[發明專利]一種濾波器截止頻率的自調諧方法和電路

無效

• 申請號: 201010258218.9
• 申請日: 2010-08-20
• 公開（公告）號: CN101917176A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發明（設計）人: 李巍;高亭;樊錦涵;李寧;任俊彥
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H03H11/04
• 分類號: H03H11/04;H03L7/08
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，具體涉及一種濾波器頻率的自調諧方法和電路。

背景技術

隨著無線通信的發展，越來越多的通信標準如雨后春筍般出現，而電子設備微型化，小型化的發展趨勢要求在很小的面積集成更多的功能。因此同時兼容多種模式成為發展趨勢。而模擬濾波器是射頻無線通信芯片及信號處理芯片的的模擬基帶處理部分很重要的一個模塊，濾波器的截止頻率的變化及對帶外信號的抑制決定了整個收發機能否兼容多種模式的通信標準，而且截止頻率的精準與否對整個通信系統的比特誤碼率有著決定作用。而濾波器的截止頻率對工藝角極為敏感，在各個工藝角下會有高達30%左右的偏差。而集成電路發展到今天，同時兼容多種標準已經成為發展趨勢，這不僅要求濾波器具有很高的調諧精度，還要有很寬的調諧范圍。因此，設計一種寬調諧范圍高調諧精度的頻率調諧模塊是非常必要的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有很寬調諧范圍和很高調諧精度的濾波器頻率自調諧方法和電路。

本發明提供的濾波器頻率自調諧方法，具體內容如下：

在濾波器的一個雙二次（biquad）模塊中，將電容模塊分成用于粗調諧的數控可變電容陣列（DCCA）和用于細調諧的壓控可變電容（Varactor）兩部分，且兩部分并聯，見圖1。本發明采用粗細調諧相結合的方法，即采用MLL鎖幅環路調節數控電容陣列(DCCA)的大小，對截止頻率進行粗調諧；然后固定電容陣列（DCCA），通過PLL鎖相環路對壓控可變電容(Varactor)進行連續調節，對截止頻率進行細調諧。

本發明中，所述的MLL鎖幅環路，如圖2所示，包括：一個與濾波器中積分器完全相同的積分器、2個用于峰值檢波的平方電路、一個用于檢測直流電平差并且輸出0或1信號的比較器、一個5bit可以做加法和減法的計數器和一個5bit鎖存器。其中，平方電路檢測參考信號和積分器輸出信號的幅度，然后通過比較器輸出1或0，控制計數器的計數方向。計數器的輸出通過鎖存器控制DCCA的控制位，調節DCCA的大小，使濾波器的截止頻率接近參考信號頻率。然后利用鎖存器將5bit?DCCA控制位鎖住。?其中，由運算跨導放大器（OTA）與DCCA組成的積分器與濾波器中的OTA和DCCA完全一致。因此濾波器的截止頻率等于積分器的單位增益帶寬。在積分器的輸入施加一頻率為f_R的正弦信號，MLL鎖幅環路就會強制積分器的?單位增益帶寬，使之等于參考信號頻率。但這種調諧方法的精度有限，平方電路與比較器都會有直流失調，而直流失調直接會導致調諧精度的下降。而且由于DCCA本身就有量化誤差，因此，這種調諧方法會出現最大約7%左右的調諧誤差。這就需要細調諧環路對截止頻率進一步校準。

本發明中，所述的PLL鎖相環路，如圖3所示，包括：一個鑒相器、一個電荷泵、一個1階環路濾波器和一個與濾波器完全相同結構的帶通輸出雙二次（Biquad）結構。其中，雙二次（Biquad）中的DCCA的數字控制位為MLL鎖幅環路鎖定時鎖存器（LATCH）鎖存的控制位。在輸入端施加一頻率為f_R的正弦信號，則在Biquad輸出也為一頻率為f_R的正弦信號，只有當濾波器的截止頻率與參考信號頻率相等時，雙二次（Biquad）結構輸出的信號相位才與參考信號一致。通過鑒相器（PFD）與電荷泵（CP）檢測參考信號與雙二次（Biquad）輸出信號的相位差，然后通過環路濾波器（Loop?Filter）濾波后產生直流電壓，控制壓控可變電容(Varactor)的電容變化。通過對可變電容的微調，來調整濾波器的截止頻率。由于在經過MLL鎖幅環路的粗調諧后，濾波器的截止頻率已經接近參考信號頻率，所以在通過PLL鎖相環路進行細調諧時，可變電容的大小僅在很小的范圍內變化，因此具有很高的精度。

與上述濾波器頻率自調諧方法對應，本發明還包括濾波器截止頻率自調諧電路。該電路包括MLL鎖幅環路（如圖2所示）和PLL鎖相環路（如圖3所示）兩部分。這兩部分的功能、作用如前所述。

本發明的突出改進方面在于，通過粗細調節相結合的方法，先采用MLL鎖幅環路的離散調諧，使調諧誤差控制在±LSB以內。然后再通過PLL鎖相環路在很小的范圍內對可變電容進行模擬調諧，因此具有很高的精度。本發明利用了離散（數字）調諧的寬調諧范圍和連續（模擬）調諧的高調諧精度的優點，不僅有很寬調諧范圍，而且具有很高的調諧精度。

附圖說明

圖1?為雙二次結構（Biquad）的電路圖。