[发明专利]一种基于可变跨导运算放大器的射频滤波器

说明书

技术领域

本发明属于射频集成电路技术，具体为一种基于可变跨导运算放大器的射频滤波器。射频滤波器是Radio over Fiber(ROF)宽带无线网络的关键模块之一，同时也是传统无线网络的关键模块之一，如Wlan，GSM等无线通信网络。

背景技术

现有射频滤波器分为有源和无源两大类。无源滤波器主要代表为LC滤波器，其主要特点是Q值高，噪声低，不需要附加电源，但是难以集成，在低频段尤为如此，因而无法满足现代通信系统小型化的需求；有源滤波器最早产生于1938年，但由于当时的技术所限，并没有得到广泛的应用，近年来随着微电子技术突飞猛进的发展，我们能够将有源滤波器集成到一块晶片之上，满足现代通信系统小型化的要求，但是大多面临Q值低，工作频率范围单一等瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于提供一种射频滤波器，该射频滤波器克服了有源滤波器Q值低，工作频率范围单一的缺陷，能够在宽频段范围内工作，并使其Q值在整个频段上保持在一个较高的水平。

本发明提供的一种射频滤波器，其特征在于，该射频滤波器包括并联连接的负阻矩阵和有源LC滤波器；有源LC滤波器由有源电感矩阵和电容并联构成；

有源电感矩阵由外部控制器提供的第一数字控制信号配置有源电感变化范围，由外部控制器提供的第一模拟控制信号控制有源电感矩阵在当前被选定的有源电感变化范围内连续变化，达到连续改变有源电感的感值的目的；

外部控制器提供的第二数字控制信号配置负阻矩阵的负阻值变化范围，第二模拟控制信号控制负阻矩阵在负阻值变化范围内连续变化，抵消有源LC滤波器的损耗，保证有源LC滤波器的Q值。

本发明以传统的LC无源射频滤波器为蓝本，先设计出符合宽频段中心频率性能要求的无源射频滤波器，然后在整个宽频段上换算电感取值范围及其Q值的要求。然后用可控的有源电感矩阵代替传统LC无源滤波器中的电感，实现宽频段可控滤波，最后使用Q值提高技术改善有源电感的Q值，使其达到滤波器要求。其中可控的有源电感是利用可变跨导运算放大器设计的回转器实现的，回转器是广义阻抗逆转器的一种，由于回转器具有阻抗倒逆的作用，它可以把电容回转成电感，而电容更容易集成，同时通过改变跨导就能改变有源电感的等效感值。

总之，本发明采用有源电感矩阵和负阻矩阵相结合的方式，达到宽工作频带的目的，本发明克服了传统有源滤波器的缺点，更重要的是能适应宽频段，多标准，小型化的滤波器功能，能更好的满足与ROF无线通信系统及传统的无线通信系统。

附图说明

图1是本发明提供的基于可变跨导运算放大器的射频滤波器的结构示意图；

图2是图1中有源电感矩阵的结构示意图；

图3是图1中负阻矩阵的结构示意图。

具体实施方式

为了帮助理解本发明，下文将参照说明书附图说明本发明的具体原理。但是应当说明的是这些实例并非是本发明唯一的实施方式，例如有源电感矩阵或者负阻矩阵可以由其他同功能的模块替换。

如图1所示，本发明提供的射频滤波器13由负阻矩阵1和有源LC滤波器并联构成，有源LC滤波器又由有源电感矩阵2和电容3并联构成。

外部控制器6分别通过第一、第二数字控制信号4、7及第一、第二模拟控制信号5、8配置射频滤波器13中所有模块，数字和模拟控制信号的作用分别类似于粗调和细调。数字控制信号4用于配置有源电感矩阵2的变化范围，通过发出使能信号使对应的有源电感矩阵中的有源电感工作完成配置过程。模拟控制信号5用于控制有源电感矩阵2在这个变化范围内连续变化，从而实现有源LC滤波器在一个较大的频率范围内选定工作频点。模拟控制信号5可以连续变化，因此可以连续改变有源电感中跨导运算放大器中的偏置，达到连续改变有源电感的感值的目的。

数字控制信号7通过发出使能信号使对应的负阻矩阵中的负阻器工作，配置负阻矩阵1的负阻值变化范围，以用于模拟控制信号8控制负阻矩阵1在这个范围内连续变化，从而能在一个较大的范围内抵消有源LC滤波器的损耗，在一个较宽的频率范围内保证有源LC滤波器的Q值。

如图2所示为图1中有源电感矩阵2的内部结构，其由n个有源电感11并联而成，每个有源电感由一个回转器和一个电容组成，每个回转器由两个可变跨导运算放大器14首尾相接组成。这里需要说明的是，有源电感矩阵中不同的有源电感的结构相同，但是跨导的变化范围及电容大小不同。n的值是根据具体使用频段而定。