一种采用电感补偿高频增益的超宽带二阶多相滤波器的制作方法

本发明属于单片无线射频接收机领域，具体涉及一种采用电感补偿高频增益的超宽带二阶多相滤波器。

背景技术：

单片无线射频接收机中广泛使用rc多相滤波器，配合正交混频器实现镜像信号抑制。rc多相滤波器可实现差分到正交变化，实现中频信号选择和镜像信号抑制。由于rc多相滤波器为无源滤波器，通带信号存在衰减问题。在单片无线射频信号接收机中，需要对多相滤波器进行增益优化，在超宽带内实现高增益及高频坦度。

现有技术暂未有在超宽带内对无源多相滤波器的通带增益进行优化。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提出一种采用电感补偿高频增益的超宽带二阶多相滤波器，能够实现在超宽带内输出电压高增益及高平坦度。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种采用电感补偿高频增益的超宽带二阶多相滤波器，所述超宽带二阶多相滤波器包括：第一级rc无源多相滤波器ppf1、第二级rc无源滤波器ppf2、第一电感l11、第二电感l12、第三电感l13、第四电感l14、第五电感l21、第六电感l22、第七电感l23和第八电感l24。所述第一级rc无源多相滤波器ppf1的inp端、inn端接入差分信号，所述第一级rc无源多相滤波器ppf1的oip端与第一电感l11的一端连接，所述第一级rc无源多相滤波器ppf1的oqp端与第二电感l12的一端连接，所述第一级rc无源多相滤波器ppf1的oin端与第三电感l13的一端连接，所述第一级rc无源多相滤波器ppf1的oqn端与第四电感l14的一端连接；所述第二级rc无源多相滤波器ppf2的iip端与第一电感l11的另一端连接，所述第二级rc无源多相滤波器ppf2的iqp端与第二电感l12的另一端连接，所述第二级rc无源多相滤波器ppf2的iin端与第三电感l13的另一端连接，所述第二级rc无源多相滤波器ppf2的iqn端与第四电感l14的另一端连接。所述第二级rc无源多相滤波器ppf2的oip端与第五电感l21的一端连接，所述第二级rc无源多相滤波器ppf2的oqp端与第六电感l22的一端连接，所述第二级rc无源多相滤波器ppf2的oin端与第七电感l23的一端连接，所述第二级rc无源多相滤波器ppf2的oqn端与第八电感l24的一端连接；所述第五电感l21的另一端与输出端outip连接，所述第六电感l22的另一端与输出端outqp连接，所述第七电感l23的另一端与输出端outin连接，所述第八电感l24的另一端与输出端outqn连接。所述第一电感l11、第二电感l12、第三电感l13、第四电感l14、第五电感l21、第六电感l22、第七电感l23和第八电感l24完全相同。

进一步地，所述第一级rc无源多相滤波器ppf1包括第一三位可调电阻阵列模块r11、第二三位可调电阻阵列模块r12、第三三位可调电阻阵列模块r13、第四三位可调电阻阵列模块r14、第一电容c11、第二电容c12、第三电容c13、第四电容c14。所述第一三位可调电阻阵列模块r11的一端、第一电容c11的一端、第四三位可调电阻阵列模块r14的一端、第四电容c14的一端连接所述第一级rc无源多相滤波器ppf1的inp端；所述第二三位可调电阻阵列模块r12的一端、第二电容c12的一端、第三三位可调电阻阵列模块r13的一端、第三电容c13的一端连接所述第一级rc无源多相滤波器ppf1的inn端；所述第一三位可调电阻阵列模块r11的另一端、第四电容c14的另一端与所述第一级rc无源多相滤波器ppf1的oip端连接，所述第一电容c11的另一端、第二三位可调电阻阵列模块r12的另一端连接所述第一级rc无源多相滤波器ppf1的oqp端，所述第三三位可调电阻阵列模块r13的另一端、第二电容c12的另一端连接所述第一级rc无源多相滤波器ppf1的oin端，所述第三电容c13的另一端、第四三位可调电阻阵列模块r14的另一端连接所述第一级rc无源多相滤波器ppf1的oqn端。

进一步地，所述第二级rc无源多相滤波器ppf2包括第五三位可调电阻阵列模块r21、第六三位可调电阻阵列模块r22、第七三位可调电阻阵列模块r23、第八三位可调电阻阵列模块r24、第五电容c21、第六电容c22、第七电容c23、第八电容c24、第一可调电容阵列模块c1、第二可调电容阵列模块c2、第三可调电容阵列模块c3、第四可调电容阵列模块c4。所述第五三位可调电阻阵列模块r21的一端、第五电容c21的一端连接所述第二级rc无源滤波器ppf2的iip端，所述第六三位可调电阻阵列模块r22的一端、第六电容c22的一端连接所述第二级rc无源滤波器ppf2的iqp端，所述第七三位可调电阻阵列模块r23的一端、第七电容c23的一端连接所述第二级rc无源滤波器ppf2的iin端，所述第八三位可调电阻阵列模块r24的一端、第八电容c24的一端连接所述第二级rc无源滤波器ppf2的iqn端；所述第五三位可调电阻阵列模块r21的另一端、第八电容c24的另一端、第一可调电容阵列模块c1的一端连接与所述第二级rc无源滤波器ppf2的oip端连接，所述第五电容c21的另一端、第六三位可调电阻阵列模块r22的另一端、第二可调电容阵列模块c2的一端与所述第二级rc无源滤波器ppf2的oqp端连接，所述第六电容c22的另一端、第七三位可调电阻阵列模块r23的另一端、第三可调电容阵列模块c3的一端与所述第二级rc无源滤波器ppf2的oin端连接，所述第七电容c23的另一端、第八三位可调电阻阵列模块r24的另一端、第四可调电容阵列模块c4的一端与所述第二级rc无源滤波器ppf2的oqn端连接。所述第一可调电容阵列模块c1的另一端、第二可调电容阵列模块c2的另一端、第三可调电容阵列模块c3的另一端、第四可调电容阵列模块c4的另一端均接地；所述第一可调电容阵列模块c1、第二可调电容阵列模块c2、第三可调电容阵列模块c3、第四可调电容阵列模块c4完全相同。

进一步地，所述第一可调电容阵列模块c1包括：第九电容ck1、第十电容ck2、第十一电容ck3、第十二电容ck4和第一nmos管m1、第二nmos管m2、第三nmos管m3、第四nmos管m4；所述第九电容ck1、第十电容ck2、第十一电容ck3、第十二电容ck4的电容值呈双倍递增；所述第一nmos管m1、第二nmos管m2、第三nmos管m3、第四nmos管m4的长度相同，宽度呈双倍递增。所述第九电容ck1的一端、第十电容ck2的一端、第十一电容ck3的一端、第十二电容ck4的一端与所述第一可调电容阵列c1的一端连接，所述第一nmos管m1的源极s端、第二nmos管m2的源极s端、第三nmos管m3的源极s端、第四nmos管m4的源极s端与所述所述第一可调电容阵列c1的另一端连接；所述第九电容ck1的另一端与第一nmos管m1的漏极d端连接，所述第十电容ck2的另一端与第二nmos管m2的漏极d端连接，所述第十一电容ck3的另一端与第三nmos管m3的漏极d端连接，所述第十二电容ck4的另一端与第四nmos管m4的漏极d端连接；所述第一nmos管m1的栅极g端、第二nmos管m2的栅极g端、第三nmos管m3的栅极g端、第四nmos管m4的栅极g端连接控制字信号。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：该超宽带二阶多相滤波器通过采用电感补偿高频增益，能够减小高频通带损耗，而低频时基本无增益衰减，以实现在超宽带内输出电压具有较高增益及平坦度。

附图说明

图1是采用电感补偿高频增益的超宽带二阶多相滤波器电路结构示意图；

图2是第一级rc多相滤波器ppf1电路示意图；

图3是第二级rc多相滤波器ppf2电路示意图；

图4是第一可调电容阵列c1电路结构示意图；

图5是多相滤波器输出电压波形图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和效果将变得更加明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，为采用电感补偿高频增益的超宽带二阶多相滤波器电路结构示意图，所述超宽带二阶多相滤波器包括：第一级rc无源多相滤波器ppf1、第二级rc无源滤波器ppf2、第一电感l11、第二电感l12、第三电感l13、第四电感l14、第五电感l21、第六电感l22、第七电感l23和第八电感l24。所述第一级rc无源多相滤波器ppf1的inp端、inn端接入差分信号，所述第一级rc无源多相滤波器ppf1的oip端与第一电感l11的一端连接，所述第一级rc无源多相滤波器ppf1的oqp端与第二电感l12的一端连接，所述第一级rc无源多相滤波器ppf1的oin端与第三电感l13的一端连接，所述第一级rc无源多相滤波器ppf1的oqn端与第四电感l14的一端连接；所述第二级rc无源多相滤波器ppf2的iip端与第一电感l11的另一端连接，所述第二级rc无源多相滤波器ppf2的iqp端与第二电感l12的另一端连接，所述第二级rc无源多相滤波器ppf2的iin端与第三电感l13的另一端连接，所述第二级rc无源多相滤波器ppf2的iqn端与第四电感l14的另一端连接。所述第二级rc无源多相滤波器ppf2的oip端与第五电感l21的一端连接，所述第二级rc无源多相滤波器ppf2的oqp端与第六电感l22的一端连接，所述第二级rc无源多相滤波器ppf2的oin端与第七电感l23的一端连接，所述第二级rc无源多相滤波器ppf2的oqn端与第八电感l24的一端连接；所述第五电感l21的另一端与输出端outip连接，所述第六电感l22的另一端与输出端outqp连接，所述第七电感l23的另一端与输出端outin连接，所述第八电感l24的另一端与输出端outqn连接。所述第一电感l11、第二电感l12、第三电感l13、第四电感l14、第五电感l21、第六电感l22、第七电感l23和第八电感l24完全相同。

其中，所述第一级rc无源多相滤波器ppf1、第二级rc无源滤波器ppf2通过可调电阻阵列实现超宽频带，频带的左右边界分别由第一级rc无源多相滤波器ppf1、第二级rc无源滤波器ppf2的谐振频率决定，通过可调电阻阵列控制字调节，可实现不同频带选择，从而实现输出信号的超宽带。基于外部输入的差分信号，选择合适的频带，经由两级rc多相滤波器后形成依次相移90度的4路信号输出，通过对输出端对地的可调电容阵列的调节，可以实现输出四路信号的相位误差校正。电感在高频补偿多相滤波器的输出增益，减小高频通带损耗，低频时基本无增益衰减，实现在超宽带内输出电压高增益及高平坦度。

如图2所示，为第一级rc多相滤波器ppf1电路示意图。所述第一级rc无源多相滤波器ppf1包括第一三位可调电阻阵列模块r11、第二三位可调电阻阵列模块r12、第三三位可调电阻阵列模块r13、第四三位可调电阻阵列模块r14、第一电容c11、第二电容c12、第三电容c13、第四电容c14。所述第一三位可调电阻阵列模块r11的一端、第一电容c11的一端、第四三位可调电阻阵列模块r14的一端、第四电容c14的一端连接所述第一级rc无源多相滤波器ppf1的inp端；所述第二三位可调电阻阵列模块r12的一端、第二电容c12的一端、第三三位可调电阻阵列模块r13的一端、第三电容c13的一端连接所述第一级rc无源多相滤波器ppf1的inn端；所述第一三位可调电阻阵列模块r11的另一端、第四电容c14的另一端与所述第一级rc无源多相滤波器ppf1的oip端连接，所述第一电容c11的另一端、第二三位可调电阻阵列模块r12的另一端连接所述第一级rc无源多相滤波器ppf1的oqp端，所述第三三位可调电阻阵列模块r13的另一端、第二电容c12的另一端连接所述第一级rc无源多相滤波器ppf1的oin端，所述第三电容c13的另一端、第四三位可调电阻阵列模块r14的另一端连接所述第一级rc无源多相滤波器ppf1的oqn端。通过对可调电阻阵列的调节，可以实现不同谐振频率的选择。

如图3所示，为第二级rc多相滤波器ppf2电路示意图。所述第二级rc无源多相滤波器ppf2包括第五三位可调电阻阵列模块r21、第六三位可调电阻阵列模块r22、第七三位可调电阻阵列模块r23、第八三位可调电阻阵列模块r24、第五电容c21、第六电容c22、第七电容c23、第八电容c24、第一可调电容阵列模块c1、第二可调电容阵列模块c2、第三可调电容阵列模块c3、第四可调电容阵列模块c4。所述第五三位可调电阻阵列模块r21的一端、第五电容c21的一端连接所述第二级rc无源滤波器ppf2的iip端，所述第六三位可调电阻阵列模块r22的一端、第六电容c22的一端连接所述第二级rc无源滤波器ppf2的iqp端，所述第七三位可调电阻阵列模块r23的一端、第七电容c23的一端连接所述第二级rc无源滤波器ppf2的iin端，所述第八三位可调电阻阵列模块r24的一端、第八电容c24的一端连接所述第二级rc无源滤波器ppf2的iqn端；所述第五三位可调电阻阵列模块r21的另一端、第八电容c24的另一端、第一可调电容阵列模块c1的一端连接与所述第二级rc无源滤波器ppf2的oip端连接，所述第五电容c21的另一端、第六三位可调电阻阵列模块r22的另一端、第二可调电容阵列模块c2的一端与所述第二级rc无源滤波器ppf2的oqp端连接，所述第六电容c22的另一端、第七三位可调电阻阵列模块r23的另一端、第三可调电容阵列模块c3的一端与所述第二级rc无源滤波器ppf2的oin端连接，所述第七电容c23的另一端、第八三位可调电阻阵列模块r24的另一端、第四可调电容阵列模块c4的一端与所述第二级rc无源滤波器ppf2的oqn端连接。所述第一可调电容阵列模块c1的另一端、第二可调电容阵列模块c2的另一端、第三可调电容阵列模块c3的另一端、第四可调电容阵列模块c4的另一端均接地；所述第一可调电容阵列模块c1、第二可调电容阵列模块c2、第三可调电容阵列模块c3、第四可调电容阵列模块c4完全相同。通过对可调电阻阵列的调节，可以实现不同谐振频率的选择。

下面以第一可调电容阵列c1电路结构为例，如图4所示，所述第一可调电容阵列模块c1包括：第九电容ck1、第十电容ck2、第十一电容ck3、第十二电容ck4和第一nmos管m1、第二nmos管m2、第三nmos管m3、第四nmos管m4；所述第九电容ck1、第十电容ck2、第十一电容ck3、第十二电容ck4的电容值呈双倍递增；所述第一nmos管m1、第二nmos管m2、第三nmos管m3、第四nmos管m4的长度相同，宽度呈双倍递增。所述第九电容ck1的一端、第十电容ck2的一端、第十一电容ck3的一端、第十二电容ck4的一端与所述第一可调电容阵列c1的一端连接，所述第一nmos管m1的源极s端、第二nmos管m2的源极s端、第三nmos管m3的源极s端、第四nmos管m4的源极s端与所述所述第一可调电容阵列c1的另一端连接；所述第九电容ck1的另一端与第一nmos管m1的漏极d端连接，所述第十电容ck2的另一端与第二nmos管m2的漏极d端连接，所述第十一电容ck3的另一端与第三nmos管m3的漏极d端连接，所述第十二电容ck4的另一端与第四nmos管m4的漏极d端连接；所述第一nmos管m1的栅极g端、第二nmos管m2的栅极g端、第三nmos管m3的栅极g端、第四nmos管m4的栅极g端连接控制字信号。nmos管用于开关作用；通过调节上述电容阵列，对4路输出相位误差进行校正，实现较为精确的90度相移。

如图5所示，为采用电感补偿高频增益的超宽带二阶多相滤波器的4路输出电压波形图。该超宽带二阶多相滤波器四路输出，即outip、outqp、outin、outqn的输出电压波形，outip与outin的输出电压相位相差180度，outqp、outqn的输出电压相位相差180度，outip、outqp的输出电压相位相差90度。4路正交信号后级连接放大器模块，对输出电压幅值进行提升，进而作为混频器的输入信号。

本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为发明的优选实例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。