[发明专利]离散时间滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于对输入信号进行滤波的离散时间滤波器。

背景技术

接收器为一种电子电路，该类电子电路接收频率高的RF信号并将该RF信号下变频到基带以进行进一步的处理及解调。这些接收器通常会将微弱的所需RF信号放大，并过滤掉不需要的邻近信号及相关的阻塞信号（blocker）。通常可通过改变接收器的本地振荡器的LO频率来对接收器进行调谐，以接收在某一频带中的特定信道。

多频带接收器可以从具有不同频率的两个或两个以上的不同频带中接收信号。因为这些频带可能彼此相距较远，所以多频带接收器应该是可调谐或可编程的，以便覆盖所有所需的频带。

多标准接收器可以接收不同标准的信号。这些标准的主要区别之一在于信号带宽。因此，多标准接收器的带宽必须是可选择的，以便覆盖不同的标准。但是，在不同标准中，对于接收器的其他要求，例如接收频率、灵敏度、线性、滤波要求等可能会不同。单个的多频带/多标准接收器可以使用可编程的接收频率和输入带宽，而不是针对不同的频带或标准使用多种不同的接收器。

如图15所示的常规超外差式接收器架构1500提供了在中频（IF）下的高质量滤波、IF下的无闪烁增益，但是使用了固定中频。超外差式接收器架构1500中频率为f_RF=f_LO+f_IF的所接收的射频信号，首先经过预先选择级1501、低噪声放大器1503、RF混频器1505、中频（IF）滤波器1507、IF放大器1509、IF混频器1511、信道选择器1513、基带增益级1515以及模数转换器1517，然后进入数字调制解调器1519进行进一步处理。

但是，由于混频器1605的正交运算，即如图16中的频率图1600中所描绘的将频率为ω₁的所需频带与本地振荡器（LO）频率ω_LO相乘，所需频带1601的镜像1603在中频IF处混叠，导致在频率为ω_IF的IF频带中形成不需要的混叠分量1609。低通滤波器1607用于镜像抑制（image rejection）。

接收器应支持多频带多标准操作，以便覆盖较大范围的通信标准。另一方面，为节约成本，希望能将接收器高度集成，成为单个芯片，优选地能在纳米级CMOS工艺中进行集成。零差式架构（包括ZIF以及LIF）是一种常见的接收器结构，这是由于其广受认可的单片集成能力。图17图示了常见的零差式接收器架构1700。零差式接收器架构1700中所接收的频率为f_RF=f_LO的射频信号首先经过预先选择级1701、低噪声放大器1703、混频器1705、信道选择器1707、基带增益级1709以及模数转换器1711，然后进入数字调制解调器1713，以进行进一步处理。

但是，零差式接收器架构中存在若干技术问题，需要给予这些问题特别关注，以使得这一架构能适用于不同的通信标准。图18中描绘了不同的干扰现象，图18中所描绘的零差式接收器具有低噪声放大器1801、混频器1803、低通滤波器1805、增益级1407以及模数转换器1809。

DC偏移是ZIF（零中频）结构中的常见问题，该问题源于通过LNA放大器1801放大的或未通过LNA放大器1801放大的本地振荡器（LO）信号cosω_LOt的自混频（self-mixing）或下变频混频器1803处的强干扰，如图18所示。如果LO泄漏到达天线，那么DC偏移会更加严重。在这种情况下，随着不断变化的天线环境，会引起时变DC偏移。因此，通常需要将DC偏移消除技术用于ZIF（零中频）。由于LO频率基本上与输入RF频率相同，因此该LO泄漏可高于具有不同LO频率的接收器的情况。在一些情况下，需要进行LO泄漏校准。此外，二阶互调（IM2）是ZIF中的常见问题，这通常需要进行IP2校准。在ZIF结构中，通常，接收器增益中的小部分是在RF级提供，而大部分是在BB级提供。因此，基带（BB）放大器的闪烁噪声增大了系统的总本底噪声（NF）。设计师通常通过在BB中使用大型晶体管来尝试着将总本底噪声降到最低。此外，由于第一滤波是在BB中执行，并且考虑到在BB之前的RF增益，所以第一BB滤波器必须高度线性。基于运算放大器（Opamp）的或基于Gm-C的双二阶滤波器是用于这一目的的为人所熟知的模块，但它消耗很多电力。