[發(fā)明專利]一種基于可變跨導運算放大器的射頻濾波器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110396608.7
• 申請日: 2011-12-02
• 公開（公告）號: CN102420583A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發(fā)明（設計）人: 張科峰;李博;黃傳杰
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H03H11/04
• 分類號: H03H11/04
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

技術領域

本發(fā)明屬于射頻集成電路技術，具體為一種基于可變跨導運算放大器的射頻濾波器。射頻濾波器是Radio?over?Fiber(ROF)寬帶無線網絡的關鍵模塊之一，同時也是傳統(tǒng)無線網絡的關鍵模塊之一，如Wlan，GSM等無線通信網絡。

背景技術

現有射頻濾波器分為有源和無源兩大類。無源濾波器主要代表為LC濾波器，其主要特點是Q值高，噪聲低，不需要附加電源，但是難以集成，在低頻段尤為如此，因而無法滿足現代通信系統(tǒng)小型化的需求；有源濾波器最早產生于1938年，但由于當時的技術所限，并沒有得到廣泛的應用，近年來隨著微電子技術突飛猛進的發(fā)展，我們能夠將有源濾波器集成到一塊晶片之上，滿足現代通信系統(tǒng)小型化的要求，但是大多面臨Q值低，工作頻率范圍單一等瓶頸。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種射頻濾波器，該射頻濾波器克服了有源濾波器Q值低，工作頻率范圍單一的缺陷，能夠在寬頻段范圍內工作，并使其Q值在整個頻段上保持在一個較高的水平。

本發(fā)明提供的一種射頻濾波器，其特征在于，該射頻濾波器包括并聯(lián)連接的負阻矩陣和有源LC濾波器；有源LC濾波器由有源電感矩陣和電容并聯(lián)構成；

有源電感矩陣由外部控制器提供的第一數字控制信號配置有源電感變化范圍，由外部控制器提供的第一模擬控制信號控制有源電感矩陣在當前被選定的有源電感變化范圍內連續(xù)變化，達到連續(xù)改變有源電感的感值的目的；

外部控制器提供的第二數字控制信號配置負阻矩陣的負阻值變化范圍，第二模擬控制信號控制負阻矩陣在負阻值變化范圍內連續(xù)變化，抵消有源LC濾波器的損耗，保證有源LC濾波器的Q值。

本發(fā)明以傳統(tǒng)的LC無源射頻濾波器為藍本，先設計出符合寬頻段中心頻率性能要求的無源射頻濾波器，然后在整個寬頻段上換算電感取值范圍及其Q值的要求。然后用可控的有源電感矩陣代替?zhèn)鹘y(tǒng)LC無源濾波器中的電感，實現寬頻段可控濾波，最后使用Q值提高技術改善有源電感的Q值，使其達到濾波器要求。其中可控的有源電感是利用可變跨導運算放大器設計的回轉器實現的，回轉器是廣義阻抗逆轉器的一種，由于回轉器具有阻抗倒逆的作用，它可以把電容回轉成電感，而電容更容易集成，同時通過改變跨導就能改變有源電感的等效感值。

總之，本發(fā)明采用有源電感矩陣和負阻矩陣相結合的方式，達到寬工作頻帶的目的，本發(fā)明克服了傳統(tǒng)有源濾波器的缺點，更重要的是能適應寬頻段，多標準，小型化的濾波器功能，能更好的滿足與ROF無線通信系統(tǒng)及傳統(tǒng)的無線通信系統(tǒng)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的基于可變跨導運算放大器的射頻濾波器的結構示意圖；

圖2是圖1中有源電感矩陣的結構示意圖；

圖3是圖1中負阻矩陣的結構示意圖。

具體實施方式

為了幫助理解本發(fā)明，下文將參照說明書附圖說明本發(fā)明的具體原理。但是應當說明的是這些實例并非是本發(fā)明唯一的實施方式，例如有源電感矩陣或者負阻矩陣可以由其他同功能的模塊替換。

如圖1所示，本發(fā)明提供的射頻濾波器13由負阻矩陣1和有源LC濾波器并聯(lián)構成，有源LC濾波器又由有源電感矩陣2和電容3并聯(lián)構成。

外部控制器6分別通過第一、第二數字控制信號4、7及第一、第二模擬控制信號5、8配置射頻濾波器13中所有模塊，數字和模擬控制信號的作用分別類似于粗調和細調。數字控制信號4用于配置有源電感矩陣2的變化范圍，通過發(fā)出使能信號使對應的有源電感矩陣中的有源電感工作完成配置過程。模擬控制信號5用于控制有源電感矩陣2在這個變化范圍內連續(xù)變化，從而實現有源LC濾波器在一個較大的頻率范圍內選定工作頻點。模擬控制信號5可以連續(xù)變化，因此可以連續(xù)改變有源電感中跨導運算放大器中的偏置，達到連續(xù)改變有源電感的感值的目的。

數字控制信號7通過發(fā)出使能信號使對應的負阻矩陣中的負阻器工作，配置負阻矩陣1的負阻值變化范圍，以用于模擬控制信號8控制負阻矩陣1在這個范圍內連續(xù)變化，從而能在一個較大的范圍內抵消有源LC濾波器的損耗，在一個較寬的頻率范圍內保證有源LC濾波器的Q值。

如圖2所示為圖1中有源電感矩陣2的內部結構，其由n個有源電感11并聯(lián)而成，每個有源電感由一個回轉器和一個電容組成，每個回轉器由兩個可變跨導運算放大器14首尾相接組成。這里需要說明的是，有源電感矩陣中不同的有源電感的結構相同，但是跨導的變化范圍及電容大小不同。n的值是根據具體使用頻段而定。