可调节滤波器的校准的制作方法

专利名称：可调节滤波器的校准的制作方法
可调节滤波器的校准有关申请的交叉参照本申请是共同待批的美国专利申请12/413,4 的部分继续申请并要求其优先权，该美国专利申请12/413，454是于2009年3月27日提交的且标题为“FILTER SHAPING USING A SIGNAL-CANCELLATION FUNCTION”，并且全部引用在此作为参考。
背景技术：
本发明一般地涉及信号滤波器，且更具体地涉及用于校准或配置滤波器参数和行为的系统和方法。
电子滤波器被用于各种要求很高的应用之中，这包括手机收发机电路、全球定位系统接收机、无线局域网(WLAN)收发机、蓝牙收发机、声音处理电路、电子噪声消除电路等等。这些应用要求成本-有效的多用途滤波器，能够对给定输入信号的某些频率成分进行衰减或放大。
对于减小无线移动和计算应用中的电子噪声而言，多用途滤波器及其相应的校准系统和方法是特别有用的。给定的无线应用(比如多特征的手机应用)可以包括被并入到单个设备之中的各种天线和子系统。一个子系统所产生或接收的信号可以与第二个系统所产生或接收的信号相互干扰。系统的多样性(WLAN，WiMax, WCDMA, GPS，蓝牙)和子系统运行的环境要求在控制和/或校准相应的信号滤波器时有一定的灵活性。
不幸的是，用于减小电子电路中的噪声和干扰的现有滤波器常常缺乏适应不同信号环境或用户场景的灵活性。相应地，通常使用多个不同类型的预先-校准的滤波器。不幸的是，通常这是昂贵的、占空间的，且可能会不如人意地增大了功耗。通常，缺乏可调节的滤波器及其有效的校准方法。


图1示出了第一示例可控滤波器和相伴的控制器。
图2示出了图1的可控滤波器处于第一校准配置中。
图3示出了图1的可控滤波器处于第二校准配置中。
图4是图1的滤波器的示例频率响应的图。
图5更详细地示出了适用于配置或校准图1的可控滤波器的陷波子滤波器的示例控制器配置。
图6更详细地示出了适用于配置或校准图1-5的陷波子滤波器中所使用的品质因数增强(QE)谐振器的示例控制器配置。
图7是一种示例温度-触发电路的图，用于在检测到足够大的温度变化时帮助实现滤波器校准。
图8示出了适用于图5、6和7的实施方式的示例查询表(LUT)。
图9是一流程图，示出了适用于图1、5、6的实施方式的示例校准顺序。
图10是适于校准或配置图5-6的QE谐振器的第一示例方法的流程图。
图11是适于校准或调节图5的陷波子滤波器的中心频率的第二示例方法的流程图。
图12是适于校准或配置图1的可控滤波器的第三示例方法的流程图。
具体实施例方式一示例实施方式实现了一种校准系统，用于校准像滤波器这样的电路，以解释温度、电压和工艺变化的影响，同时仍然维持基本的电路功能。本领域技术人员将会理解，适用于本文所揭示的各种实施方式的概念并不限于特定的滤波器类型或功能，并且某些校准功能不需要被并入到滤波器之中。例如，某些校准方法是可应用的，不管被校准的电路/滤波器的功能如何。例如，可以在滤波器或其它设备、电路、系统或产品的测试过程中，和/或可以紧接在滤波器、设备、电路、系统或产品的运行之前、运行期间或运行之后执行本文所揭示的某些校准方法。
一种示例滤波器控制器包括第一机制，用于将输入信号(比如校准声调)提供给可调节滤波器。第二机制测量可调节滤波器对输入信号的响应，并响应于此而提供第二信号。第三机制响应于该第二信号而设置该可调节滤波器的一个或多个参数。
在更具体的实施方式中，该可调节滤波器包括一个或多个子滤波器，比如消除器滤波器。为了讨论方便，消除器滤波器可以是任何一种滤波器，所述滤波器使用一信号的一个或多个部分或版本来选择性地消除同一信号的一个或多个部分或版本(比如频率成分)。
在具体的实施方式中，该消除器滤波器包括品质因数增强(QE)谐振器。该控制器还包括用于调节该QE谐振器的一个或多个电路元件的一个或多个值的指令。这些指令还包括用于实现下列操作的命令设置一个到QE谐振器的输入信号，使得QE谐振器的输出呈现振荡；然后，将振荡频率与参考频率进行比较并且响应于此而提供差异信号；以及然后， 调节QE谐振器的一个或多个电路元件的一个或多个电路值，以使上述差异信号最小化。
该消除器滤波器还包括移相器。该控制器还包括用于实现下列操作的指令通过向移相器输入第一频率处的导频信号来调节一个或多个消除器滤波器的频率响应的中心频率，然后，调节该消除器滤波器的一个或多个参数，使得该消除器滤波器的输出信号的功率电平在该第一频率处减小或最小化。该第一频率对应于一个或多个消除器滤波器的期望的凹陷频率。对于不同频率处的多个陷波，使用了相应的导频信号频率。
为了讨论方便，若一个信号在某一频率处或频率的特定频率范围之内发生振荡， 则称该信号处于该特定频率处或用该特定频率来表征该信号。实际上，信号振荡的频率可以变化。在这种情况下，称变化的频率或振荡的中心频率或中频为该信号的频率。
在所示的实施方式中，控制器包括用于实现如下操作的指令基于可控滤波器的电路环境，来确定可调节滤波器的一个或多个参数。在示例实施方式中，这些指令包括一种基于相伴的信号环境的温度测量结果来建立一个或多个参数的一个或多个值的机制。这些指令还包括一种用于按预定的时间间隔(或由温度变化本身、电压或工艺变化来触发)来调节一个或多个参数或者基于另一个信号或函数(比如RSSI、功率电平、误码率、用户交互 (比如信道变化)或用于指示信号环境变化的相似信号)来调节一个或多个参数的机制。
这些指令还可以包括一种用于设置可调节滤波器的一个或多个陷波子滤波器的一个或多个参数以抑制处于一个或多个期望频率处的陷波子滤波器的输出功率的机制。这些指令可以还包括设置可调节滤波器的一个或多个带通子滤波器的一个或多个参数，以使处于一个或多个期望频率处的一个或多个带通子滤波器的输出功率增大或最大化。该控制器可以包括第四种机制，用于像陷波滤波器那样选择性地校准可调节滤波器的每个带通子滤波器，还用于像带通滤波器那样选择性地校准可调节滤波器的每个陷波滤波器。
控制器能够响应于变化的信号环境来调节滤波器的行为或者以其它方式满足给定应用的需求，这有利于实现本文所讨论的某些实施方式的新颖设计。通常，信号滤波器缺乏实质性的可调节性或可控制性。结果，针对不同的应用，通常必须花费很高的成本来重新设计滤波器，并且变化的信号环境可能导致重新设计的滤波器周期性地变为无效。本文所讨论的某些实施方式解决了这些问题。
为了清晰可见，从附图中省略了各种公知的部件(比如信号分配器、数模转换器、 电源等)。然而，阅读本发明的本领域技术人员将会知道哪些部件要实现以及如何实现它们从而满足给定应用的需求。
图1示出了第一示例可控滤波器10和相伴的控制系统50。滤波器10包括第一输入开关12，第一输入开关12被调适成选择性地将滤波器10的输入或可控参考振荡器46 的参考信号输入切换至低噪声放大器(LNA) 14的输入。
LNA 14的输出通过第二开关18而耦合到第一带通滤波器16的输入。LNA14的输出也选择性地通过第二开关18而耦合到第一节点22。第一带通滤波器16的输出通过第三开关20而选择性地耦合到第一陷波滤波器M的输入。第三开关20也选择性地将第一带通滤波器16的输出耦合到第一节点22。第一陷波滤波器M的输出通过第四开关沈而耦合到第二带通滤波器观的输入。第四开关沈也选择性地将第一陷波滤波器M的输出耦合到第一节点22。
第二带通滤波器观的输出通过第五开关32而选择性地耦合到第二陷波滤波器34 的输入。第五开关32是任选的，并且被用于改善部件隔离，也选择性地将第二带通滤波器 28的输出耦合到第二节点52。
第二陷波滤波器34的输出通过第六开关40而耦合到输出缓冲器38的输入。上述缓冲器38的输出代表了滤波器10的输出。第六开关40也选择性地将第二陷波滤波器 34的输出耦合到第二节点52。第二节点52和第一节点22通过第七开关30而选择性地耦合着。为了提供非常灵活的校准方案，第二缓冲器36耦合在第二节点52和功率检测器88 的输入之间，然后，功率检测器88馈送至模数转换器42。
在这个具体的实施方式中，滤波器部件12-52中的每一个都耦合到控制器44，并且可以由此被控制。使用各种开关(12，18，20，沈，30，32，40)选择性地断开不同的电路部件(14，16，24，观，34，36，38)以便于单独的部件校准。然而，阅读本发明的本领域技术人员将会理解，某些实施方式中可以省去各种开关(12，18,20,26,30, 32，40)和/或一个或多个缓冲器(36，38)，而并不背离本发明的范围。可以实现相似的另外的开关，以改善隔离/性能。此外，可调节滤波器10可以包括更多或更少的子滤波器(16，24, 28, 34)，而不背离本发明的范围。
在这个具体的实施方式中，控制器44是数字控制器或混合式数字和模拟控制器， 并且滤波器10是模拟滤波器。相应地，如有需要，来自控制器44的控制输出在被用于控制或调节各种滤波器部件(14，16，24，观，34，36，38)之前，首先通过数模转换器(未示出)从数字转换成模拟信号。注意到，根据给定应用的需求，可以通过所有的模拟部件、模拟和数字部件的混合体、或所有的数字部件来实现控制器44和滤波器10。
可以将功率检测器88 (其后是模数转换器(ADC) 4 切换至信号路径中的每一个节点(下文会更全面地讨论)，接收来自第一缓冲器38的输出的输入，这表示滤波器10的输出。PADC 88/42也可以接收来自第一陷波滤波器M或第二陷波滤波器34以及第一带通滤波器16或第二带通滤波器观的输出的输入。PADC 88/42将输出提供给控制器44，并且可以接收来自控制器44的控制信号。可以用由PADC 88/42从控制器44中接收到的控制信号来控制内部参数，所述内部参数包括一个或多个内部振荡器的频率或一个或多个内部混频器或其它部件的混合行为。注意到，可以在控制器44之内实现ADC 42，正如下文结合图5、6所讨论的那样。
控制器44也接收来自第一开关12的输出的输入，其中，该输入代表了到LNA 14 的输入信号。然而，该输入先被发送至ADC 42，以便转换成数字信号。
可控参考振荡器，即电压受控振荡器(VC0)46，接收来自控制器44的控制输入，并且可以被用于向滤波器10输入导频声调或测试信号。为了讨论方便，导频声调也被称为导频信号，可以是用于对电路进行校准或测试的任何信号。一种示例导频信号是具有预定的频谱特征的输入测试信号。
在操作过程中，控制器44被用于按期望来设计滤波器10。为了讨论方便，当对滤波器的传递函数或频率响应特征进行修改或调节时，称对滤波器进行了设计。
通常，通过频率响应曲线来描绘滤波器的行为，这通常就是电路或滤波器的传递函数的图示。当它属于给定的输入信号或输入信号范围时，传递函数可以是电路行为的任何数学描绘。频率响应曲线通常描绘了滤波器对输入信号振幅的影响与该信号的频率之间的函数关系。
在这个具体的实施方式中，控制系统50包括控制器44、参考振荡器46和PADC 88/42，控制系统50实现了各种校准模式。在初始的校准模式中，电路子滤波器包括第一带通滤波器16、第一陷波滤波器对、第二带通滤波器观和第二陷波滤波器34，控制器44通过调节开关(18，20，26，30，32，40)，单独地从滤波器10中取出这些电路子滤波器。然后，通过参考振荡器46向每个子滤波器(16，24，观，34)施加预定的频率或频率范围并接下来测量滤波器输出，就单独地校准了每个子滤波器(16，对，28，34)。运行于控制器44上的一个或多个例程接下来调节子滤波器(16，M，28，34)的各个可控参数，以针对每个子滤波器(16， 24,28,34)实现期望的频率响应。
在一个实现方式中，从滤波器10中只取出一个子滤波器元件(16J4J8和34)，并且其余的滤波器输出缺乏这种滤波功能。这可以由冗余的陷波滤波器来补偿，该冗余的陷波滤波器可以被用作带通滤波器或陷波滤波器。
每个子滤波器(16，24，观，34)包括在相伴的Q-增强器模块中的品质因数增强器 (QE)谐振器，该模块可以起到像延迟模块那样的作用，正如下文更全面地讨论的那样。陷波子滤波器对、34也可以包括移相器，用于影响频率响应的陷波位置。首先，通过给QE谐振器加电，来校准子滤波器对、34的QE谐振器，使得它们谐振，由此提供相应的振荡的输出信号。这可以用功率检测器88和ADC 42检测到，在本实施方式中，到QE谐振器的电流发生变化，使得输出信号中的振荡停止了。在这个具体的实施方式中，接下来，将每个陷波子滤波器配置成带通滤波器，并且将振荡器46的输出施加到带通滤波器输入。接下来，调节像 QE谐振器中的可变电容器的值这样的参数，使得各个QE谐振器的谐振频率匹配于期望的频率特征。例如，在将正在校准的相应的滤波器的输出切换至PADC 88/42之后，可以使谐振频率最大化，并且这可以通过运行于控制器44上的一个或多个算法来实现，然后，PADC 88/42向控制器44提供相应的输入。
在本示例实施方式中，通过下列过程来校准陷波子滤波器M、34的移相器通过振荡器46向每个陷波子滤波器M、34输入导频声调，然后，调节每个移相器内的可变增益放大器(VGA)的增益设置，使得陷波子滤波器M、34的输出功率在期望的输入频率(适于陷波滤波器校准的输入频率)处是最小的。
在第二操作模式中，控制器44接收用于表示滤波器10的电路环境的输入，并且响应于此对子滤波器(16，24，观，34)的参数做出任何期望的调节。为了讨论方便，滤波器或电路部件的电路环境可以包括与来自相邻收发机、时钟或其它电路的干扰信号有关的反馈，并且通常可以包括围绕着该滤波器或电路部件的区域的任何参数或特征，这包括但不限于电路温度、电源电压、无线电频带或信道变化、老化、热辐射暴露等等。在本文中，可互换地使用术语“电路环境”和“信号环境”。
例如，控制器44可以接收外部输入，比如用于表示滤波器10的信号环境的温度的输入，并且接下来通过使用给定的测得的温度或温度范围所对应的查询表(LUT)中所指定的一个或多个参数，可以自动地触发这些子滤波器(16，24，观，34)的重新校准。或者，可以在预定的时刻自动地重新校准这些子滤波器(16，24，28, 34)。
下文结合图2-3的讨论示出了如何分开地校准滤波器10的不同部件，由此使每个部件选择性地从滤波器10中断开，然后进行校准，同时禁用滤波器10的其余部分。
图2示出了图1的可控滤波器10处于第一校准配置中。为了清楚可见，图2没有示出各种开关(12，18，20，26，30，32，40)和控制系统50。在图2中，配置可控滤波器10用于校准第一带通子滤波器16。在这种配置中，从滤波器10中取出第一带通滤波器16，并且像陷波滤波器那样对其进行校准。在这种情况下，设置带通子滤波器16的参数，使得第一带通滤波器16的频率响应的最大值出现在到第一带通子滤波器16的预定输入频率处。
在校准过程中，切换滤波器子滤波器的类型(比如像陷波滤波器那样来校准带通滤波器)可以确保其余的滤波器有更佳的性能。然而，也可以像带通滤波器那样来校准第一带通子滤波器16，并且可以像陷波滤波器那样来校准子滤波器M (下文会讨论)，而不背离本发明的范围。
图3示出了图1的可控滤波器10处于第二校准步骤中。为了清楚可见，图3没有示出各种开关(12,18,20,26,30,32,40)和控制系统50。在图3中，示出可控滤波器10配置成用于校准第一陷波子滤波器24。在这种配置中，从滤波器10中取出第一陷波子滤波器 24,并且像带通滤波器那样对其进行校准。在这种情况下，设置陷波子滤波器M的参数，使得第一陷波子滤波器M的频率响应的最大值出现在到第一陷波子滤波器M的预定的输入频率处。根据上文，在校准过程中，切换子滤波器的类型可以确保其余的滤波器有更佳的性能。然而，也可以像陷波滤波器那样来校准第一陷波子滤波器对，而不背离本发明的范围。
相似的是，根据本实施方式，从滤波器10中取出第二带通子滤波器观并且像陷波滤波器那样对其进行校准，并且从滤波器10中取出第二陷波子滤波器34并且像带通滤波器那样对其进行校准。同样，也可以像陷波滤波器那样而非像带通滤波器那样对子滤波器 24进行校准，而不背离本发明的范围。
图4是图1的可控滤波器10的示例频率响应60的图。频率响应60被画成输出信号振幅62与频率64的函数。频率响应60包括在期望的带通中心频率(Fbpf)处的峰值响应66，且第一凹陷68位于峰值响应66中心的左边，第二凹陷70位于峰值响应66中心的右边。
参照图1、4，第一凹陷68可以是图1的第一陷波子滤波器M所导致的，第二凹陷 70可以是图1的第二陷波子滤波器34所导致的。峰值响应66可以部分程度上是图1的带通滤波器16J8各自的频率响应所导致的。通过图1的控制器44，比如通过调节图1的陷波子滤波器中所包括的VGA中的增益，可以调节凹陷68、70的位置。相似的是，通过控制器 44，比如通过调节图1的带通子滤波器16、28中的可变电容器，可以调节峰值响应66的位置。
图5是更详细的图，示出了适用于配置或校准陷波子滤波器(比如图1的可控滤波器10的第一陷波子滤波器的示例控制器配置。
示出第一陷波子滤波器M包括作为Q-增强器72的一部分的QE谐振器70。Q-增强器72可以实现一种高-Q带通滤波器，它能够提供延迟功能以使预定的输入频率延迟一预定的Tau。QE谐振器70将输入提供给第一陷波子滤波器M的移相器74。移相器74包括电阻器-电容器(RC)电路76，其第一输出耦合到第一 VGA 78，其第二输出耦合到第二 VGA 80。第一 VGA 78和第二 VGA 80的输出是通过第一加法器82而加起来的。第一加法器82的输出通过第二加法器84而与Q-增强器72的输入加起来。VGA 78、80接收来自运行于控制器44上的控制算法86的控制电压，这些控制电压代表了控制信号。这些控制主要影响了由移相器74所输出的信号的相位与增益。
控制器44可以包括温度传感器91和功率检测器88，功率检测器88接收来自第一陷波子滤波器M的输出并且响应于此将功率指示提供给控制算法86。控制算法86也可以使用来自PADC 88/42的信号，以按期望的那样访问LUT90，从而帮助校准第一陷波子滤波器M。在本示例实施方式中，控制算法86也接收外部输入，比如电压、用户导致的变化的指示等等。参考振荡器46接收来自控制算法86的控制输入，并且将给定频率(测试频率)的导频声调提供给第一陷波子滤波器对。
陷波子滤波器M用作消除器滤波器，它使用输入到第二加法器84的信号的修改版本(由Q-增强器72和移相器74修改的)来选择性地消除、抑制、或增大输入信号的成分以产生期望的输出信号。Q-增强器72和移相器74共同实现了与频率有关的对准器75， 用于选择性地使输入信号的修改版本对准，使得当修改的信号与输入信号结合时，所得的输出信号呈现出一个或多个期望的光谱特征。
该结果是陷波子滤波器M的期望的频率响应。像陷波子滤波器M这样的消除器滤波器的构造与操作在共同待批的美国专利申请12/413,4 中有进一步的详细讨论，该专利申请于2009年3月 27 日提交且题为“Filter Shaping Using a Signal-Cancellation Function”，该专利申请全部引用在此作为参考。
在操作过程中，响应于从控制算法86到参考振荡器46的控制信号，通过参考振荡器46，将导频声调即期望的参考频率所表征的期望的参考信号输入到陷波子滤波器M。期望的参考频率对应于陷波子滤波器M的频率响应中的凹陷的位置。例如，期望的参考频率可以对应于图4的凹陷68的位置。
然后，控制器44通过功率检测器88 (和ADC 42)测量从陷波子滤波器M输出的信号的功率，然后，通过将控制电压施加到VGA 78、80来对VGA 78、80做出调节。为了讨论方便，VGA或振荡器的控制信号(比如电压)可以是影响从VGA或振荡器输出的信号的频率、振幅、或其它品质的任何参数、信号、或变量、或数值。
控制算法86包括用于实现下列操作的指令调节VGA 78,80,使得功率检测器88 所测量的输出功率在参考振荡器46所提供的期望的输入导频声调频率处是最小值。
控制算法86还包括响应于外部输入(比如温度、电压、用户控制、参数变化的指示、干扰信号的检测等)的指令。这些指令包括一个或多个例程，用于响应于某些温度变化或其它输入而选择性地使陷波子滤波器M的频率响应的凹陷的中心频率发生移动。例如， LUT 90可以包括用于某些温度或电压范围的各种预定的校准设置。当检测到某一温度时， 控制算法86使用检测到的温度变化所对应的LUT中所存储的参数，来使陷波子滤波器M 的凹陷移动了预定的量。
图6更详细地示出了适用于配置或校准图1-6的子滤波器(16，24，28，34)中所使用的QE谐振器70的示例控制器配置。
在本示例实施方式中，振荡器06)产生导频声调，该导频声调是可通过查询表 (LUT)90进行设置的，在IC(ATE)的制造(掩模编程)自动测试期间或在产品测试/校准过程中已对该导频声调进行了编程。振荡器频率是在被校准的滤波器元件的中心频率处或附近(+/_—个偏移频率)。频率偏移可以被用于补偿在稳定的和自振荡的校准模式之间的差异。频率受控的振荡器46自身可以被实现成LC、RC、晶体(被拉动的或与锁相环路(PLL) 相结合的)微机电(MEM)热耦合振荡器等等。
导频声调通过Q-增强器72，其中，它发生了移相和衰减，然后被馈送到混频器92 中。混频器92的第二输入直接地连接到振荡器46的输出。混频器92的输出代表了一种用于指示QE谐振器70的额外的相移的信号。混频器92的输出连接到低通滤波器94的输入。
该低通滤波器94只让输入信号的DC分量通过。低通滤波器94的输出是到ADC 42的输入。ADC 42将输入提供给控制算法86。
控制算法86可以运行于包括控制器44的处理器上，或者可以直接以逻辑的形式来实现，由此，能够通过构建于QE谐振器70中的电容器开关将QE谐振器70的中心频率修剪至完全期望的频率(振荡器46被调谐至该频率)。在这种情况下，当低通滤波器94的输出电压达到其最大值时，对QE谐振器72进行校准。可以将用于QE谐振器70的参数值存储在LUT 90中，或者通过另一种机制来存储以便于需要时使用。在本示例实施方式中，对于这种校准，Q-增强器72没有按自振荡模式进行操作。在这种情况下，在其它类型的校准之前，执行增益校准。
在第二校准模式中，Q-增强器72的输出可以直接地馈送到功率检测器88中，功率检测器88的输出则被输入到ADC 42。控制算法86读取ADC 42的输出，携带多个指令来操纵QE谐振器70内的与频率有关的元件，使得Q-增强器72的输出达到最大值。在这种情况下，QE谐振器70被修剪至谐振器46的频率。可以将用于QE谐振器70的参数值存储在LUT 90中，或者通过另一种机制来存储以便需要时使用。
在第三校准模式中，使Q-增强器72的输入与振荡器46的输出断开连接，然后，使 Q-增强器72进入自振荡模式中。这可以通过操纵电流或偏置电压以及其它方法(比如切换与Q-增强器中的晶体管相关联的gm(即传递电导，也被称为跨导)值)来实现，并且可以用功率检测器88进行检测。本领域技术人员可以实现相似的技术，而不偏离本发明的范围。
与上述校准模式相反，混频器92可以产生一偏移频率，该偏移频率在后面的低通滤波器94中将被转换成反比例的电压。在ADC 42中的转换以及控制算法86的处理之后， 通过接通或者控制QE谐振器70中的合适的电容器、电感器等，使Q-增强器72的输出处的电压达到最大。用于QE皆振器70的参数值可以被存储在LUT 90中，或者通过另一种机制来存储以便于需要时使用。正如LUT 90中所存储的那样，可以调节Q-增强器72的各种经校准的参数值以按期望的那样来影响滤波器性能。
为了示出，示出了将温度信息提供给控制算法86的温度传感器91。控制算法86 可以包括以硬件或软件实现的如下功能响应于检测到温度变化超过预定的阈值，选择性地改变LUT中所存储的滤波器校准设置。结合图7更全面地讨论了一种示例电路，该电路响应于检测到超过预定阈值的温度变化而产生温度触发。
注意到，在校准期间，可以调节LUT 90中所存储的温度值，并且这些温度值可以代表实际的温度测量结果，或者，仅仅确定温度偏移(即逐渐增大的温度变化)，并且相应地逐渐增大地更新LUT 90中的偏移值及相关的滤波器校准参数。
此外，注意到，尽管图中用单个框86来描绘控制算法86，但是控制算法86可以包括各种功能以及以软件和/或硬件实现的相应的模块。此外，这种控制功能不需要实现在芯片或电路板上的单个物理位置处，而是可以按需要分布以满足给定的实现方式的需要。
阅读本发明的本领域技术人员可以很容易地实现软件和/或硬件例程或电路，从而不必进行过多的实验就可以实现控制器44。
备选的实施方式(如图7所示)可以使用自触发的温度校准电路。这两个放大器可以形成一个窗口比较器，当来自相伴的温度传感器的临时存储的值显著地偏离该温度传感器的实际值时，该窗口比较器就启动。温度传感器值的临时存储对应于低通滤波，并且可以按各种不同的方式来实现，而不背离本发明的范围。
相似地，温度触发器可以实现成完全数字的，由此，提供了一种方式来改变窗口大小、触发精度、滞后等，而不偏离本发明的范围。
图7是一种示例温度-触发电路93的图，用于在检测到足够大的温度变化时帮助实现滤波器校准。温度-触发电路93包括输入ADC 142。通过ADC启动信号，选择性地启动ADC 142。可以由控制算法86或其它机制来产生ADC启动信号，比如通过来自电源电路的滤波器加电信号。ADC 142接收来自温度传感器(比如图6的温度传感器91)的模拟温度测量结果，并且将代表的数字信号提供给DAC 143。
为了示出，示出了 DAC 143包括寄存器149，调适寄存器149以存储连续的数字温度值以便于校准控制算法(比如图6的控制算法86)来使用。控制算法可以使用来自寄存器149的温度值，以查明短期的温度历史、参考图6的LUT90中的校准参数等等。
DAC 143将上述ADC所输出的数字信号转换成数字值，这些数字值可以存储在寄存器149中。DAC 143的输出代表了已延迟了预定的时间间隔的温度测量结果，因此，比当前的温度测量结果过时了一个延迟时间间隔。DAC 143的输出可以对应于寄存器149的输出。过去的温度值与当前的传感器温度值之间的准确的延迟是专用的。通过调节寄存器 149的长度和/或通过其它机制，可以配置这种延迟。
温度-触发电路93的比较器部分95包括第一比较器140、第二比较器440和NAND 门141。第一电阻器Rl耦合在DAC 143的输出与第一比较器140的正输入之间。第二电阻器R2耦合在第一比较器的输出与第一比较器140的正输入之间。第三电阻器R3耦合在温度传感器的实际温度测量结果与第一比较器140的负端子之间。第四电阻器R4耦合在第一比较器140的输出与其负输入端子之间。
第五电阻器R5耦合在温度传感器的实际温度测量结果与第二比较器440的正端子之间。第六电阻器R6耦合在第二比较器440的输出与其正输入端子之间。第七电阻器 R7耦合在DAC 143的输出与第二比较器440的负端子之间。第八电阻器耦合在第二比较器 440的输出与其负输入端子之间。第一比较器140和第二比较器440的输出输入到NAND门 141的分开的输入端子。NAND门141的输出代表了一种温度-触发信号，该信号适于根据控制器中所包括的指令(比如图6的控制算法86中所包括的指令)来触发校准。由预定的温度变化所触发的校准被视为一种事件-驱动型校准。注意到，可以使用其它事件-驱动型校准触发，而不背离本发明的范围。
在操作过程中，比较器部分95将过去的温度测量结果(即DAC 143的输出所代表的温度传感器值(VTsensor Old))与实际的温度测量结果(即第三电阻器R3和第四电阻器R4之间的节点处所提供的VTsensor)进行比较。选择电阻器R1-R8的值，以实现在过去的和当前的温度测量结果之间的期望的阈值温度差，必须抑制该温度差以使温度-触发电路93通过NAND门141的输出来输出温度触发信号。可以使电阻器R1-R8实现成可变电阻器，以能够控制温度差阈值，而不背离本发明的范围。
如果第一比较器140和第二比较器440的输出皆为正或高，则NAND门141的输出 (即温度-触发电路93的输出)将是低，并且将不产生温度触发。
如果第一比较器140和第二比较器440的一个或多个输出是低，则当前温度与过去的温度测量结果相比超过了预定的温度阈值，并且NAND门141的输出将是高，由此代表了温度触发信号。
尽管示出了温度-触发电路93包括耦合到分开的DAC 143的ADC 142，但是注意到其它实现方式也是可能的。例如，单个设备可以替换ADC 142与DAC143，该单个设备包括用于馈送内部DAC的内部比较器。计数器可以耦合在DAC与内部比较器(未示出)之间。 内部比较器被定位成比较并确定何时内部DAC的输出处的电压抑制了向其输入的输入电压，此时计数器内容被捕获，并且所得的计数器值代表了必需的ADC输出。在这种备选的实现方式(未示出)中，内部DAC的输出被往回馈送到内部比较器的输入。计数器和内部比较器帮助实现了计数器ADC。计数器的输出代表了一种数字信号，该数字信号被输入到内部 DAC。
图8示出了适用于图1、5、6的实施方式的示例查询表(LUT) 90。LUT 90包括振荡器设置100、初始Q-增强器设置102、IQ设置104、实际的滤波器设置106、工艺偏移108以及增益与优化参数的默认值110。
在初始的ATE校准阶段可以写入LUT 90的初始内容，并且在后面的周期性的校准和/或事件-驱动校准过程中更新和/或增强这些内容。可以从初始的芯片表征测量结果中获得初始的内容(即LUT设置)。初始的内容包括各种默认值，比如频率值、温度偏移、电压参数、用于最大功率设置的优化参数、优化参数(比如用于最大功率设置的增益)等等。 在本实施方式中，当校准滤波器时，不管是最初、加电期间，还是在操作过程中，随后都将所得的校准设置存储在LUT 90中。
注意到，在初始的ATE期间，不需要将特定的温度值存储在LUT中。相反，可以存储与初始温度有关的温度偏移值。相似的是，可以存储偏移值，以作为除温度以外的LUT设置。注意到，考虑到相应的基准值，可以用偏移值来确定实际的值。
为了示出，按三维阵列来存储振荡器设置100，这包括频率、温度和电压值和/或相应的偏移。示出了用于六个频率的测量结果，其中，每个频率具有用于五个不同温度和三个不同电压(或偏移)的相应的设置。在本示例中，相应的滤波器包括三个陷波滤波器和三个带通滤波器，它们使用六个频率。因此，不同的滤波器可以包括用于每个LUT字段 100-110的多个元素的不同排列方式。
在本示例中，滤波器振荡器随温度而变化，所以作为示例，包括了与每个频率相对应的五个温度箱。注意到，对于某些实现方式，可以忽略某些元件，而不背离本发明的范围。 例如，在某些实现方式中，当滤波器行为没有相对于电压而显著地改变时，可以省略电压元件。
可以将频率、温度和电压元件视为限定器或指示器，以帮助启动控制算法来迅速地存取校准值。可以在过程字段或精细字段中存储实际的校准值。
作为示例，对于每个陷波滤波器部件，相关联的振荡器将具有在振荡器设置字段 100中的相应的设置。相似的是，每个Q-增强器将具有存储在Q-增强器设置字段102中的相应的设置，并且每个IQ调制器将具有存储在IQ设置字段104中的相应的设置。
实际的滤波器设置字段106可以存储在给定的优化之后的实际的滤波器设置。工艺偏移字段108可以存储某些校准设置的偏移。默认参数字段110存储了用于字段100-106 的各种设置的默认值。
可以设置不同的默认参数110，以符合不同的标准。例如，第一设备标准可以要求具体的滤波器设置，以独立模式启动滤波器操作。可以将促进这种操作的必要的参数存储在默认参数字段110中。
图9是一流程图，示出了适用于图1、5、6的实施方式的示例校准顺序。
根据本发明，滤波器或其它电路(比如图1的滤波器10)可以在芯片测试期间通过自动测试设备(ATE)进行校准，在滤波器的加电期间进行校准，并且同时滤波器还正在操作。在滤波器正在操作的同时，可以按预定的时间间隔来周期性地校准该滤波器，可以响应于触发(比如温度触发等)来校准该滤波器。
图9的示例校准顺序150是解释说明性的。在芯片制造151 (期间在芯片上制造滤波器)之后，校准顺序150包括滤波器的初始台架表征，这可以包括向存储器写入预定的温度设置、工艺值、电压、值偏移等。这些设置可以通过一个或多个数据结构(比如图8的 LUT)而被存储到存储器中，这可以通过寄存器或其它存储器元件来实现。
第二校准步骤153包括使用ATE或产品级(PL)修剪以确定初始的滤波器校正值。
第三校准步骤巧4发生在滤波器加电期间，这包括载入来自LUT的预定的滤波器设置，正如初始台架表征步骤152中所建立的那样。
第四校准步骤155包括比如响应于超过预定阈值的温度变化，按期望选择性地校准该滤波器。
注意到，可以修改该示例校准过程150，而不背离本发明的范围。例如，可以包括更少的或额外的步骤，并且可以按不同的顺序来执行。例如，可以改变LUT中的滤波器设置， 以使该滤波器根据期望的标准来操作。
图10是适于校准或配置图5-6的QE谐振器70的示例方法100的流程图。参照图6、7，方法100包括第一步骤110，该步骤包括给QE谐振器70加电，使得其输出以初始频率进行振荡。
第二步骤112包括将初始频率与参考频率进行比较并且响应于此提供一信号。
第三步骤114包括设置QE谐振器70的一个或多个可调节参数，以基于该信号使初始频率和参考频率之差达到最小。
图11是适于校准或调节图5的陷波子滤波器M的中心频率的示例方法120的流程图。该示例方法120包括初始步骤122，该步骤包括向陷波子滤波器输入导频声调，其中， 将该导频声调设置为陷波滤波器的频率响应的期望的凹陷频率。凹陷的位置被称为该陷波滤波器的中心频率。
下一个步骤IM包括调节陷波滤波器的移相器中的一个或多个VGA的设置，直到陷波滤波器的输出功率被抑制或达到最小值。可以存储所得的设置，以便于将来使用。
图12是适于校准或配置图1的可控滤波器10的示例方法130的流程图。示例方法130包括初始测量步骤132，该步骤包括测量相伴的滤波器的信号环境的温度和/或其它特征。可以用这些初始温度值或其它输入使各种参数(比如电容值、VGA增益设置等等) 初始化。
下一个陷波设置步骤134包括设置整个滤波器的陷波子滤波器的参数，以使一个或多个期望的输入频率处的输出功率达到最小。
后续的BPF-设置步骤136包括设置带通子滤波器参数，以使带通子滤波器的输出功率在一个或多个期望的输入频率处达到最大。
尽管本发明的实施方式主要是结合可调节模拟滤波器以及用于调节可控模拟滤波器的系统和方法进行讨论的，但是本发明的实施方式并不限于此。例如，滤波器及相伴的控制系统可以是数字的、模拟的、或混合的系统，并且这种滤波器与控制系统可以应用于各种领域。
各个模块之间的信号路径上所示的箭头仅仅是解释说明性的。例如，各种通信路径或连接线路在图中看起来是没有方向的，但可以是双向的，而不背离本发明的范围。
尽管本文所讨论的实施方式的处理过程是作为单个实体(比如在单个机器上执行的软件或硬件)而呈现的，但是可以很容易地在多个机器上执行这种软件。即，可以有给定的软件程序的多个实例，单个程序可以在分布式处理环境中的两个或多个处理器上执行，单个程序的多个部分可以在不同的物理机器等上执行。此外，两个不同的程序(比如收敛算法)、控制器和噪声-图案分析器都可以在单个模块上执行，或者在不同的模块中执行。
尽管已结合具体示例实施方式讨论了本发明，但是这些实施方式仅仅是示例性的而非限制性的。在说明书中，提供了大量的具体细节，比如部件和/或方法的示例，为的是更透彻地理解所讨论的示例实施方式。然而，本领域技术人员将会认识到，在没有一个或多个特定细节或者使用其它设备、系统、组件、方法、部件、材料等的情况下也可以实施本发明。在其它情形中，并未详细示出或描述公知的结构、材料或操作，以避免使这里讨论的示例性实施例的各个方面模糊不清。
“机器-可读介质”或“计算机可读介质，，可以是任何介质，其包含、存储、传递、传播、或传输上述程序以便由指令执行系统、装置、系统或设备使用或与它们结合着使用。计算机可读介质可以是但不限于电子的、磁的、光学的、电磁的、红外的、或半导体的系统、装置、系统、设备、传播介质、或计算机存储器。
“处理器”或“处理过程”包括用于处理数据、信号或其它信息的任何人工、硬件和 /或软件系统、机制或部件。处理器可以包括具有通用中心处理单元的系统、多个处理单元、 实现功能的专用电路、或其它系统。处理不需要限定于地理位置，或具有时间限制。例如， 处理器可以按“实时”、“离线”、“批处理模式”等方式来执行其功能。可以在不同时刻和不同位置由不同的(或相同的)处理系统来执行处理的多个部分。计算机可以是与存储器相连通的任何处理器。
在本文中，“一个实施方式”、“示例实施方式”、或“具体实施方式
”意指结合该实施方式描述的特定的特点、结构、或特征，并不必然地被包括在所有可能的示例实施方式中。 由此，在本说明书的各个段落中出现的“在一个实施方式中”、“在实施方式中”或“在具体实施方式
中”这种表述并不必然指代同一实施方式。此外，本文所讨论的任何具体实施方式
或示例实施方式的特定特点、结构、或特征可以按任何合适的方式与一个或多个其它实施方式进行组合。应该理解，本文所描述和示出的实施方式的其它变体和修改都是可能的，这些变体被视为本发明的精神和范围的一部分。
本文所讨论的示例实施方式可以整体地或部分地通过使用编程的通用数字计算机来实现，或者通过使用专用集成电路、可编程逻辑设备、光学、化学、生物、量子或纳米工程系统或机制等来实现。通常，可以通过本领域已知的任何手段来实现各种实施方式的功能。可以使用分布的或联网的系统、部件和/或电路。通信、或数据转移可以是有线的、无线的、或通过任何其它手段进行的。
也将会理解，图中所描绘的一个或多个元件也可以按照更分离或集成的方式来实现，或者在某些情况下被除去或使其不可操作，正如特定的应用中那样。实现可存储在机器可读介质中的程序或代码以允许计算机执行上述任何方法也都在本发明的精神和范围之内。
在说明书和权利要求书中，冠词包括复数含义，除非上下文清楚地指出不是那样子。此外，在说明书和权利要求书中，“在……中”的意思包括“在……内”和“在……上”，除非上下文清楚地指出不是那样子。
上文关于本发明实施方式的描述并不旨在穷尽或限于所揭示的这些精确的形式。 本发明的特定实施方式和示例都是用于解释说明的目的，本领域普通技术人员将会认识到，在不背离本发明的范围的情况下各种等价的修改都是可能的。如上所述，这些修改可以是结合上面的描述做出的，并且被包括在本发明的精神和范围之内。
因此，尽管已描述了示例实施方式，但是修改、各种变化、替换都预期落在上文所揭示的内容里，将会理解，在一些情况下，一些实施方式的特征可以在没有使用相应的其它特征的情况下加以使用，而不背离本发明的范围和精神。因此，可以做出许多修改，以适应本发明的精神和范围的特定的情况或材料。本发明旨在不限于权利要求书和/或最佳实施方式中的特定术语，但是本发明将包括落在权利要求书的范围之内的所有实施方式和等价方案。
权利要求
1.一种滤波器控制器，包括用于将输入信号提供给可调节滤波器的第一装置；用于测量可调节滤波器对输入信号的响应并响应于此而提供第二信号的第二装置；以及用于响应于第二信号而设置可调节滤波器的一个或多个参数的第三装置。
2.如权利要求1所述的滤波器控制器，其特征在于，一个或多个参数包括与一个或多个电路元件相关联的值。
3.如权利要求2所述的滤波器控制器，其特征在于， 一个或多个电路元件包括一个或多个可变电容器。
4.如权利要求1所述的滤波器控制器，其特征在于，一个或多个参数包括用于可调节滤波器中所包括的一个或多个VGA的一个或多个增益设置。
5.如权利要求1所述的滤波器控制器，其特征在于， 可调节滤波器包括一个或多个子滤波器。
6.如权利要求5所述的滤波器控制器，其特征在于， 一个或多个子滤波器包括消除器滤波器。
7.如权利要求6所述的滤波器控制器，其特征在于，消除器滤波器包括Q-增强器谐振器或群组延迟调节设备。
8.如权利要求7所述的滤波器控制器，其特征在于，控制器还包括用于调节Q-增强器谐振器或群组延迟调节设备的一个或多个电路元件的一个或多个值的指令。
9.如权利要求8所述的滤波器控制器，其特征在于，所述指令包括用于实现下列操作的机制设置到QE谐振器的输入信号，使得QE谐振器的输出呈现振荡；将振荡频率与参考频率进行比较并且响应于此而提供差异信号；以及调节QE谐振器的一个或多个电路元件的一个或多个电路值，以减小差异信号或使差异信号达到最小。
10.如权利要求6所述的滤波器控制器，其特征在于， 消除器滤波器还包括移相器。
11.如权利要求10所述的滤波器控制器，其特征在于，控制器还包括用于实现下列操作的指令通过向移相器输入第一频率的导频信号，调节消除器滤波器的频率响应的凹陷频率，并且，调节消除器滤波器的一个或多个QE-谐振器或群组延迟调节设备，使得消除器滤波器的输出信号的功率电平在第一频率处有所减小或达到最小。
12.如权利要求11所述的滤波器控制器，其特征在于， 第一频率对应于消除器滤波器的期望的凹陷频率。
13.如权利要求6所述的滤波器控制器，其特征在于， 消除器滤波器是用凹陷的频率响应来表征的。
14.如权利要求1所述的滤波器控制器，其特征在于，控制器包括用于实现如下操作的指令基于可控滤波器的电路环境，来确定可调节滤波器的一个或多个参数。
15.如权利要求14所述的滤波器控制器，其特征在于，所述指令包括一种基于信号环境的温度测量结果来建立一个或多个参数的一个或多个值的机制。
16.如权利要求14所述的滤波器控制器，其特征在于，所述指令包括一种用于按预定的时间间隔来调节一个或多个参数的机制。
17.如权利要求14所述的滤波器控制器，其特征在于，所述指令包括一种响应于可调节滤波器所处的电路环境中所检测到的信道变化来调节一个或多个参数的机制。
18.如权利要求14所述的滤波器控制器，其特征在于，所述指令包括设置可调节滤波器的一个或多个陷波子滤波器的一个或多个参数以抑制在一个或多个期望的频率处的陷波子滤波器的输出功率。
19.如权利要求14所述的滤波器控制器，其特征在于，所述指令包括设置可调节滤波器的一个或多个带通子滤波器的一个或多个参数以使在一个或多个期望的频率处的一个或多个带通子滤波器的输出功率增大或达到最大。
20.如权利要求1所述的滤波器控制器，其特征在于，控制器还包括用于选择性地像陷波滤波器那样校准可调节滤波器的每个带通子滤波器的第四装置。
21.如权利要求1所述的滤波器控制器，其特征在于，控制器还包括用于选择性地像带通滤波器那样校准可调节滤波器的每个陷波滤波器的第五装置。
22.一种用于实现动态滤波器校准的方法，所述方法包括检测第一条件并且响应于此提供第一信号；使用第一信号来确定可调节滤波器的一个或多个电路参数的一个或多个值；以及基于一个或多个值来设置可调节滤波器的一个或多个电路参数，由此选择性地调节可调节滤波器的频率响应。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，检测包括测量可调节滤波器所处的信号环境的温度，并且，响应于此提供温度信号， 该温度信号代表第一信号。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，使用包括使用温度信号和查询表以帮助确定一个或多个值。
25.如权利要求22所述的方法，其特征在于，检测包括确定在可调节滤波器附近的系统的信道设置。
26.如权利要求22所述的方法，其特征在于，设置包括将控制信号施加到可调节滤波器中所包括的一个或多个VGA，以使可调节滤波器的频率响应发生移动。
27.如权利要求沈所述的方法，其特征在于，设置还包括调节可调节滤波器中所包括的陷波子滤波器的频率响应。
28.如权利要求22所述的方法，其特征在于，设置包括将一个或多个控制信号施加到可调节滤波器中所包括的一个或多个可控电容器。
29.如权利要求观所述的方法，其特征在于，设置还包括调节可调节滤波器的品质因数增强器(QE)谐振器的谐振频率。
30.如权利要求22所述的方法，还包括将已确定的一个或多个电路参数的一个或多个值存储到查询表中。
31.如权利要求30所述的方法，其特征在于，控制器在查询表中所存储的一个或多个电路参数的一个或多个值以及一个或多个电路参数的另外的一个或多个值之间做出选择。
32.一种用于校准电路模块的方法，所述方法包括给电路模块加电，使得该电路模块谐振，从而响应于此产生振荡的输出信号； 将用于表征输出信号的谐振频率与参考频率所表征的参考信号进行比较；以及调节电路模块的一个或多个参数，以在参考频率表征信号时抑制该电路模块的输出功率。
33.一种用于校准电路模块的方法，所述方法包括向电路模块输入导频信号，其中，由电路模块的频率响应的期望的凹陷频率所对应的频率来表征该导频信号；以及调节电路模块的一个或多个电路部件的一个或多个特征，直到电路模块的输出功率呈现出期望的特征。
34.如权利要求33所述的方法，其特征在于，期望的特征包括电路模块的输出功率达到大约的最小值。
35.如权利要求33所述的方法，其特征在于，期望的特征包括电路模块的输出功率达到大约的最大值。
全文摘要
一种滤波器控制器。在一个实施方式中，滤波器控制器包括第一机制，用于将输入信号提供给可调节滤波器。第二机制测量可调节滤波器对输入信号的响应，并响应于此而提供第二信号。第三机制响应于该第二信号而设置该可调节滤波器的一个或多个参数。在更具体的实施方式中，可调节滤波器包括一个或多个子滤波器(比如消除器滤波器)，它可以是使用一个信号的一个或多个部分或版本来选择性地消除同一信号的一个或多个部分或版本(比如频率成分)的任何滤波器。
文档编号H03H11/04GK102185584SQ20111002158
公开日2011年9月14日 申请日期2011年1月4日 优先权日2010年1月5日
发明者W·S·哈恩, 陈玮 申请人:英特赛尔美国股份有限公司