宽频带调谐可配置复数滤波器的设计

发布时间：2017-06-23 09:17

  本文关键词：宽频带调谐可配置复数滤波器的设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：集成电路制造工艺的进步和无线通信技术的不断发展,促使了射频芯片不断向高集成度、低功耗和低成本的方向发展。复数滤波器作为低中频接收机中的重要模块,实现镜像抑制和信道选择的功能,同时滤波器灵活的调谐能力可以使接收机满足不同通信标准的要求。因此设计一款宽频带调谐可配置复数滤波器具有重要的研究意义。论文设计了一款应用于低中频接收机中的宽频带调谐可配置Gm-C复数滤波器。论文阐述了滤波器的基本理论,包括滤波器的主要性能指标和复数滤波器的两种实现方式,并根据接收机的指标要求,确定了Gm-C复数滤波器的性能指标和具体设计方案。首先以四阶Gm-C低通滤波器为原型,通过交叉耦合跨导对低通滤波器进行线性频移,设计出四阶Gm-C复数滤波器的拓扑结构。然后基于电流传输器的结构,设计了一种宽范围可调高线性度跨导放大器,并且实现了滤波器中跨导值的精确比例关系。为了满足滤波器频率调谐和校准的要求,论文设计了一种跨导放大器主从控制电路,通过将Gm转变成与电容C成精确正比关系的变量,从而消除了工艺偏差对时间常数C/Gm的影响,可以同时实现Gm-C滤波器的频率调谐和校准。论文设计的宽频带调谐可配置Gm-C复数滤波器在SMIC0.18μmCMOS工艺下完成了电路原理图和版图的设计,并流片验证。测试结果表明：根据滤波器带宽的不同,在1.8 V的电源电压下电路的静态电流为1.6mA-2.1mA；滤波器中心频率的调谐范围为147kHz到1.95MHz,带宽的调谐范围为94kHz到1.96MHz,中心频率和带宽均可独立调节,且镜像抑制比大于20dB；滤波器的输入三阶互调点1IP3达到12.8dBm。测试结果满足设计指标要求。
【关键词】：复数滤波器 高线性度 跨导放大器 频率调谐 校准
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN713
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 课题背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.3 论文主要研究内容11-12
• 1.4 论文组织架构12-13
• 第二章 滤波器设计概述13-35
• 2.1 滤波器简介及其分类13-14
• 2.2 滤波器的频率响应函数14-19
• 2.2.1 巴特沃斯逼近15-16
• 2.2.2 切比雪夫逼近16-18
• 2.2.3 椭圆逼近18
• 2.2.4 贝塞尔逼近18-19
• 2.3 滤波器主要性能指标19-23
• 2.3.1 滤波器基本技术参数19-20
• 2.3.2 线性度20-22
• 2.3.3 动态范围和噪声系数22-23
• 2.4 有源滤波器的设计方法23-29
• 2.4.1 级联法23-25
• 2.4.2 无源LC网络综合法25-29
• 2.5 复数滤波器设计29-33
• 2.6 本章小结33-35
• 第三章 Gm-C复数滤波器电路设计35-61
• 3.1 复数滤波器结构设计35-37
• 3.2 跨导放大器的设计37-48
• 3.2.1 跨导放大器非理想性分析37-39
• 3.2.2 跨导放大器线性化技术39-42
• 3.2.3 基于电流传输器的跨导放大器设计42-46
• 3.2.4 跨导放大器仿真分析46-48
• 3.3 频率调谐与校准模块设计48-56
• 3.3.1 跨导放大器主从控制电路设计49-50
• 3.3.2 采样保持电路中运算放大器的设计50-54
• 3.3.3 误差放大器和可变电流源的设计54-55
• 3.3.4 时钟产生电路的设计55-56
• 3.4 滤波器输出缓冲器的设计56-58
• 3.5 滤波器整体性能仿真58-60
• 3.6 本章小结60-61
• 第四章 版图设计与测试结果分析61-71
• 4.1 版图设计61-64
• 4.2 后仿真验证64-65
• 4.3 芯片测试及结果分析65-70
• 4.4 本章小结70-71
• 第五章 总结与展望71-73
• 5.1 总结71-72
• 5.2 展望72-73
• 致谢73-75
• 参考文献75-79
• 作者简介79

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本文编号：474590