[发明专利]复数滤波器及其Q值补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复数滤波器及其Q值补偿方法。

背景技术

滤波器在RF收发芯片中起到十分关键的作用。其中，滤波器在发射机中的功能是滤除信道外功率，以避免干扰其它信道；在接收机内的功能是滤除带外干扰，以免过强的干扰信号使后级电路饱和，以及抑制镜像信号，避免变频后中频信号受到镜像信号的污染。

在低中频接收机中，常常使用中频复数滤波器以同时实现滤波和镜像抑制功能。现有的复数滤波器，在实现中心频率较高，且带宽较小的中频滤波器时，会出现品质因数Q值较高的极点对，此时，运算放大器有限的增益带宽积会通过改变极点位置引起滤波特性偏离其理想状态，具体而言，截止频率和带宽会下降，而在截止频率附近则会出现较高的增益上冲，恶化带内平整度，在极端情况下，滤波器电路将会变得不稳定。

由于提高运算放大器带宽需要消耗大量功耗，代价较高，为了使滤波器在放大器性能不佳时保持相对理想的滤波特性，可以对电路进行补偿。

现有技术中，提供一种后台实时补偿方法，其基本理论为使补偿电阻近似满足r＝1/GBW/C，其中GBW为运算放大器的增益带宽积，C为可变电容。该方法需要设计一个与主滤波器匹配的二阶辅助滤波器，使用相同的运算放大器，拥有主滤波器传输函数中最高的Q值，用于模拟主滤波器的Q值变化，通过在辅助滤波器通带边缘频率处注入测试信号，测量其输出的幅度判断其频率响应相对理想情况的偏离程度，同时通过控制串联补偿电阻的大小将响应调回理想值，假设辅助滤波器和主滤波器之间匹配足够好，则将此信号用于控制主滤波器中的串联补偿电阻也能使主滤波器的频率响应调回理想形状。然而，这种方法需要许多额外的电路，增加了功耗、面积和设计复杂度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供了一种电路结构简单，占用系统面积较小、功耗较低的有源中频复数滤波器。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种复数滤波器，包括为运算放大器提供偏置信号的恒定跨导电路，所述恒定跨导电路，包括第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管，所述第一三极管的栅漏极短接，所述第四三极管的栅漏极短接，所述第一三极管和第二三极管的栅极短接、源极短接后接偏置电源，所述第三三极管和第四三极管的栅极短接，所述第三三极管的源极接地，所述第四三极管的源极通过可变电阻接地，所述第一三极管和第三三极管的漏极连接，其公共连接点为偏置信号，所述第二三极管和第四三极管的漏极短接；还包括频率校正电路，输出5位比特的控制信号用于调整所述可变电阻的电阻值。

进一步的，所述可变电阻，包括依次串联的固定电阻、第零控制电阻、第一控制电阻、第二控制电阻、第三控制电阻、第四控制电阻；所述第零控制电阻的两端并联有第零电阻控制开关；所述第一控制电阻的两端并联有第一电阻控制开关；所述第二控制电阻的两端并联有第二电阻控制开关；所述第三控制电阻的两端并联有第三电阻控制开关；所述第四控制电阻的两端并联有第四电阻控制开关；

所述第零电阻控制开关与频率校正电路的控制信号中的信号电连接；所述第一电阻控制开关与频率校正电路的控制信号中的信号电连接；所述第二电阻控制开关与频率校正电路的控制信号中的信号电连接；所述第三电阻控制开关与频率校正电路的控制信号中的信号电连接；所述第四电阻控制开关与频率校正电路的控制信号中的信号电连接。

进一步的，所述固定电阻的电阻值为13KΩ、第零控制电阻的电阻值为8KΩ、第一控制电阻的电阻值为4KΩ、第二控制电阻的电阻值为2KΩ、第三控制电阻的电阻值为1KΩ、第四控制电阻的电阻值为0.5KΩ。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明不需要设计现有技术中的辅助滤波器，只是将恒定跨导电路中的固定电阻替换为可变电阻，再用频率校正电路输出的控制信号去控制恒定跨导电路中可变电阻。现有技术中的辅助滤波器还要为辅助滤波器提供电源电路和Q值检测电路，其电路结构复杂，而且需要消耗的功耗较大，本发明不需要任何附加电路，因此，本发明的功耗较低。

本发明使用频率校正电路输出的5位比特的控制信号控制恒定跨导电路中的可变电阻的电阻值，去控制恒定跨导电路输出的偏置信号，从而调整运算放大器的增益带宽积，进而使运算放大器的Q值在不同的温度、工艺和供电电压下均得到较好的补偿，即运算放大器的补偿电阻RB近似满足公式RB＝1/GBW/CJ，其中GBW为运算放大器的增益带宽积，CJ为可变电容，用于校正滤波频率。