[发明专利]一种巴特沃斯型滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及微电子行业集成电路技术领域，尤其涉及一种巴特沃斯型滤波器。

背景技术

近年来，超宽带(UWB)系统成为一个通信领域研究的热门课题。UWB具有抗干扰性能强、传输速率高、发射功率小等诸多优势，主要应用与室内通信、高速WLAN、家庭网络、安全检测、位置测定、雷达等领域。目前，UWB技术主要有两种调制方案，一种是脉冲调制，一种是多边带调制。这两种法案互有优缺点，并都有研究成果陆续发表出来。

在中国，频谱段4.2-4.8GHz和6.2GHz-9GHz是可以作为超宽带系统应用的频段。在采用MB-UWB技术下，这些频段被分割成12个带宽为264MHz的子频段，因此，每一个信道的带宽为264MHz，经过混频器下变频之后，就需要一个具有264MHz带宽的低通滤波器进行信道滤波。面向UWB系统的低通滤波器设计主要采用跨导器-电容结构设计，实现方案主要有级联法和网络综合法两种，其中网络综合法的设计较为复杂，本发明采用级联法进行设计。

图1为现有技术中级联型巴特沃斯型滤波器采用的方案示意图。如图1所示，该巴特沃斯型滤波器的跨导单元均为固定的跨导单元，而各个电容为可调电容或可编程电容阵列，也就是说，其采用固定跨导单元而通过电容阵列实现巴特沃斯型滤波器带宽的调整。巴特沃斯型滤波器的Q值的大小决定了其带外抑制性能好坏，进而导致滤波器的幅频特性的好坏，如果Q值发生较大的变化，会导致巴特沃斯型滤波器的性能恶化，在Q值变大的情况下，通常会导致滤波器的幅频特性曲线在截止频率处出现一个“尖峰”，相反，在Q值变小的情况下，滤波器的带外抑制会变差。

申请人意识到上述巴特沃斯型低通滤波器存在如下缺点：由于跨导单元为固定值，仅仅通过改变电容阵列来调整滤波器带宽经常会导致电路的增益无法控制；另外，巴特沃斯型滤波器的幅频特性也受工艺变化影响很大。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决上述的一个或多个问题，本发明提供了一种巴特沃斯型低通滤波器，以解决滤波器因工艺偏差造成的增益和幅频特性变差的问题。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种巴特沃斯型滤波器。该巴特沃斯型滤波器包括：第一级1阶低通滤波器，其两差分输入端分别与巴特沃斯型滤波器的两差分信号输入端相连，包括固定不可调跨导单元和可编程电容阵列，用于为总体滤波器提供一个单级极点，进行第一级滤波；第二级托尔-汤姆斯型二阶节电路；其两差分输入端分别与第一级1阶低通滤波器的两差分输出端相连，包括可调跨导单元和可编程电容阵列，用于实现两个共轭极点，进行第二级滤波；第三级托尔-汤姆斯型二阶节电路，其两差分输入端分别与第二级托尔-汤姆斯型二阶节电路的两差分输出端相连，其两差分输出端分别与巴特沃斯型滤波器的两差分输出端相连，包括可调跨导单元和可编程电容阵列，用于实现两个共轭极点，进行第三级滤波。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明巴特沃斯型滤波器的有益效果是：

(1)本发明提供的巴特沃斯型滤波器，其带外抑制减小时，通过调节相应的可编程跨导单元来增大第二级托尔-汤姆斯型二阶节电路的Q值，也就是提高了总体滤波器电路的Q值，进而使带外抑制增加；相反，当滤波器在截止频率附近出现“尖峰”时，可以通过调节相应的可编程跨导单元来降低第二级托尔-汤姆斯型二阶节电路的Q值，也就是降低了总体滤波器电路的Q值，进而使“尖峰”消除，使带外抑制下降，这样，可以使总体滤波器的幅频特性变的更加符合预期目标；

(2)本发明提供的巴特沃斯型滤波器，其增益因工艺等因素发生变化时，通过同时调整第二级高Q值二阶节电路的增益和第三级低Q值二阶节电路的增益，可以将滤波器电路的增益调整到预期值；

(3)本发明提供的巴特沃斯型滤波器，以一个一阶跨导器-电容型低通滤波器和两个托尔-汤姆斯型二阶节电路级联的方式实现滤波器，可以分别对各级电路的参数进行调整，进而实现对整个滤波器总体电路的各个参数的控制；

(4)本发明提供的巴特沃斯型滤波器，其中的电容以电容阵列的方式实现，以方便对滤波器的带宽进行调节。当滤波器的带宽因工艺等因素变大时，可以增加电容阵列的控制字，使电容阵列的有效电容值变大，进而使滤波器带宽降低到预期值；相反，则可以通过降低电容阵列的有效电容值，使滤波器的带宽增大到预期值；