shù)濾波以降低鏡像干擾，同時(shí)在發(fā)射端需要對信號進(jìn)行低通濾波。復(fù)數(shù)濾波器的濾波原理基于實(shí)數(shù)低通濾波原理，在關(guān)斷頻移網(wǎng)絡(luò)后即可實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)濾波到實(shí)數(shù)濾波的轉(zhuǎn)換，所以有一定的可重構(gòu)理論依據(jù)。由此本實(shí)用新型提出一種可以實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)濾波與低通濾波的可重構(gòu)濾波器電路，應(yīng)用于低成本低功耗射頻接收發(fā)機(jī)芯片中。現(xiàn)有接收發(fā)機(jī)中的濾波器，主要存在下列問題(1)在接收端要設(shè)計(jì)ー個(gè)實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)濾波的濾波器，在發(fā)射端要設(shè)計(jì)ー個(gè)實(shí)現(xiàn)低通濾波的濾波器，兩個(gè)濾波器功耗比較大不能達(dá)到低功耗射頻系統(tǒng)對濾波功耗的要求；(2)當(dāng)前的復(fù)數(shù)濾波器主要通過極聯(lián)一階濾波器實(shí)現(xiàn)所要求階數(shù)的濾波器，因此級聯(lián)級數(shù)有限同時(shí)消耗功耗大；(3)采用級聯(lián)ー階濾波結(jié)構(gòu)的濾波器不產(chǎn)生共軛復(fù)數(shù)極點(diǎn)，不能實(shí)現(xiàn)巴特沃斯，切比雪夫型濾波特性。在低功耗的接收發(fā)機(jī)系統(tǒng)中，為了降低功耗和芯片面積可采用可重構(gòu)濾波器，這種濾波器能夠根據(jù)系統(tǒng)要求實(shí)時(shí)的重構(gòu)濾波器的硬件電路，完成接收端的復(fù)數(shù)濾波功能或發(fā)射端的低通濾波功能。從而達(dá)到降低功耗及減少芯片面積的目的。
發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題本實(shí)用新型的目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)濾波與低通濾波的可重構(gòu)濾波器電路，實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)濾波和低通濾波的可重構(gòu)濾波器電路，該電路可作為ニ階基本濾波單元實(shí)現(xiàn)更高階數(shù)的濾波器。技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)濾波與低通濾波的可重構(gòu)濾波器電路，第一射頻信號的正極輸入接第一電阻一端，第一電阻的另一端分別與第二電阻ー端、第一電容的正端、實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第二開關(guān)一端以及實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第三開關(guān)一端相接；實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第三開關(guān)的另一端分別與第三電容的負(fù)端、實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)濾波功能時(shí)要閉合的第九開關(guān)的一端以及第七電阻一端相接；實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第二開關(guān)的另一端分別與第六電阻一端、第七電阻另一端以及實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第三開關(guān)的一端相連接，實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第三開關(guān)的另一端分別與第一運(yùn)放的負(fù)端輸入、第四電容正端以及第五電阻一端相接；第四電容負(fù)端分別與第一運(yùn)放的輸出正端、第三電阻的一端和實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第五開關(guān)一端相接；第一運(yùn)放的輸出正端為第一射頻信號的輸出正極；第二電阻的另一端分別與第一運(yùn)放的輸入正端、第二電容正端、實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第二開關(guān)一端以及實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第一開關(guān)一端相接，實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第一開關(guān)的另一端分別與第三電阻的另一端、實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第一開關(guān)一端相接，第二電容負(fù)端分別與第一運(yùn)放輸出負(fù)端、第六電阻的另一端和實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第四開關(guān)另一端相接；第一運(yùn)放的負(fù)端為第一射頻信號的輸出負(fù)極。第一射頻信號的負(fù)極輸入接第四電阻一端，第四電阻的另一端分別與第五電阻另一端、第三電容正端、實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第四開關(guān)一端以及實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第一開關(guān)另一端相接；實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第四開關(guān)的另一端分別與第一電容的負(fù)端、實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)濾波功能時(shí)要閉合的第十開關(guān)的一端以及第八電阻一端相接，第八電阻另一端與實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)濾波功能時(shí)要閉合的第二開關(guān)的另一端相接。第二射頻信號的正極輸入接第十一電阻，第十一電阻的另一端分別與第十二電阻一端、第七電容的正端、實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第五開關(guān)一端以及實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第八開關(guān)一端相接；實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第五開關(guān)的另一端分別與第五電容的負(fù)端、實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)濾波功能時(shí)要閉合的第四開關(guān)的另一端以及第九電阻一端相接，第九電阻另一端與實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第七開關(guān)的一端相接；實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第八開關(guān)的另一端分別與第十六電阻一端以及實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第八開關(guān)的一端相接，實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第八開關(guān)的另一端分別與第八電容正端、第十五電阻一端、第二運(yùn)放的輸入負(fù)端以及實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第七開關(guān)的另一端相接；第十二電阻另一端與第六電容正端、第二運(yùn)放的輸入正端和實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第六開關(guān)一端相接；第六電容負(fù)端分別與第十六電阻另一端、第二運(yùn)放的輸出負(fù)端以及實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第十開關(guān)另一端相接，第二運(yùn)放的負(fù)端為第二射頻信號的輸出負(fù)極。第二射頻信號的輸入負(fù)端接第十四電阻，第十四電阻的另一端分別與第十五電阻另一端、第五電容正端、實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第七開關(guān)一端以及實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第六開關(guān)一端相接；實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第六開關(guān)的另一端分別與第七電容的負(fù)端、實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)濾波功能時(shí)要閉合的第五開關(guān)的另一端以及第十電阻一端相接，第十電阻的另一端分別與實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)濾波功能時(shí)要閉合的第六開關(guān)的另一端、實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第七開關(guān)另一端以及第十三電阻的一端相接，第十三電阻的另一端分別與第二運(yùn)放的輸出正端、第八電容負(fù)端以及實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第九開關(guān))另一端相接，第二運(yùn)放的正端為第二射頻信號的輸出正端。有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型所提出的可重構(gòu)濾波器電路可以根據(jù)系統(tǒng)要求實(shí)時(shí)的重構(gòu)電路以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)要求的復(fù)數(shù)濾波功能和低通濾波功能，改變了原來分別設(shè)計(jì)接收端的復(fù)數(shù)濾波器和發(fā)射端的低通濾波器設(shè)計(jì)架構(gòu)，可以更好地滿足低功耗射頻系統(tǒng)的對功耗的要求同時(shí)有效的減小了芯片面積從而節(jié)約電路成本；IQ兩路各自只用一個(gè)運(yùn)算放大器即可實(shí)現(xiàn)具有二階濾波特性的復(fù)數(shù)濾波和低通濾波可以進(jìn)一步減小系統(tǒng)功耗和芯片面積；電路可以實(shí)現(xiàn)一對共軛復(fù)數(shù)極點(diǎn)，從而可以獲得巴特沃斯，切比雪夫型濾波特性；本實(shí)用新型可以作為一個(gè)二階濾波單元，與一階濾波單元可以構(gòu)成更高階數(shù)的濾波器。

圖I為本實(shí)用新型的電路拓?fù)鋱D；圖2為采用本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的三階可重構(gòu)濾波器的電路拓?fù)鋱D；圖3為采用本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的三階可重構(gòu)濾波器的低通濾波特性曲線；圖4為采用本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的三階可重構(gòu)濾波器的復(fù)數(shù)帶通濾波特性曲線。
具體實(shí)施方式
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以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。復(fù)數(shù)濾波的理論是以實(shí)數(shù)濾波理論為基礎(chǔ)的，設(shè)計(jì)復(fù)數(shù)濾波的一個(gè)重要方法就是對實(shí)數(shù)濾波器進(jìn)行線性頻率移動(將低通或是高通實(shí)數(shù)濾波器的極點(diǎn)沿虛軸上下移動)得到復(fù)數(shù)濾波器。電路中IQ兩路正交的信號通過反饋實(shí)現(xiàn)具有復(fù)數(shù)系數(shù)的傳輸函數(shù)，得到復(fù)數(shù)濾波器。因此整個(gè)可重構(gòu)濾波的設(shè)計(jì)是基于復(fù)數(shù)濾波器設(shè)計(jì)的，通過對頻移網(wǎng)絡(luò)的關(guān)斷及RC常數(shù)的調(diào)整完成電路重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)濾波功能和低通濾波功能。IQ兩路的低通濾波器采用Sallen-Key型濾波器結(jié)構(gòu)，即使用一個(gè)運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)兩階的濾波特性。電路可以產(chǎn)生一對共軛復(fù)數(shù)極點(diǎn)，因此可以得到巴特沃斯，切比雪夫型的濾波特性。針對所要實(shí)現(xiàn)的濾波特性，通過查找相應(yīng)濾波特性的系數(shù)表可得到所對應(yīng)的復(fù)數(shù)極點(diǎn)值，再根據(jù)帶寬和中心頻率值以及要達(dá)到的增益可以計(jì)算出電路中的電阻值和電容值。當(dāng)接收發(fā)機(jī)工作在接收模式時(shí)，可重構(gòu)濾波器通過建立Q路到I路的反饋和I路到Q路的反饋完成實(shí)數(shù)濾波的頻率移動實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)濾波；當(dāng)接收發(fā)機(jī)工作在發(fā)射模式時(shí)，可重構(gòu)濾波器通過切斷Q路到I路和I路到Q路的反饋實(shí)現(xiàn)IQ兩路各自的低通濾波器，完成電路的重構(gòu)。該可重構(gòu)濾波器電路可以根據(jù)系統(tǒng)要求實(shí)時(shí)的重構(gòu)電路以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)要求的復(fù)數(shù)濾波功能和低通濾波功能下面結(jié)合具體電路圖和仿真結(jié)果對其工作原理進(jìn)行詳細(xì)說明。通過對相應(yīng)開關(guān)的控制實(shí)現(xiàn)硬件電路的重構(gòu)達(dá)到系統(tǒng)需要的復(fù)數(shù)帶通濾波功能或低通濾波功能，這兩種濾波功能都是采用一個(gè)運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)二階濾波特性，從而可以極大地減小芯片面積和電路功耗。實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)濾波與低通濾波的可重構(gòu)濾波器電路，在復(fù)數(shù)濾波情況下，Q路信號通過頻移網(wǎng)絡(luò)反饋到I路，I路信號通過頻移網(wǎng)絡(luò)反饋到Q路，實(shí)現(xiàn)濾波函數(shù)在復(fù)數(shù)域的頻移從而可以達(dá)到抑制鏡像信號的作用。通過切斷頻移網(wǎng)絡(luò)以及對相應(yīng)開關(guān)的控制，在保持電路主體結(jié)構(gòu)的情況下可以實(shí)現(xiàn)I，Q兩路的低通濾波器，完成電路重構(gòu)。復(fù)數(shù)濾波與低通濾波都是通過一個(gè)運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)二階的濾波特性，在獲得高的濾波性能的同時(shí)極大地減小了芯片面積和電路功耗。所提出的可重構(gòu)濾波器可以作為二階濾波單元，再與一階濾波單元可以組合成更高階數(shù)的濾波器。參見圖I 一 4，運(yùn)算放大器以運(yùn)放加序號表示；電容以C加序號表示；電阻以R加序號表示；實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的開關(guān)以SP加序號表示，實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的開關(guān)以SL加序號表示；與射頻信號同相的鏈路以I表示，與射頻信號正交的鏈路以Q表示，與射頻信號同相的鏈路I的正極輸入以Iin+表示，正極輸出以Iout+表示，與射頻信號同相的鏈路I的負(fù)極輸入以Iin-表不,負(fù)極輸出以Iout-表不；與射頻信號正交的鏈路Q的正極輸入以Qin+表示，正極輸出以Qout+表示，與射頻信號正交的鏈路Q的負(fù)極輸入以Qin-表示，負(fù)極輸出以Qout-表示；虛線所框部分為頻移網(wǎng)絡(luò)。一種實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)濾波與低通濾波的可重構(gòu)濾波器電路，其中，第一射頻信號I路的正極輸入Iin+接第一電阻Rl —端,第一電阻Rl的另一端分別與第二電阻R2 —端、第一電容Cl的正端、實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第二開關(guān)SL2 —端以及實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第三開關(guān)SL3 —端相接；實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第三開關(guān)SL3的另一端分別與第三電容C3的負(fù)端、實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)濾波功能時(shí)要閉合的第九開關(guān)SP9的一端以及第七電阻R7 —端相接；實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第二開關(guān)SL2的另一端分別與第六電阻R6 —端、第七電阻R7另一端以及實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第三開關(guān)SP3的一端相連接，實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第三開關(guān)SP3的另一端分別與 第一運(yùn)放OPAMPl的負(fù)端輸入、第四電容C4正端以及第五電阻R5 —端相接；第四電容C4負(fù)端分別與第一運(yùn)放OPAMPl的輸出正端、第三電阻R3的一端和實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第五開關(guān)SP5 —端相接；第一運(yùn)放OPAMPl的輸出正端為第一射頻信號I路的輸出正極Iout+ ；第二電阻R2的另一端分別與第一運(yùn)放OPAMPl的輸入正端、第二電容C2正端、實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第二開關(guān)SP2 —端以及實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第一開關(guān)SPl—端相接，實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第一開關(guān)SPl的另一端分別與第三電阻R3的另一端、實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第一開關(guān)SLl —端相接，第二電容C2負(fù)端分別與第一運(yùn)放OPAMPl輸出負(fù)端、第六電阻R6的另一端和實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第四開關(guān)SP4另一端相接；第一運(yùn)放OPAMPl的負(fù)端為第一射頻信號I路的輸出負(fù)極lout—。第一射頻信號I路的負(fù)極輸入Iin-接第四電阻R4—端，第四電阻R4的另一端分別與第五電阻R5另一端、第三電容C3正端、實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第四開關(guān)SL4 —端以及實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第一開關(guān)SLl另一端相接；實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第四開關(guān)SL4的另一端分別與第一電容Cl的負(fù)端、實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)濾波功能時(shí)要閉合的第十開關(guān)SPlO的一端以及第八電阻R8 —端相接，第八電阻R8另一端與實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)濾波功能時(shí)要閉合的第二開關(guān)SP2的另一端相接。第二射頻信號Q路的正極輸入Qin+接第十一電阻RlI，第十一電阻Rll的另一端分別與第十二電阻R12 —端、第七電容C7的正端、實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第五開關(guān)SL5 一端以及實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第八開關(guān)SL8 —端相接；實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第五開關(guān)SL5的另一端分別與第五電容C5的負(fù)端、實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)濾波功能時(shí)要閉合的第四開關(guān)SP4的另一端以及第九電阻R9 —端相接，第九電阻R9另一端與實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第七開關(guān)SP7的一端相接；實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第八開關(guān)SL8的另一端分別與第十六電阻R16 —端以及實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第八開關(guān)SP8的一端相接，實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第八開關(guān)SP8的另一端分別與第八電容CS正端、第十五電阻R15—端、第二運(yùn)放0PAMP2的輸入負(fù)端以及實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第七開關(guān)SP7的另一端相接；第十二電阻R12另一端與第六電容C6正端、第二運(yùn)放0PAMP2的輸入正端和實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第六開關(guān)SP6 —端相接；第六電容C6負(fù)端分別與第十六電阻R16另一端、第二運(yùn)放0PAMP2的輸出負(fù)端以及實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第十開關(guān)SPlO另一端相接，第二運(yùn)放OPAMP2的負(fù)端為第二射頻信號Q路的輸出負(fù)極Qout-0第二射頻信號Q路的輸入負(fù)端Qin-接第十四電阻R14，第十四電阻R14的另一端分別與第十五電阻R15另一端、第五電容C5正端、實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第七開關(guān)SL7 —端以及實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第六開關(guān)SL6 —端相接；實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第六開關(guān)SL6的另一端分別與第七電容C7的負(fù)端、實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)濾波功能時(shí)要閉合的第五開關(guān)SP5的另一端以及第十電阻RlO —端相接，第十電阻RlO的另一端分別與實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)濾波功能時(shí)要閉合的第六開關(guān)SP6的另一端、實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第七開 關(guān)SL7另一端以及第十三電阻13的一端相接，第十三電阻R13的另一端分別與第二運(yùn)放0PAMP2的輸出正端、第八電容CS負(fù)端以及實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第九開關(guān)SP9另一端相接，第二運(yùn)放0PAMP2的正端為第二射頻信號Q路的輸出正端Qout+。 本實(shí)用新型只采用第一射頻信號I路鏈路的第一運(yùn)放OPAMPl和第二射頻信號Q路鏈路的第二運(yùn)放0PAMP2和相應(yīng)的電阻電容，即可實(shí)現(xiàn)二階的復(fù)數(shù)帶通濾波和低通濾波。閉合實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)濾波功能時(shí)要閉合第一開關(guān)SPl到第十開關(guān)SP10，打開實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第一開關(guān)SLl到第八開關(guān)SL8，從面建立I路與Q路的反饋通路，完成實(shí)數(shù)低通濾波的頻率移動從而得到復(fù)數(shù)濾波器；反之，即可關(guān)斷I路與Q路的反饋通路，完成復(fù)數(shù)濾波到實(shí)數(shù)低通濾波的重構(gòu)。本實(shí)用新型通過硬件電路的重構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)兩種濾波功能，極大地減小了芯片面積和電路功耗，同時(shí)只用兩個(gè)運(yùn)放即可實(shí)現(xiàn)二階濾波特性，從而可以進(jìn)一步降低芯片面積和電路功耗。如圖I所示，電路包括IQ兩路，每路都用一個(gè)雙端輸入雙端輸出的差分運(yùn)算放大器，中間虛線所框部分為頻移網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)系統(tǒng)要求復(fù)數(shù)濾波時(shí)，在I路打開開關(guān)SLl和SL2，閉合開關(guān)SPl和SP3，使R3通過開關(guān)SPl接OPAMPl的輸入正端，R6通過開關(guān)SP3接0PAMP2的輸入負(fù)端；打開開關(guān)SL3和SL4，閉合開關(guān)SP2，SPlO和SP9，從而建立Q路到I路的反饋通路；在0路打開開關(guān)SL5和SL6，閉合開關(guān)SP6和SP8，使R13通過開關(guān)SP6接0PAMP2的輸入正端，R16通過開關(guān)SP8接0PAMP2的輸入負(fù)端；打開開關(guān)SL7和SL8，閉合開關(guān)SP7，SP4和SP5，從面建立I路到Q路的反饋通路。通過以上操作完成實(shí)數(shù)低通濾波的頻率移動從而得到復(fù)數(shù)濾波器。當(dāng)系統(tǒng)要求低通濾波時(shí)，在I路閉合開關(guān)SLl和SL2，打開開關(guān)SPl和SP3，使R3通過開關(guān)SLl與R5相接同時(shí)接R4和C3，R6通過開關(guān)SL2與R2相接同時(shí)接Rl和Cl ；閉合開關(guān)SL3和SL4，打開開關(guān)SP2，SP9和SP10，切斷Q路到I路的反饋通路；在Q路閉合開關(guān)SL7和SL8，打開開關(guān)SP6和SP8，使R13通過開關(guān)SL7與R15相接同時(shí)接R14和C5，使R16通過開關(guān)SL8與R12相接同時(shí)接Rll和C7 ;閉合開關(guān)SL5和SL6，打開開關(guān)SP7，SP4和SP5，從而切斷I路到Q路的反饋通路，在I路和Q路實(shí)現(xiàn)兩個(gè)低通濾波器。該濾波器采用Sallen-Key結(jié)構(gòu)，只使用一個(gè)運(yùn)算放大器即可實(shí)現(xiàn)一個(gè)具有二階濾波特性的濾波器，并且可以產(chǎn)生一對共軛復(fù)數(shù)極點(diǎn)從而可以實(shí)現(xiàn)巴特沃斯，切比雪夫?yàn)V波特性。每級電路具體的電阻電容值由所要實(shí)現(xiàn)的濾波階數(shù)，濾波類型，帶寬，中心頻率和增益決定。圖2為采用本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的三階可重構(gòu)濾波器的電路拓?fù)鋱D，其中第一級采用本實(shí)用新型提出的二階復(fù)數(shù)濾波單元，最后一級為一個(gè)通用的一階濾波單元。第一級電路中，Rl、R4、Rll和R14取值相等，Cl、C3、C5和C7取值相等，R2、R5、R12和R15取值相等，C2、C4、C6和C8取值相等，R3、R6、R13和R16取值相等，R7、R8、R9和RlO取值相等。第二級電路中R17、R18、R26和R27取值相等，C9、CIO、Cll和C12取值相等，R19、R20、R25和R28取值相等，R21、R22、R23和R24取值相等。在計(jì)算每級電路的電阻電容值時(shí)，首先通過查表得到相應(yīng)階數(shù)的相應(yīng)濾波函數(shù)對應(yīng)的復(fù)數(shù)極點(diǎn)值并將中心頻率對帶寬歸一化,給每個(gè)二階復(fù)數(shù)濾波器單元分配一對復(fù)數(shù)極點(diǎn)和相應(yīng)的增益，再推導(dǎo)出每級電路的傳輸函數(shù)，通過待定系數(shù)法可得一組有關(guān)電阻電容的方程，從而得到相應(yīng)的電阻電容值，該電阻電容值是對帶寬歸一化后的值，再通過所要實(shí)現(xiàn)的帶寬值及合適的電阻量級得到具體的電阻電容值。以上計(jì)算電阻電容值的方法同樣適用于可重構(gòu)濾波器要實(shí)現(xiàn)的低通情況。電路由復(fù)數(shù)帶通與低通濾波相互重構(gòu)的過程中，電阻值會發(fā)生改變，可以通過接入或斷開相應(yīng)的電阻來完成，具體過程由于與所要實(shí)現(xiàn)的濾波器相關(guān)，電路中沒有給出。運(yùn)算放大器為雙端輸入雙端輸出，其帶寬和增益由濾波性能決定。圖3為所實(shí)現(xiàn)的三階可重構(gòu)濾波器工作在低通濾波模式下的頻率曲線，所選濾波·類型為巴特沃斯型，截止頻率為I. 5MHz，增益為12dB。圖4是工作在復(fù)數(shù)帶通模式下的頻率曲線，帶寬3MHz，中心頻率2MHz，增益為12dB，鏡像抑制為-13. 68dB。通過仿真結(jié)果，可以說明，采用本實(shí)用新型所提出的三階可重構(gòu)濾波器電路可以很好地完成復(fù)數(shù)濾波功能和低通濾波功能。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施方式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不以上述實(shí)施方式為限，但凡本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型所揭示內(nèi)容所作的等效修飾或變化，皆應(yīng)納入權(quán)利要求書中記載的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1. 一種實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)濾波與低通濾波的可重構(gòu)濾波器電路，其特征在干 第一射頻信號(I路)的正極輸入(Iin+)接第一電阻(Rl) —端,第一電阻(Rl)的另ー端分別與第二電阻(R2)—端、第一電容(Cl)的正端、實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第二開關(guān)(SL2) —端以及實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第三開關(guān)(SL3) —端相接；實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第三開關(guān)(SL3)的另一端分別與第三電容(C3)的負(fù)端、實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)濾波功能時(shí)要閉合的第九開關(guān)(SP9)的一端以及第七電阻(R 7)—端相接；實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第二開關(guān)(SL2)的另一端分別與第六電阻(R6) —端、第七電阻(R7)另一端以及實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第三開關(guān)(SP3)的一端相連接，實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第三開關(guān)(SP3)的另一端分別與第一運(yùn)放(OPAMPl)的負(fù)端輸入、第四電容(C4)正端以及第五電阻(R5) —端相接；第四電容(C4)負(fù)端分別與第一運(yùn)放(OPAMPl)的輸出正端、第三電阻(R3)的一端和實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第五開關(guān)(SP5)—端相接；第ー運(yùn)放(OPAMPl)的輸出正端為第一射頻信號(I路)的輸出正極(lout+)； 第二電阻(R2)的另一端分別與第一運(yùn)放(OPAMPI)的輸入正端、第二電容(C2)正端、實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第二開關(guān)(SP2)—端以及實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第ー開關(guān)(SPl) —端相接，實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第一開關(guān)(SPl)的另一端分別與第三電阻(R3)的另一端、實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第一開關(guān)(SLl) —端相接，第二電容(C2)負(fù)端分別與第一運(yùn)放(OPAMPl)輸出負(fù)端、第六電阻(R6)的另一端和實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第四開關(guān)(SP4)另一端相接；第一運(yùn)放(OPAMPl)的負(fù)端為第一射頻信號(I路)的輸出負(fù)極(lout-)； 第一射頻信號(I路)的負(fù)極輸入(Iin-)接第四電阻(R4)—端，第四電阻(R4)的另ー端分別與第五電阻(R5)另一端、第三電容(C3)正端、實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第四開關(guān)(SL4) —端以及實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第一開關(guān)(SLl)另一端相接；實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第四開關(guān)(SL4)的另一端分別與第一電容(Cl)的負(fù)端、實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)濾波功能時(shí)要閉合的第十開關(guān)(SPlO)的一端以及第八電阻(R8) —端相接，第八電阻(R8)另一端與實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)濾波功能時(shí)要閉合的第二開關(guān)(SP2)的另一端相接； 第二射頻信號(Q路)的正極輸入(Qin+)接第十一電阻(R11)，第十一電阻(Rll)的另ー端分別與第十二電阻(R12) —端、第七電容(C7)的正端、實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第五開關(guān)(SL5) —端以及實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第八開關(guān)(SL8) —端相接；實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第五開關(guān)(SL5)的另一端分別與第五電容(C5)的負(fù)端、實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)濾波功能時(shí)要閉合的第四開關(guān)(SP4)的另一端以及第九電阻(R9)—端相接，第九電阻(R9)另ー端與實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第七開關(guān)(SP7)的一端相接；實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第八開關(guān)(SL8)的另一端分別與第十六電阻(R16) —端以及實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第八開關(guān)(SP8)的一端相接，實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第八開關(guān)(SP8)的另一端分別與第八電容(C8)正端、第十五電阻(R15) —端、第二運(yùn)放(0PAMP2)的輸入負(fù)端以及實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第七開關(guān)(SP7)的另一端相接；第十二電阻(R12)另一端與第六電容(C6)正端、第二運(yùn)放(0PAMP2)的輸入正端和實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第六開關(guān)(SP6) —端相接；第六電容(C6)負(fù)端分別與第十六電阻(R16)另一端、第二運(yùn)放(0PAMP2)的輸出負(fù)端以及實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第十開關(guān)(SPlO)另一端相接，第二運(yùn)放(0PAMP2)的負(fù)端為第二射頻信號(Q路)的輸出負(fù)極(Qout-)；第二射頻信號(Q)路的輸入負(fù)端(Qin-)接第十四電阻(R14)，第十四電阻(R14)的另ー端分別與第十五電阻(R15)另一端、第五電容(C5)正端、實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第七開關(guān)(SL7) —端以及實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第六開關(guān)(SL6) —端相接；實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第六開關(guān)(SL6)的另一端分別與第七電容(C7)的負(fù)端、實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)濾波功能時(shí)要閉合的第五開關(guān)(SP5)的另一端以及第十電阻(RlO)—端相接，第十電阻(RlO)的另一端分別與實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)濾波功能時(shí)要閉合的第六開關(guān)(SP6)的另一端、實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的·第七開關(guān)(SL7)另一端以及第十三電阻(R13)的一端相接，第十三電阻(R13)的另一端分別與第二運(yùn)放(OPAMP2)的輸出正端、第八電容(CS)負(fù)端以及實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)帶通濾波功能時(shí)閉合的第九開關(guān)(SP9)另一端相接，第二運(yùn)放(OPAMP2)的正端為第二射頻信號(Q)路的輸出正端(Qout+)。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)濾波與低通濾波的可重構(gòu)濾波器電路,其特征在于第一射頻信號(I路)的正極輸入(Iin+)接第一電阻(R1)一端，第一電阻(R1)的另一端分別與第二電阻(R2)一端、第一電容(C1)的正端、實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第二開關(guān)(SL2)一端以及實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第三開關(guān)(SL3)一端相接；實(shí)現(xiàn)低通濾波功能時(shí)要閉合的第三開關(guān)(SL3)的另一端分別與第三電容(C3)的負(fù)端。本實(shí)用新型通過硬件電路的重構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)兩種濾波功能，極大地減小了芯片面積和電路功耗，同時(shí)只用兩個(gè)運(yùn)放即可實(shí)現(xiàn)二階濾波特性，從而可以進(jìn)一步降低芯片面積和電路功耗。
文檔編號H03H17/00GK202634380SQ20122023348
公開日2012年12月26日 申請日期2012年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月23日
發(fā)明者吳建輝, 王旭東, 溫峻峰, 黃成 , 陳超, 田茜, 李紅, 張萌 申請人:東南大學(xué)