GSM手持设备射频芯片内集成多相滤波器的设计.pdf

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1、第12卷第1期深圳信息职业技术学院学报V01．12No．12014年3月JournalofShenzhenInstituteofInformationTechnologyMar．2014文章编号：1672—6332(2014)01—0030—05【信息技术理论研究】GSM手持设备射频芯片内集成多相滤波器的设计陈勖，徐峰，王新安(1深圳信息职业技术学院软件学院，广东深圳518172；2北京大学深圳研究生院集成微系统重点实验室，广东深圳518055)摘要：作为低中频接收机关键模块之一，多相滤波器在镜像抑制和邻道干扰方面扮演着重要的角色。它的性能

2、指标直接影响整个接收链路的灵敏度。本文采用有源RC电路架构设计了一个五阶切比雪夫多相滤波器。仿真结果表明，该滤波器的中心频率在lO0kHz，3dB带宽是220kHz。最大电压增益为63dB，镜像抑制比大于30dB。设计的滤波器完全满足GSM手持设备的要求。关键词：低中频；多相滤波器；有源RC；可编程增益放大器中图分类号：TN713文献标识码：AGSM(GroupSpecialMobile)是占有市场份额最统要求。大的无线通讯制式，其接收机架构包括超外差、零本文的目的是为采用低中频架构的GSM手持设中频和低中频_一种。超外差式接收机由于所需的

3、高备射频芯片设计一款实用的多相滤波器电路，解阶带通滤波器不宜集成而被淘汰，零中频虽然可以决镜像抑制和IQ信号精确匹配等问题。电路的工直接变频到直流来避免镜像干扰，却必须解决直流作中心频率在100kHz，3dB带宽为220kHz，并能提失调、1／f噪声等其他问题，而低中频在处理这些供一6dB～63dB的增益控制功能。问题时就显得游刃有余】。多相滤波器(poly—phasefilter)起到了至关重要的作用，如图1所示，它的作1工作原理用就是抑制镜像干扰和邻道干扰。另外，GSM系统在低中频接收机系统中，射频信号经过下变频对线性度和集成度指标要求

4、较高，因此多相滤波器后出现有用信号和镜像信号频率相同而相位相反，不仅要实现滤波功能，还需要实现一定的低频增益即一个为正频率，一个为负频率。而通常地，任何控制功能。一个实数域滤波器的零、极点要么出现在实轴上，要么以共轭形式成对出现，因此其正负频率分量所对应的幅频响应是对称的，这样想要通过实数域滤波器滤出正频率信号分量又抑制负频率信号分量几Q乎不可能，由此人们引入了多相的概念。在多相的概念中，一个重要的特征表现就是滤波器对于绝对图1使用多相滤波器的低中频接收机结构示意图值相同但符号相反的频率分量的幅频响应不同，因Fig．1Low—IFtrans

5、ceiverwithpoly—phasefilter此可以实现既滤出有用信号又抑制镜像干扰的目在现代半导体工艺中，制作工艺的不一致性导的。致制造工厂提供给设计人员的器件模型或多或少存二维多相滤波器(即复数滤波器)可以看作是一在偏差。而无源器件的这种偏差对滤波器的转角频个单边带滤波的带通滤波器，它通过一个等带宽的率影响高达±50％，因此必须对滤波器的转角频率低通滤波器变换而成，从对应的幅频响应图上看，进行校正，以满足滤波器的过渡带和带外抑制的系即将低通滤波器的中心频率(频率为零)向右平移至[收稿日期】2014—3—17[作者简介】陈勖(197

6、8一)，男(汉)，湖南邵阳人，讲师，博士后，主要研究方向：射频集成电路设计；E—mail：chenx@sziit．com．cn第1期陈勖，徐峰，王新安：GSM手持设备射频芯片内集成多相滤波器的设计3l所需要的中心频率上。图2给出了一个实数域滤波外，由于滤波模块的输入直流电压，即下变频的输器以及对应的复数滤波器的幅频响应图。出直流电压会存在mV级的差异，加上MOS管自身nUco)JnU∞J存在着失配，当整个滤波模块的增益很高时，直流低通滤波器多相滤波器差将被放大，使得后级电路饱和，从而导致整个模f、-

7、块不能实现预定的功能，所以必须考虑设计消

8、除直{’t．}～c＼流偏移的电路单元。综上所述，整个多相滤波器电路由滤波单元电图2低通滤波器以及复数滤波器的幅频响应Fig．2Frequencyresponsesoflow—passandcomplexfilters路、增益控制单元电路、直流失调消除单元电路以及偏置电路组成。单元电路都是互相嵌套的，并不下面通过一阶实数滤波器来分析多相滤波器的是各自独立的。机理『4—51。2．1滤波单元一阶实数低通滤波器的传递函数为由滤波器的工作原理可以得知，复数滤波器的HLP(’传递函数可改写为式(1)日()一()十()=2Q+A它的极点为sl=一030。

9、如果函数沿着S平面虚轴式(3)向上平移03c，则新的极点为sb=一030+i03c，可得其中到新的传递函数为，，F卜一j国c／-cO1o+jco／cooF卜一j2弓七j∞i∞o△