[发明专利]具有集成分布式RC滤波器的正交调制器

说明书

                  背景

1)发明领域

本发明涉及在用于产生复调制射频信号的正交调制器中实现作为硅片集成电路元件的频率带阻、带通和低通滤波器的方法和器件。

2)相关技术讨论

构造频率选择滤波器的现有技术包括：(1)无源电感-电容滤波器；(2)无源电阻-电容滤波器；(3)有源RC滤波器；(4)分布式RC滤波器；(5)回旋器-电容滤波器；(6)传输线路或波导滤波器；(7)开关电容滤波器；和(8)数字滤波器，下面将逐个讨论。

硅片上构造电感-电容滤波器受到非常小的电感值的限制，由螺旋金属化图形实现的频率范围大约2GHz。

无源电阻-电容滤波器只能合成所需频率响应的有限子集，在低频受可以制作的RC乘积的限制，同时在高频还受到杂散(寄生)电容和电阻的限制。

有源RC滤波器可以提供高达几兆赫兹的有用性能，但是受到放大器的带宽和性能及其上述寄生现象的限制。很不幸，放大器消耗功率并限制了动态范围。

分布式RC滤波器，在另一方面，本质上是基于寄生电容和电阻参数的，如描述于LUTEDX/(TETE-7029)pp.1-26(1987)中由KatarinaHansson and Mats Torkeksson所著的“Tidskontinureliga LagpassFilteri CMOS”。

回旋器-电容滤波器利用有源阻抗倒相电路使电容器起到电感器作用，这样可以制作LC等效滤波器。这些电路适用于高达几兆赫兹的带通滤波器。回旋器-电容滤波器可以归类为有源RC滤波器形式。

传输线路或波导滤波器要求器件的长度一般为1/4波长，所以它们在晶片上的构造被限制在高于2Ghz的微波范围。

开关电容滤波器根据一些不同的原理进行工作，但是要求晶体管开关工作在远高于滤波器工作频率范围的频率。这使它们的应用限制在几百千赫兹。而且，开关电容滤波器的动态范围受到高噪声电平的限制。    

数字滤波器在它们可实现的频率响应范围内是十分灵活的，并具有无公差的优点。另一方面，要滤波的信号必须是数字形式的，所需的模拟-数字转换器限制了动态范围和速度。数字逻辑电路的功率损耗也是限制这种滤波器在实际应用中于300千赫兹范围或以下的一个因素。

本发明关注的频率范围是0.3MHz至300MHz。这高于大多数所述技术的频率范围，同时低于传输线路解决方案的频率范围．到目前为止，还没有实际上覆盖整个射频通信频谱的有三个数量级频率范围的实用硅集成解决方案。相应地，本发明着眼于讨论这个重要的频率范围。本发明利用了上述的分布式RC技术的概念。

                        概述

本发明涉及实现频率带阻、带通和低通的、作为硅片集成电路元件的滤波器的方法和器件。

本发明方法允许在其它已知技术不便于覆盖的频率范围内制作时续、模拟滤波器。这种滤波器一般地利用数字信号处理器和正交调制器，用来产生复调制信号。本发明滤波器的目的是适用于构造用在模拟或数/模混合射频通讯信号处理应用中的集成电路的一部分。

在本发明中，公开了新的分布式RC滤波器的结构和应用，特别是克服由电阻层和绝缘层特性的制作公差引起的问题的方法。分布式RC滤波器结构包括有选择地切换入和切换出电路增量RC线路和电路增量归零电阻的装置。公开了几个实施方案。

                      附图简述

本发明将参照附图进行描述，其中：

图1a是根据本发明的分布式RC线路结构的部分简图；

图1b是例如示于图1a的分布式RC线路滤波器的电路符号；

图2是现有技术分布式RC_NULL器件的简图；

图3是用来合成任意调制信号的现有技术正交调制器配置的简图；

图4是根据本发明的正交调制器配置的简图；

图5是显示用作平衡调制器的现有技术Gilbert混频器的简图；

图6是根据本发明的部分平衡调制器简图；

图7是根据本发明的完整平衡调制器简图；

图8是根据本发明的阶梯-可调RC线路简图；

图9是根据本发明的与图8中开关RC线路相连的开关归零电阻的简图；

图10是显示了在用来获得可调节低通放大器响应的反馈环中，根据本发明的可调节陷波滤波器使用的简图；

图11是根据本发明的开关-可调RC_NULL器件的优选配置简图；