滤波器电路、集成电路、通信模块和通信设备的制作方法
【专利摘要】提供了一种滤波器电路、集成电路、通信模块和通信设备，该滤波器电路包括：一个或多个第一电容器，在预定定时累积和放出电荷；一个或多个第一放大器，从输入端子侧朝向一个或多个第一电容器设置，并且输出与输入端子的输入电压成比例的电流；以及一个或多个第二放大器，从输出端子侧朝向一个或多个第一电容器设置，并且输出与来自输出端子的输出电压成比例的电流。一个或多个第一放大器中的每一个和一个或多个第二放大器中的每一个的比例系数是任意设置的。
【专利说明】滤波器电路、集成电路、通信模块和通信设备
[0001] 对相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2013年5月7日提交的日本优先权专利申请JP2013-097636的权益， 其全部内容通过引用合并于此。
【技术领域】
[0003] 本公开涉及滤波器电路、集成电路、通信模块和通信设备。
【背景技术】
[0004] 以智能电话为代表的高性能无线通信终端的普及和通过高速无线通信系统 (诸如LTE(长期演进）-先进）的移动通信的宽带实现已得到发展。然后，预期了适用 于宽频率范围内的各种无线通信系统的认知无线技术对频率资源的有效使用。在例如 M. Tohidian, I. Madadi, and R. B. Staszewski, //A2mff800MS/s7th-〇rder discrete-time IIR filter with400kHz-30MHz Bff andlOOdB stop-band rejection in65nm CMOS, ^Proc. of IEEE Solid-State Circuits Conf·，sec. 10.2, 19Feb. 2013(非专利文献 1)中公开了适用 于这样的无线通信系统的离散时间电荷域滤波器。
【发明内容】
[0005] 鉴于上述情形，需要一种滤波器电路，其对相邻频率的干扰波进行衰减而不会影 响通信终端的电路面积并且不会对通信终端期望的区域的信号进行衰减。
[0006] 根据本公开，提供了新颖且改进的能够对相邻频率的干扰波进行衰减而不会影响 电路面积并且不会对期望区域的信号进行衰减的滤波器电路、集成电路和通信设备。
[0007] 根据本公开的实施例，提供了一种滤波器电路，其包括：一个或多个第一电容器， 在预定定时累积和放出电荷；一个或多个第一放大器，从输入端子侧朝向一个或多个第一 电容器设置并且输出与进入输入端子的输入电压成比例的电流；以及一个或多个第二放大 器，从输出端子侧朝向一个或多个第一电容器设置并且输出与来自输出端子的输出电压成 比例的电流。一个或多个第一放大器中的每一个和一个或多个第二放大器中的每一个的比 例系数是任意设置的。
[0008] 根据本公开的实施例，提供了包括滤波器电路的集成电路。
[0009] 根据本公开的实施例，提供了包括集成电路和双工器的通信模块。
[0010] 根据本公开的实施例，提供了一种通信设备，其包括：通信模块；以及天线，发送 和接收无线电波以及与通信模块交换无线电波。
[0011] 如上所述，根据本公开，可以提供新颖且改进的能够对相邻频率的干扰波进行衰 减而不会影响电路面积并且不会对期望区域的信号进行衰减的滤波器电路、集成电路、通 信模块和通信设备。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1是示出能够采用高速无线通信系统的无线通信终端的功能配置的示例的说 明图；
[0013] 图2是示出离散时间电荷域滤波器的配置的示例的说明图；
[0014] 图3是示出用于接通/关断图2所示的开关的脉冲的波形的说明图；
[0015] 图4是示出离散时间电荷域滤波器的配置的示例的说明图；
[0016] 图5是示出非专利文献1中所示的离散时间电荷域滤波器60的说明图；
[0017] 图6是示出施加于图5所示的离散时间电荷域滤波器60的脉冲的波形的说明图；
[0018] 图7是示出图5所示的离散时间电荷域滤波器60的频率特性的示例的说明图；
[0019] 图8是示出根据本公开的一个实施例的离散时间电荷域滤波器100的电路配置的 示例的说明图；
[0020] 图9是以曲线图示出离散时间电荷域滤波器100的频率特性的说明图；以及
[0021] 图10是以曲线图示出离散时间电荷域滤波器100的频率特性的说明图。
【具体实施方式】
[0022] 在下文中，将参照附图详细描述本公开的优选实施例。注意，在该说明书和附图 中，具有基本上相同的功能和结构的结构元件以相同的附图标记来标示，并且省略对这些 结构元件的重复说明。
[0023] 按以下顺序给出描述。
[0024] 1.本公开的一个实施例；
[0025] 概况；
[0026] 电路配置的示例；以及
[0027] 2.结论
[0028] 1.本公开的一个实施例
[0029] 概况
[0030] 首先，在详细描述本公开的一个实施例之前，描述在实现本公开的一个实施例之 前的概况。
[0031] 如上所述，以智能电话为代表的高性能无线通信终端的普及和通过高速无线通信 系统（诸如LTE (长期演进）-先进）的移动通信的宽带实现已得到发展。移动通信中可用 的频带是有限的。因此，随着高性能无线通信终端的普及和移动通信的宽带实现的这种发 展，无线通信业务量的增加和频率资源的耗尽已产生了问题。
[0032] 由于分配给现有无线通信系统的频带已广泛存在于适合移动通信的频率范围中， 因此保证宽带中的新无线通信系统的频带是非常困难的。因此，预期了适合于宽频率范围 内的各种无线通信系统的认知无线技术对频率资源的有效使用。
[0033] 图1是示出能够采用诸如LTE-先进的高速无线通信系统的无线通信终端的功能 配置的示例的说明图。图1所示的无线通信终端10包括天线11、接收部20、基带处理部30 和发送部40。
[0034] 接收部20对从其它装置（例如，基站，无线LAN的母机（base phone)等）发送的 并且由天线11接收的无线电波进行处理，然后将处理后的无线电波传送到基带处理部30。 接收部20包括双工器22、LNA(低噪声放大器）23、混合器24a和24b、LPF25a和25b以及 A/D 转换器（ADC) 26a 和 26b。
[0035] 天线11接收的无线电波由于通过双工器22而被防止与要从天线11发送的发送 波混合，然后由LAN23放大。LNA23放大的无线电波分别由混合器24a和24b与余弦波和正 弦波混合，然后在LPF25a和25b中被允许通过预定频率分量。通过LPF25a和25b的信号 分别由AD转换器26a和26b转换成数字信号，然后被传送到基带处理部30。
[0036] 发送部40执行用于从天线11发送来自基带处理部30的信号的信号处理。发送 部40包括执行从数字信号到模拟信号的转换或者执行滤波处理的发送模块41和防止与天 线11接收的无线电波混合的双工器42。
[0037] LPF25a和25b是用于信道选择的低通滤波器。要用作用于信道选择的低通滤波器 的LPF25a和25b需要具有可调截止频率，具有陡峭截止特性和高线性度，以便减少来自相 邻频率的干扰以及实现低噪声和低功耗，使得LPF25a和25b适用于各种无线通信系统。
[0038] 需要通过低成本CMOS(互补金属氧化物半导体）过程来实现这样的用于信道选择 的高性能低通滤波器。对于CMOS过程，由于小型化基于摩尔定律而进行并且电源电压减 小，因此逐渐变得难以采用先前的模拟电路设计技术继续滤波器电路的实现。
[0039] 另一方面，由于CMOS过程的小型化，因此晶体管的跨导系数变高，数字电路和开 关电路以高速工作，并且电容器的容量密度也增加。因此，开关电容器滤波器可以以GHz级 (这在之前是不能想象的）的高速时钟来操作，并且可以执行离散时间模拟信号处理。没有 采用运算放大器的离散时间电荷域滤波器实现了低噪声和良好的线性度，并且可以基于摩 尔定律经受调节，因此已被积极地研究和开发。
[0040] 图2是示出离散时间电荷域滤波器的配置的示例的说明图。图2所示的离散时间 电荷域滤波器50包括跨导放大器Gm、历史电容器Chi和Ch2、旋转电容器Cr以及开关S1、 S2 和 S3。
[0041] 跨导放大器Gm是将输入电压转换为电流然后输出电流的放大器。历史电容器Chi 和Ch2是在预定定时累积或放出电荷的电容器。历史电容器Chi或Ch2累积或放出电荷的 定时由开关S1、S2和S3的接通/关断定时来确定。旋转电容器Cr是在预定定时接收并累 积在历史电容器Chi中所累积的电荷或者将累积的电荷提供到历史电容器Ch2的电容器。 图2所不的离散时间电荷域滤波器50中的VI表不第一输出电压。
[0042] 图3是示出用于接通/关断图2所示的离散时间电荷域滤波器50的开关SI、S2 和S3的脉冲的波形的说明图。
[0043] 跨导放大器Gm是输出与要施加于离散时间电荷域滤波器50的输入端子Vin的电 压成比例的电流的跨导放大器。从跨导放大器Gm输出的电流输出被作为电荷累积在历史 电容器Chi中。
[0044] 描述了图2所示的离散时间电荷域滤波器50的操作。开关S1、S2和S3是当图3 所示的脉冲pl、P2和p3为高时进入接通状态并且当脉冲为低时进入关断状态的开关。脉 冲pi、p2和p3是其变高的定时与如图3所示的采样时钟CLK的一个周期（Ts)相对应地偏 移并且彼此不重叠的脉冲。
[0045] 当仅脉冲pi变商时，开关S1进入接通状态并且开关S2和S3进入关断状态。当 仅开关S1进入接通状态时，累积在历史电容器Chi中的电荷被分发到旋转电容器Cr。
[0046] 当仅脉冲p2变商时，开关S2进入接通状态并且开关S1和S3进入关断状态。当 仅开关S2进入接通状态时，旋转电容器Cr连接到历史电容器Ch2。当旋转电容器Cr连接 到历史电容器Ch2时，累积在旋转电容器Cr中的电荷被分发到历史电容器Ch2。累积在历 史电容器Ch2中的电荷从离散时间电荷域滤波器50的输出Vout输出。
[0047] 当仅脉冲p3变商时，开关S3进入接通状态并且开关S1和S2进入关断状态。当 仅开关S3进入接通状态时，旋转电容器Cr接地。因此，累积在旋转电容器Cr中的电荷被 释放。电荷累积在图2所示的离散时间电荷域滤波器50的历史电容器Chi和Ch2的每一 个中，因此，离散时间电荷域滤波器50用作积分器。
[0048] 离散时间电荷域滤波器50根据三个脉冲pi、p2和p3的每级进行的一系列操作与 采样时钟CLK的三个周期Ts相对应地重复。然后，通过将图2所示的离散时间电荷域滤波 器50并行放置，可以针对采样时钟CLK的每个周期Ts连续执行操作。
[0049] 图4是示出离散时间电荷域滤波器的配置的示例的说明图。图4所示的离散时间 电荷域滤波器51是图2所示的三个离散时间电荷域滤波器50并行放置的电荷域滤波器。
[0050] 图4所示的离散时间电荷域滤波器51包括跨导放大器Gm、历史电容器Chi和Ch2、 旋转电容器 Crl、Cr2 和 Cr3 以及开关 Sll、S12、S13、S21、S22、S23、S31、S32 和 S33。附于 开关S11、S12、S13、S21、S22、S23、S31、S32和S33附近的pl、p2和p3指示图3所示的脉冲 pi、p2和p3中的每一个被施加于相应开关。更具体地，开关Sll、S12、S13、S21、S22、S23、 S31、S32和S33是当图3所示的脉冲pi、p2和p3为高时进入接通状态并且当脉冲为低时 进入关断状态的开关。
[0051] 图4所示的离散时间电荷域滤波器51被配置成使得历史电容器Chi和Ch2具有 相同的容量，并且旋转电容器Crl、Cr2和Cr3具有相同的容量。图4所示的离散时间电荷 域滤波器51中的VI表不第一输出电压。
[0052] 图4所示的离散时间电荷域滤波器51的离散时间传递函数由表达式1来表示。在 表达式1中，Gm表示跨导放大器Gm的跨导系数，Ts表示采样时钟的周期，Cr表示旋转电容 器Crl、Cr2和Cr3的容量，并且Ch表示历史电容器Chi和Ch2的容量。
[0053]
【权利要求】
1. 一种滤波器电路，包括： 一个或多个第一电容器，在预定定时累积和放出电荷； 一个或多个第一放大器，从输入端子侧朝向所述一个或多个第一电容器设置，并且输 出与进入所述输入端子的输入电压成比例的电流；以及 一个或多个第二放大器，从输出端子侧朝向所述一个或多个第一电容器设置，并且输 出与来自所述输出端子的输出电压成比例的电流， 其中，所述一个或多个第一放大器中的每一个和所述一个或多个第二放大器中的每一 个的比例系数是任意设置的。
2. 根据权利要求1所述的滤波器电路，其中，所述一个或多个第一放大器中的每一个 和所述一个或多个第二放大器中的每一个的比例系数被设置为负数、零或正数。
3. 根据权利要求1所述的滤波器电路，其中，所述一个或多个第一放大器中的每一个 的比例系数和所述一个或多个第二放大器中的每一个的比例系数的总和是固定的。
4. 根据权利要求1所述的滤波器电路，还包括： 一个或多个第二电容器，与所述一个或多个第一电容器对应地设置并且在预定定时累 积和放出电荷， 其中，所述一个或多个第一放大器中的每一个的比例系数的比率是基于所述一个或多 个第一电容器与所述一个或多个第二电容器的容量比率而确定的。
5. -种集成电路，包括： 根据权利要求1所述的滤波器电路。
6. -种通信模块，包括： 根据权利要求5所述的集成电路；以及 双工器。
7. -种通信设备，包括： 根据权利要求6所述的通信模块；以及 天线，发送和接收无线电波并且与所述通信模块交换所述无线电波。
【文档编号】H04B1/10GK104143966SQ201410181059
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年4月30日 优先权日:2013年5月7日
【发明者】饭田幸生 申请人:索尼公司