專利名稱：寬帶集成數(shù)字可調(diào)濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及可調(diào)濾波器。
背景技術(shù)：
應(yīng)用于有線電視的機(jī)頂盒和其他應(yīng)用中的可調(diào)接收機(jī)接收具有許多信道的寬帶信號。這種可調(diào)接收機(jī)的功能是產(chǎn)生所需信道中的信號和抑制剩余信道的信號。在抑制不需要信道中的信號期間，可調(diào)接收機(jī)應(yīng)該充分地消除所有與不需要信道相關(guān)的信號，以便該接收機(jī)基本上輸出所需信道的信號。這些不需要的信號包括鏡像、諧波、亂真信號和其它不需要的信號。
在現(xiàn)有技術(shù)中，單變換和雙變換接收機(jī)都是已知的。在單變換接收機(jī)中，RF(射頻)信號被直接下變換到所需的頻率范圍，即變換到中頻(IF)或有時變換到基帶。在雙變換接收機(jī)中，使用兩種頻率變換。通常所選擇的信道在頻率上被上移到固定頻率，然后從所述頻率下移到固定IF頻率。在任一種情況下，為此目的而具有不同集成程度的各種電路都是已知的。然而，這種電路需要一種改變至少一個用于信道選擇目的的濾波器電路的信道選擇性的方式，正如其它的RF和許多其它電路一樣。


圖1顯示了現(xiàn)有技術(shù)中的一種典型可調(diào)接收機(jī)的方框圖；圖2顯示了依據(jù)本發(fā)明一個實施例的典型可調(diào)接收機(jī)的方框圖；圖3顯示了依據(jù)本發(fā)明另一實施例的典型跟蹤濾波器的示意圖；圖4顯示了依據(jù)本發(fā)明另一實施例的典型跟蹤濾波器的示意圖；圖5顯示了依據(jù)本發(fā)明另一實施例的典型開關(guān)電容器陣列(CSA)的示意圖；圖6顯示了依據(jù)本發(fā)明另一實施例的校準(zhǔn)跟蹤濾波器的典型方法的流程圖；圖7顯示了依據(jù)本發(fā)明另一實施例的對跟蹤濾波器進(jìn)行調(diào)諧的典型方法的流程圖；
圖8顯示了依據(jù)本發(fā)明另一實施例的校準(zhǔn)跟蹤濾波器的典型方法的流程圖；圖9顯示了依據(jù)本發(fā)明另一實施例的對.跟蹤濾波器進(jìn)行調(diào)諧的典型方法的流程圖；圖10顯示了一個描述典型二進(jìn)制碼的表，其對應(yīng)于與由跟蹤濾波器所覆蓋的所選擇信道相對應(yīng)的跟蹤濾波器的并聯(lián)和串聯(lián)電容器；圖11顯示了預(yù)選擇濾波器202的一個實施例的電路圖；圖12顯示了依據(jù)本發(fā)明的一個實施例的具有基帶輸出的典型可調(diào)接收機(jī)的方框圖；和圖13顯示了依據(jù)本發(fā)明的一個實施例的具有基帶數(shù)字輸出的典型可調(diào)接收機(jī)的方框圖。
圖14是集成電路的方框圖，該集成電路包括多個數(shù)字可編程電容器組和與之對應(yīng)的控制器。
具體實施例方式
本發(fā)明的可調(diào)濾波器對于在例如視頻調(diào)諧器的調(diào)諧器中的使用是理想的，并且相應(yīng)地將參照這種調(diào)諧器來公開優(yōu)選實施例。然而可以理解，所述可調(diào)濾波器以及可在可調(diào)電路中使用的集成電容器組也可以用在許多其它應(yīng)用中。
I.可調(diào)接收機(jī)設(shè)計圖2顯示了依據(jù)本發(fā)明一個實施例的典型可調(diào)接收機(jī)200的方框圖。可調(diào)接收機(jī)200包括預(yù)選擇濾波器202、具有可控增益的第一低噪聲放大器(LNA)204和相關(guān)的輸出功率監(jiān)視器設(shè)備206、一組可選擇的且數(shù)字的可調(diào)跟蹤濾波器208、第二LNA 210、諧波和鏡像抑制下變換級212、中頻(IF)陷波器214、第一IF放大器216、IF帶通濾波器(BPF)218、以及具有可控增益的第二IF放大器220。另外，可調(diào)接收機(jī)220包括合成器本地振蕩器(L.O.)、控制器224存儲器226、和控制與數(shù)據(jù)總線228。
更具體地說，預(yù)選擇濾波器202的一個實施例的細(xì)節(jié)如圖11所示。該電路包括兩個芯片上螺旋電感器L0和L1、兩個固定電容器C0和C1、兩個MOSFET開關(guān)SW1和SW2、以及二態(tài)(1位)數(shù)字可調(diào)電容器。到地的外部電感器連接到標(biāo)有“shunt_1_ext”的引腳。當(dāng)控制位“d”是高時，該電路作為高通濾波器，并且當(dāng)控制位變成低時，該電路作為UHF帶阻濾波器，或基本上作為低通濾波器。
使用預(yù)選擇濾波器202的原因是為了改進(jìn)可調(diào)接收機(jī)200的線性和對不需要信號的抑制特性。特別地，在這一級抑制特定頻帶顯著降低了在第一LNA 204的輸入上所接收的RF信號的功率電平，因此改進(jìn)了LNA 204和可調(diào)接收機(jī)200的其它下游元件的線性。可調(diào)接收機(jī)200對不需要信號的抑制特性依賴于該接收機(jī)的線性。因此，通過使用預(yù)選擇濾波器202來改進(jìn)接收機(jī)200的線性，可調(diào)接收機(jī)200對不需要信號的抑制特性也得到改進(jìn)。
預(yù)選擇濾波器202的下游是第一LNA 204，其提供用于可調(diào)接收機(jī)200的第一級信號放大。第一LNA 204和伴隨電路(也就是定向耦合器205、功率監(jiān)視器設(shè)備206、控制及數(shù)據(jù)總線228、控制器224、和存儲器226)被配置成保持第一LNA 204操作在特定線性規(guī)范內(nèi)。特別地，功率監(jiān)視器設(shè)備206是可選的并且可以不總是被包括在內(nèi)，其可以產(chǎn)生一個具有與在第一LNA 204的輸出上所接收的RF信號的功率電平相關(guān)的特性(例如振幅)的參數(shù)(例如電壓)。如果控制器224確定功率監(jiān)視器信號表明在第一LNA 204的輸出上的RF信號功率等于或大于預(yù)定的閾值，那么控制器224使第一LNA 204的增益減小，以便使該功率電平低于該預(yù)定閾值。此外，這個特征改進(jìn)可調(diào)接收機(jī)200的線性，并且從而改進(jìn)可調(diào)接收機(jī)200對不需要信號的抑制特性。
第一LNA 204的下游存在一組跟蹤濾波器208，其用來提供對鏡像、諧波、亂真信號和其他不需要信號的抑制。更具體地說，這組跟蹤濾波器208包括第一可控開關(guān)238，多個跟蹤濾波器240、242、244和246，以及第二可控開關(guān)250。第一可控開關(guān)238包括一個耦合到第一LNA 204的輸出的輸入，多個分別耦合到多個跟蹤濾波器240、242、244和246的輸出，以及一個可控輸入，該可控輸入用來接收來自控制及數(shù)據(jù)總線228的控制信號，該控制及數(shù)據(jù)總線控制在開關(guān)輸入和任何開關(guān)輸出之間的耦合。第二可控開關(guān)250包括多個耦合到跟蹤濾波器240、242、244和246的各自輸出的輸入，一個耦合到第二LNA 210的輸入的輸出，和一個可控輸入，該可控輸入接收來自控制及數(shù)據(jù)總線228的控制信號，該控制及數(shù)據(jù)總線控制在開關(guān)輸出和任一開關(guān)輸入之間的耦合。
跟蹤濾波器240、242、244和246各被配置成通過信道的不同子帶，并充分抑制信道的剩余不需要的子帶。例如，跟蹤濾波器240可以被配置成通過從50MHz擴(kuò)展到150MHz的頻率子帶之內(nèi)的信道，跟蹤濾波器242可以被配置成通過從150MHz擴(kuò)展到350MHz的頻率子帶之內(nèi)的信道，跟蹤濾波器244可以被配置成通過從350MHz擴(kuò)展到650MHz的頻率子帶之內(nèi)的信道，并且跟蹤濾波器246可以被配置成通過從650MHz擴(kuò)展到878MHz的頻率子帶之內(nèi)的信道。另外，在抑制相應(yīng)的鏡像信號、諧波、亂真信號和其他不需要的信號的同時，跟蹤濾波器240、242、244和246中的每一個可以是數(shù)字可調(diào)的，以便最優(yōu)地通過位于相應(yīng)頻率子帶內(nèi)的特定信道。例如，在充分地抑制位于頻率607MHz到613MHz內(nèi)的鏡像信號和位于697MHz到703MHz的預(yù)定信道外部的其他不需要的信號時，跟蹤濾波器246可以被數(shù)字調(diào)諧，以便最優(yōu)地通過以700MHz中心的6MHz寬的信道。另外，通過執(zhí)行對不需要的信號的抑制，跟蹤濾波器幫助減少下游元件的RF信號功率，以改進(jìn)接收機(jī)200的線性。在一些應(yīng)用中，可以使用更多和更少的跟蹤濾波器。
在存儲于存儲器226中的一個或多個軟件模塊的控制下，控制器224可以通過控制及數(shù)據(jù)總線228來控制第一和第二可控開關(guān)238和250，以便選擇性地將所需的跟蹤濾波器耦合在所接收的RF信號的路徑中。另外，在存儲于存儲器226之中的一個或多個軟件模塊的控制下，控制器224可以通過控制及數(shù)據(jù)總線228來數(shù)字地調(diào)諧所選擇的跟蹤濾波器242，以便在抑制位于所需信道外部的鏡像信號、諧波、亂真信號和其他不需要的信號的同時，最優(yōu)地通過所需信道中的信號。這可以在隨后關(guān)于依據(jù)本發(fā)明的特定跟蹤濾波器實現(xiàn)方式中更詳細(xì)地進(jìn)行討論。
這組跟蹤濾波器208的下游存在由第二LNA 210所提供的另外一級信號放大。第二LNA增加了所接收信號的功率電平，以用來補(bǔ)償在現(xiàn)有技術(shù)的跟蹤濾波器級中招致的損耗。另外，第二LNA 210進(jìn)一步將RF信號變換成差分RF信號，以用于接下來的下變換級。
第二LNA 210的下游存在下變換級212，其在進(jìn)一步抑制處于所需信道外部的鏡像、諧波、亂真信號和其它不需要的信號的同時，將所接收的RF信號變換成中頻(IF)信號。下變換級212包括六(6)個混頻器，每個混頻器具有一對耦合到第二LNA 210的差分輸出的輸入。所述六(6)個混頻器還具有分別接收本地振蕩器的不同相位的輸入。例如，混頻器252的輸入用來接收以零(0)度的相對相位循環(huán)的本地振蕩器信號，混頻器254的輸入用來接收以-45度的相對相位循環(huán)的本地振蕩器信號，混頻器256和258的各自的輸入用來接收以-90度的相對相位循環(huán)的本地振蕩器信號，混頻器260的輸入用來接收以-135度的相對相位循環(huán)的本地振蕩器信號，混頻器262的輸入用來接收以-180度的相對相位循環(huán)的本地振蕩器信號?；祛l器252、254和256的差分輸出耦合在一起，并且被施加到90度移相器264，該移相器的差分輸出耦合到求和設(shè)備266的第一輸入。混頻器258、260和262的差分輸出耦合在一起，并且被施加到求和設(shè)備266的第二輸入。作為選擇，該90度移相器264和求和設(shè)備266可以由多相位濾波器來代替。
在典型的傳統(tǒng)鏡像抑制混頻器中，使用兩個混頻器，它們都由本地振蕩器頻率來驅(qū)動，但是互相之間具有90度的相移。兩個混頻器都產(chǎn)生和頻與差頻分量的輸出，它們本身之間90度異相。然后，其中一個混頻器輸出被移相90度，并且將兩個輸出合并(相加)在一起?，F(xiàn)在，取決于該90度移相器的位置和方向的選擇，兩個混頻器輸出的和頻分量相加(相等并且彼此同相)并且差頻分量相減(相等并且彼此180度異相)，或者兩個混頻器輸出的差頻分量相加并且和頻分量相減，從而通過對應(yīng)的所需要的和頻或差頻，并且消除(顯著衰減)對應(yīng)的差頻或和頻。
在典型的混頻器中，信號不與正弦波相乘，而是與方波相乘。這就產(chǎn)生了所需頻帶的諧波，其對隨后電路的線性和范圍具有負(fù)面效應(yīng)。在圖2的鏡像抑制混頻器中，包括四個附加的混頻器，每個混頻器在所示的附加相移下操作。所述附加混頻器具有消除來自鏡像抑制混頻器輸出的某些諧波的效果，從而避免由所述諧波引起的問題。
下變換級212的下游存在IF陷波器214，該陷波器被提供用來消除由下變換級212所產(chǎn)生的不需要信號，用來減少在IF信號中的信道數(shù)目，并且用來減小IF信號的功率電平，以改進(jìn)下游各級的線性。IF陷波器214耦合跨越求和設(shè)備266的輸出處的差分信號。IF陷波器214包括一個串聯(lián)諧振電路，該串聯(lián)諧振電路耦合跨越求和設(shè)備266的輸出處的差分信號線。
IF陷波器214的下游存在由IF放大器216所提供的第一級IF信號放大，其用來補(bǔ)償在下變換級212中所招致的信號損耗，以及補(bǔ)償將會發(fā)生在隨后的IF濾波器級中的損耗。IF放大器216包括一雙分別耦合到求和設(shè)備266的差分信號輸出的差分信號輸入。IF放大器216還包括差分信號輸出。
第一IF放大器216的下游存在IF帶通濾波器(BPF)218，該帶通濾波器對可調(diào)接收機(jī)200執(zhí)行信道選擇濾波。IF BPF 218被配置成執(zhí)行對位于所選擇信道之外的不需要信號的高度抑制。
IF BPF 218的下游存在由第二IF放大器220所提供的第二級IF信號放大，其用來補(bǔ)償在由IF BPF 218對信號進(jìn)行濾波的過程中所招致的IF信號損耗。IF放大器220包括耦合到IF BPF 218的差分信號輸出上的差分信號輸入。所選擇信道的輸出IF信號被產(chǎn)生在IF放大器220的差分信號輸出上。IF放大器220進(jìn)一步包括耦合到控制及數(shù)據(jù)總線228的增益控制輸入，其用來控制IF放大器220的增益。這允許對IF放大器220的增益進(jìn)行控制，以便調(diào)節(jié)輸出IF信號的功率電平。
合成器本地振蕩器222產(chǎn)生由下變換級212所使用的具有適當(dāng)相位零(0)、-45、-90、-135和-180度的本地振蕩。在存儲于存儲器226中的一個或多個軟件模塊和外部控制器的控制下，控制器224可以通過控制及數(shù)據(jù)總線228來控制合成器本地振蕩器222，以便基于所選擇信道產(chǎn)生適當(dāng)?shù)念l率?？刂破?24從外部控制器接收指令，并且在存儲于存儲器226中的一個或多個軟件模塊的控制下執(zhí)行預(yù)定操作。
在操作中，控制器224可以從外部控制器接收指令，以用來調(diào)諧可調(diào)接收機(jī)200，從而接收特定信道。作為響應(yīng)，控制器224在存儲于存儲器226中的一個或多個軟件模塊的控制下發(fā)出指令，以設(shè)置在所接收RF信號的路徑上的預(yù)選擇濾波器202中的開關(guān)，從而選擇所需的信道帶。同樣作為響應(yīng)，控制器224在存儲于存儲器226中的一個或多個軟件模塊的控制下向開關(guān)238和250發(fā)出指令，以便將適當(dāng)?shù)母櫈V波器240、242、244和246耦合到所接收RF信號的路徑中。另外，在存儲于存儲器226中的一個或多個軟件模塊的控制下，控制器224在充分地抑制鏡像和其它不需要的信號的同時數(shù)字地調(diào)諧所選擇的跟蹤濾波器，以便最優(yōu)化地通過所選擇信道。此外，響應(yīng)于從外部控制器所接收到的信道選擇命令，控制器224在存儲于存儲器226中的一個或多個軟件模塊的控制下向合成器本地振蕩器222發(fā)出指令，以便為所選擇的信道產(chǎn)生具有適當(dāng)頻率和相位的本地振蕩信號。
另外，控制器224還可以接收來自外部控制器的命令，以調(diào)節(jié)第一LNA 204和第二IF放大器220的增益。例如，功率監(jiān)視器設(shè)備206的輸出可以被直接提供給外部控制器，或通過控制器224和控制及數(shù)據(jù)總線228提供給外部控制器。如果功率監(jiān)視器設(shè)備206的輸出表明在第一LNA 204的輸出處的RF信號的功率電平等于或大于一個預(yù)定閾值，那么外部控制器可以發(fā)送一個命令給控制器224，以便降低第一LNA 204的增益。作為響應(yīng)，控制器224在存儲于存儲器226中的一個或多個軟件模塊的控制下通過控制及數(shù)據(jù)總線228向第一LNA 204發(fā)出指令，以便降低它的增益，以使得在第一LNA 204的輸出處的RF信號的功率電平低于該預(yù)定閾值。
類似地，如果外部控制器判斷IF輸出信號的功率電平不在規(guī)范之內(nèi)，則外部控制器向控制器224發(fā)出命令，以便調(diào)節(jié)第二IF放大器220的增益。作為響應(yīng)，控制器224在存儲于存儲器226中的一個或多個軟件模塊的控制下通過控制及數(shù)據(jù)總線228向第二IF放大器204發(fā)出指令，以便調(diào)節(jié)它的增益，以使得輸出IF信號的功率電平在規(guī)范之內(nèi)。
II.跟蹤濾波器設(shè)計圖3顯示了依據(jù)本發(fā)明另一個實施例的典型跟蹤濾波器300的示意圖。跟蹤濾波器300是跟蹤濾波器的一個例子，該跟蹤濾波器可以用作可調(diào)接收機(jī)200中的跟蹤濾波器240、242、244和246中的任何一個。典型的跟蹤濾波器300是一個諧振器形式的濾波器。它包括在濾波器300的輸入端和輸出端之間串聯(lián)連接的電容器Cseries和電感器Lseries。跟蹤濾波器300進(jìn)一步包括一個電容器Cparallel，該電容器Cparallel與串聯(lián)連接的電容器Cseries和電感器Lseries并聯(lián)。另外，跟蹤濾波器300包括在輸入端和接地端之間連接的第一旁路電容器Cshunt1和在輸出端和接地端之間連接的第二旁路電容器Cshunt2。
串聯(lián)電容器Cseries和并聯(lián)電容器Cparallel都是可變的，也就是說，可以選擇它們的電容。如稍后將被更詳細(xì)描述的那樣，該串聯(lián)和并聯(lián)電容器各使用開關(guān)電容器陣列，以用于設(shè)置電容器所需要的電容。串聯(lián)電容器Cseries用來設(shè)置通帶的頻率響應(yīng)，也就是所選擇的信道。按照慣例，希望將用于通帶的跟蹤濾波器的插入損耗最小化并將返回?fù)p耗最大化。并聯(lián)電容器Cparallel設(shè)置鏡像帶的頻率響應(yīng)。按照慣例，希望將用于鏡像帶的跟蹤濾波器的插入損耗最大化。
圖4顯示了依據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的典型跟蹤濾波器400的原理圖。跟蹤濾波器400與跟蹤濾波器300相類似，除了該濾波器400包括作為第一諧振器的鏡像并具有共有的Cshunt2的附加諧振器。更具體地說，跟蹤濾波器400包括在輸入節(jié)點和中間節(jié)點之間串聯(lián)連接的第一串聯(lián)電容器Cserises和第一串聯(lián)電感器Lseries。跟蹤濾波器400進(jìn)一步包括在輸入節(jié)點和中間節(jié)點之間連接的第一并聯(lián)電容器Cparallel，也就是說，第一并聯(lián)電容器Cparallel與第一串聯(lián)電容器Cseries和第一串聯(lián)電感器Lseries并聯(lián)連接。
另外，跟蹤濾波器400進(jìn)一步包括在中間節(jié)點和輸出節(jié)點之間串聯(lián)連接的第二串聯(lián)電感器Lseries和第二串聯(lián)電容器Cseries。跟蹤濾波器400還包括在中間節(jié)點和輸出節(jié)點之間連接的第二并聯(lián)電容器Cparallel，也就是說，第二并聯(lián)電容器Cparallel與第二串聯(lián)電容器Cseries和第二串聯(lián)電感器Lseries并聯(lián)連接。跟蹤濾波器400進(jìn)一步包括在輸入端和接地端之間連接的輸入旁路電容器Cshunt1、在中間節(jié)點和接地端之間連接的中間旁路電容器Cshunt2、和在輸出端和接地端之間連接的輸出旁路電容器Cshunt1。
類似于跟蹤濾波器300，第一和第二串聯(lián)電容器Cseries與第一和第二并聯(lián)電容器Cparallel是可變的，也就是說，可以選擇它們的電容。如稍后將更詳細(xì)描述的那樣，每個串聯(lián)和并聯(lián)電容器使用開關(guān)電容器陣列，以用于設(shè)置電容器所需要的電容。第一和第二串聯(lián)電容器Cseries用于設(shè)置通帶的頻率響應(yīng)，也就是所選擇的信道。按照慣例，希望將用于通帶的跟蹤濾波器的插入損耗最小化并將返回?fù)p耗最大化。并聯(lián)電容器Cparallel設(shè)置鏡像帶的頻率響應(yīng)。按照慣例，希望將用于鏡像帶的跟蹤濾波器的插入損耗最大化。
圖5顯示了依據(jù)本發(fā)明另一個實施例的典型開關(guān)電容器陣列(CSA)的示意圖。正如以上所描述的那樣，CSA 500可以被用作跟蹤濾波器300和400的串聯(lián)和并聯(lián)電容器。典型的開關(guān)電容器陣列500是六(6)位二進(jìn)制加權(quán)CSA。因此，CSA 500包括六(6)個可選擇電容器組502-0至502-5，它們互相并聯(lián)耦合并且跨接公共節(jié)點A和B?？蛇x擇電容器組502-0至502-5可以分別由選擇線D0-5進(jìn)行選擇。
每個電容器組包括從節(jié)點A延伸到節(jié)點B的串聯(lián)路徑，其中包括第一電容器、例如場效應(yīng)晶體管(FET)Q的開關(guān)設(shè)備和第二電容器。例如，電容器組502-0的串聯(lián)路徑包括第一電容器C、FET Q的溝道和第二電容器C；電容器組502-1的串聯(lián)路徑包括第一電容器2C、FET Q的溝道和第二電容器2C；電容器組502-2的串聯(lián)路徑包括第一電容器4C、FET Q的溝道和第二電容器4C；電容器組502-3的串聯(lián)路徑包括第一電容器8C、FET Q的溝道和第二電容器8C；電容器組502-4的串聯(lián)路徑包括第一電容器16C、FET Q的溝道和第二電容器16C；電容器組502-5的串聯(lián)路徑包括第一電容器32C、FET Q的溝道和第二電容器32C。電容器組502-0至502-5的FET的柵極通過電阻R分別耦合到選擇線D0-5上。電容器組502-0至502-5的FET的源極和漏極通過電阻R和反相器I分別耦合到選擇線D0-5上。
在操作中，當(dāng)要選擇所需要的電容器組的時候，在相應(yīng)的選擇線上的信號被驅(qū)動成邏輯高狀態(tài)(例如+3伏)。相應(yīng)地，在FET柵極上的電壓也近似為邏輯高電平。相應(yīng)的反相器I響應(yīng)于被驅(qū)動成邏輯高狀態(tài)的相應(yīng)選擇線而產(chǎn)生邏輯低狀態(tài)(例如0伏)。這導(dǎo)致在相應(yīng)FET的漏極和源極上出現(xiàn)邏輯低電壓(例如0伏)。在FET的漏極和源極上的低邏輯電壓(例如0伏)和在FET的柵極上的高邏輯電壓(例如+3伏)使得FET處于低阻抗模式中，因此在節(jié)點A和B之間電連接串聯(lián)的第一和第二電容器，從而啟用相應(yīng)的電容器組。
當(dāng)要取消選定所需要的電容器組的時候，在相應(yīng)的選擇線上的信號被驅(qū)動成邏輯低狀態(tài)(例如+0伏)。相應(yīng)地，在FET柵極上的電壓也近似為邏輯低電平。相應(yīng)的反相器I響應(yīng)于被驅(qū)動成邏輯低狀態(tài)的相應(yīng)選擇線而產(chǎn)生邏輯高狀態(tài)(例如+3伏)。這導(dǎo)致在相應(yīng)FET的漏極和源極上出現(xiàn)邏輯高電壓(例如+3伏)。在FET的漏極和源極上的高邏輯電壓(例如+3伏)和在FET的柵極上的低邏輯電壓(例如+0伏)使得FET具有高阻抗和低電容，因此在節(jié)點A和B之間電隔離串聯(lián)的第一和第二電容器，從而禁用相應(yīng)的電容器組。
典型的CSA 500中的電容器組502-0至502-5提供一個可選擇的二進(jìn)制加權(quán)電容。例如，當(dāng)選擇電容器組502-0時，在節(jié)點A和B之間提供大約1/2C的有效電容，當(dāng)選擇電容器組502-1時，在節(jié)點A和B之間提供大約C的有效電容，當(dāng)選擇電容器組502-2時，在節(jié)點A和B之間提供大約2C的有效電容，當(dāng)選擇電容器組502-3時，在節(jié)點A和B之間提供大約4C的有效電容，當(dāng)選擇電容器組502-4時，在節(jié)點A和B之間提供大約8C的有效電容，當(dāng)選擇電容器組502-5時，在節(jié)點A和B之間提供大約16C的有效電容。因此，由CSA 500提供的總體電容取決于所選擇的電容器組502-0至502-5的獨(dú)特組合。
III.校準(zhǔn)和調(diào)諧跟蹤濾波器的方法正如在章節(jié)I中針對可調(diào)接收機(jī)200的設(shè)計所討論的那樣，跟蹤濾波器可以用來以最小的插入損耗通過所需要的信道中的信號，并且以最大的插入損耗抑制在鏡像帶中的信號。另外，由于跟蹤濾波器覆蓋由多個信道所組成的子帶，所述跟蹤濾波器是電子可調(diào)諧的，以便最小化所需要信道的插入損耗并最大化所需要信道的返回?fù)p耗，同時最大化鏡像帶的插入損耗。正如在章節(jié)II中針對跟蹤濾波器的設(shè)計所討論的那樣，在跟蹤濾波器中采用CSA來電子調(diào)節(jié)串聯(lián)和并聯(lián)電容器的電容，以便對于所選擇信道帶和鏡像帶獲得所需要的頻率響應(yīng)。為了到達(dá)這些目的，以下描述了校準(zhǔn)和調(diào)諧跟蹤濾波器的獨(dú)特方法。
圖6顯示了依據(jù)本發(fā)明另一個實施例的典型的校準(zhǔn)跟蹤濾波器的方法600的流程圖。依據(jù)方法600，在相應(yīng)的子帶的最低頻率信道上，測量跟蹤濾波器的通帶和鏡像帶的頻率響應(yīng)(塊602)。然后，相應(yīng)于跟蹤濾波器的并聯(lián)和串聯(lián)電容器的選擇線上的代碼被調(diào)節(jié)，以對濾波器進(jìn)行最優(yōu)化，從而提供跟蹤濾波器的通帶和鏡像帶的所需要的規(guī)范(塊604)。例如，對于以570MHz為中心的最低頻率信道，所述代碼可以分別是二進(jìn)制27和二進(jìn)制63(參考圖10)。在一個優(yōu)選實施例中，確定額定代碼或最大可能代碼，并且將該IC的最優(yōu)代碼和額定代碼之間的差值寫入可調(diào)接收機(jī)200的存儲器226中，以便由控制器224用在調(diào)諧跟蹤濾波器的過程中(塊606)。
在相應(yīng)于最低頻率信道的代碼被確定之后，在相應(yīng)子帶的最高頻率信道上測量跟蹤濾波器的通帶和鏡像帶的頻率響應(yīng)(塊608)。然后，相應(yīng)于跟蹤濾波器的并聯(lián)和串聯(lián)電容器的選擇線上的代碼被調(diào)節(jié)，以對濾波器進(jìn)行最優(yōu)化，從而提供跟蹤濾波器的通帶和鏡像帶的所需要的規(guī)范(塊610)。例如，對于以820MHz為中心的最高頻率信道，所述代碼可以分別是二進(jìn)制4和二進(jìn)制1(參考圖10)。在該優(yōu)選實施例中，在確定所述代碼之后，將該IC的最優(yōu)代碼和額定代碼之間的差值寫入可調(diào)接收機(jī)200的存儲器226中，以便由控制器224用在調(diào)諧跟蹤濾波器的過程中(塊612)。
圖7顯示了依據(jù)本發(fā)明另一個實施例的典型的調(diào)諧跟蹤濾波器的方法700的流程圖。依據(jù)方法700，控制器224從外部控制器接收命令，以便將接收機(jī)調(diào)諧到所選擇的信道(塊702)。然后控制器224確定哪個跟蹤濾波器240、242，244或246覆蓋所選擇的信道，并且指示開關(guān)238和250把所選擇的跟蹤濾波器耦合在所接收RF信號的路徑中(塊704)。然后，控制器224執(zhí)行適當(dāng)?shù)?可能非線性)插值，以確定用于相應(yīng)的跟蹤濾波器的并聯(lián)電容器的代碼(塊706)。
然后，控制器224執(zhí)行另外一個預(yù)定(可能非線性)插值，以確定用于相應(yīng)的跟蹤濾波器的串聯(lián)電容器中的代碼(塊708)。在控制器224確定了用于并聯(lián)和串聯(lián)電容器的代碼之后，控制器224通過控制及數(shù)據(jù)總線228將代碼發(fā)送給相應(yīng)的跟蹤濾波器(塊710)。
圖8顯示了依據(jù)本發(fā)明另一實施例的校準(zhǔn)跟蹤濾波器的典型方法800的流程圖。依據(jù)方法800，在所選擇信道上測量跟蹤濾波器的通帶和鏡像帶的頻率響應(yīng)(塊802)。然后，調(diào)節(jié)對應(yīng)于串聯(lián)和并聯(lián)電容器的選擇線上的代碼，以便對于所選擇信道的跟蹤濾波器的通帶和鏡像帶獲得所需要的頻率響應(yīng)(塊804)。然后所述代碼被以查找表結(jié)構(gòu)或類似結(jié)構(gòu)寫入存儲器226中，以便由控制器224用在調(diào)諧相應(yīng)的跟蹤濾波器的過程中(塊806)。在此時，確定對應(yīng)于由相應(yīng)的跟蹤濾波器所覆蓋的所有信道的代碼是否已經(jīng)被確定(塊808)。如果所述代碼尚未被確定，那么將所選擇的信道改變到一個其中代碼還未被確定的信道(塊810)，并且方法800返回到塊802。否則，校準(zhǔn)跟蹤濾波器的方法800完成。
圖9顯示了依據(jù)本發(fā)明另一實施例的調(diào)諧跟蹤濾波器的典型方法的流程圖。依據(jù)方法900，控制器224從外部控制器接收命令，以便將接收機(jī)調(diào)諧到所選擇的信道(塊902)。然后控制器224確定哪個跟蹤濾波器240、242、244或246覆蓋所選擇的信道，并且指示開關(guān)238和250把所述跟蹤濾波器耦合在所接收RF信號的路徑中(塊904)。然后，控制器224在存儲于存儲器226中的表狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(參考圖10)中執(zhí)行查找，并且讀取對應(yīng)于并聯(lián)和串聯(lián)電容器的相應(yīng)代碼(塊906)。參考圖10，例如，如果所選擇的信道以760MHz為中心，那么控制器224僅僅讀取與該信道相關(guān)的二進(jìn)制代碼，例如用于并聯(lián)電容器的二進(jìn)制代碼10和用于串聯(lián)電容器的二進(jìn)制代碼6。在這些代碼被讀取之后，控制器224通過控制及數(shù)據(jù)總線228將它們發(fā)送給跟蹤濾波器(塊908)。
現(xiàn)在參考圖12，可以看到本發(fā)明另一個可選實施例。這個實施例除了低噪聲放大器210的輸出被直接變換到基帶之外，基本上與圖2中的實施例相同。因為被變換到基帶，所以不需要考慮鏡像頻率，因此可以使用簡單的I-Q解調(diào)器或變換器。本地振蕩器276提供用于混頻器272和274的參考，由通過總線228控制的合成器270來驅(qū)動本地振蕩器276，兩個混頻器272和274由本地振蕩器彼此90度異相地驅(qū)動，從而提供同相和正交輸出。這些輸出由放大器278和280來放大并由低通濾波器282和284來濾波，以通過可變增益放大器286和288來提供I和Q輸出。作為選擇，混頻器272和274可以是關(guān)于圖2實施例中所描述的普通類型的諧波抑制混頻器。
圖13中顯示了更進(jìn)一步的實施例。這個實施例與圖12中的實施例非常類似，不過基帶信號被提供作為數(shù)字輸出。因此，在這個實施例中，可變增益放大器286和288的輸出被提供給1位Sigma-delta(∑-Δ)變換器或調(diào)制器290和292，并且各自由LVDS接口294和296變換到低電壓差分信號。在這個實施例中，Sigma-delta(∑-Δ)調(diào)制器提供用于可變增益放大器286和288的自動增益控制信號。本地振蕩器296還提供用于低電壓數(shù)字信號輸出的定時參考。作為選擇，可以采用其它的模數(shù)變換技術(shù)，舉例來說，例如用流水線式模數(shù)轉(zhuǎn)換器代替Sigma-delta(∑-Δ)變換器290和292。
通常來說，可調(diào)濾波器可以使用所有的分立電感器，例如表面安裝電感器和/或在印刷電路板上印制的電感器。這樣，對這種濾波器的調(diào)諧可以通過使用在數(shù)字控制下可切換的集成電容器組來有利地進(jìn)行。圖14是這種集成電路的方框圖。m+1個電容器組CSA0至CSAm可以各自依據(jù)圖5，每個組具有二進(jìn)制遞進(jìn)的n+1個電容，并且可單獨(dú)地切換到m+1個電容器組輸出A0、B0至Am、Bm中的對應(yīng)的一個。該控制可以簡單地是移位寄存器，其中可以將控制字串行加載到該移位寄存器中，其中每一位控制一個對應(yīng)的電容器開關(guān)。該控制還可以采用其它的形式，舉例來說，例如圖2、12和13中的電路，其中包括控制器和存儲器。為了減少引腳數(shù)，到控制器的串行接口仍然優(yōu)于并行接口，但是所述控制器和存儲器允許存儲校準(zhǔn)數(shù)據(jù)與控制字，從而控制器可以接收多個預(yù)定控制字當(dāng)中的任一個，并且響應(yīng)于每個控制字和對應(yīng)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)來控制電容器開關(guān)。
電容器組CSA0至CSAm還可以采用其它的形式。舉例來說，參考圖5和14，每個電容器組可以包括二進(jìn)制遞進(jìn)的n+1個電容值，每個電容值包括一個與MOS開關(guān)串聯(lián)的單個電容器，對應(yīng)于每個組的每個串聯(lián)組合耦合到各自的A和B線。此外，在某些能使用這種普通類型的數(shù)字可編程集成電容器組的電路中，至少某些電容器具有公共引線，典型地是電路接地。因此至少某些(或許一半數(shù)目的)電容器組可以具有公共引線A或B。
本發(fā)明的數(shù)字可調(diào)濾波器的集成程度可以按需要來改變。舉例來說，一個或多個電感器可以是表面安裝電感器，其余的數(shù)字可調(diào)濾波器電路合并在單個集成電路的一部分中或者作為單個集成電路的一部分。類似地，雖然圖5中的開關(guān)電容器陣列的電容器在電路中可以單獨(dú)或并行切換，但是也可以使用允許串行切換電容器的開關(guān)電容器陣列。數(shù)字可調(diào)濾波器的一個或多個電感器可以被實現(xiàn)為LGA(焊盤柵格陣列)封裝上的印刷電感器，而另一個電感器或多個其它電感器則可以在芯片上實現(xiàn)，以使得單獨(dú)的或作為較大集成電路的一部分的整個數(shù)字可調(diào)濾波器被提供在單個塑料封裝內(nèi)。類似地，一個或多個電感器可以是印刷電路板上的印刷電感器，并且一個或多個電感器可以是附著在印刷電路板上的表面安裝電感器，其余的數(shù)字可調(diào)濾波器電路則合并在單個集成電路中。
在以上的說明書中，已經(jīng)參考具體的實施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述。然而很顯然，可以在不脫離本發(fā)明較寬的精神和范圍的情況下進(jìn)行各種各樣的變化和改變。因此，說明書和附圖被認(rèn)為是說明性的而不是限制性的。
權(quán)利要求
1.在一個可調(diào)接收機(jī)中，其改進(jìn)包括濾波器電路，其具有由該濾波器電路中的至少一個預(yù)定類型的無源電路元件的值來確定的頻率響應(yīng)；預(yù)定類型的多個電路元件；多個開關(guān)，每一個開關(guān)與各自的電路元件相關(guān)，用于將各自的電路元件切換到該濾波器電路中，以改變該濾波器電路的頻率響應(yīng)；數(shù)字接口，其響應(yīng)于數(shù)字輸入信號來控制所述多個開關(guān)；所述預(yù)定類型的多個電路元件、多個開關(guān)和數(shù)字接口被合并在單個集成電路中。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字可調(diào)濾波器，其中所述數(shù)字接口可以單獨(dú)地、相互并行或串行地將所述多個電路元件中的任一個耦合到該濾波器電路中。
3.如權(quán)利要求2所述的數(shù)字可調(diào)濾波器，其中所述多個電路元件的值以二進(jìn)制遞進(jìn)。
4.如權(quán)利要求3所述的數(shù)字可調(diào)濾波器，其中所述電路元件是電容。
5.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字可調(diào)濾波器，其中所述數(shù)字接口包括變換電路，所述變換電路響應(yīng)于數(shù)字輸入信號而將所述數(shù)字輸入信號變換成開關(guān)控制信號。
6.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字可調(diào)濾波器，其中所述數(shù)字接口包括變換電路，所述變換電路響應(yīng)于數(shù)字輸入信號、依據(jù)對該數(shù)字可調(diào)濾波器的預(yù)定校準(zhǔn)而將所述數(shù)字輸入信號變換成開關(guān)控制信號。
7.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字可調(diào)濾波器，其中該濾波器電路包括至少一個諧振器。
8.如權(quán)利要求7所述的數(shù)字可調(diào)濾波器，其中該諧振器包括電感器—電容網(wǎng)絡(luò)。
9.如權(quán)利要求8所述的數(shù)字可調(diào)濾波器，其中所述電路元件是電容。
10.如權(quán)利要求9所述的數(shù)字可調(diào)濾波器，其中所述多個電路元件的值以二進(jìn)制遞進(jìn)。
11.如權(quán)利要求8所述的數(shù)字可調(diào)濾波器，其中包括一個或多個電感器的數(shù)字可調(diào)濾波器電路被合并在單個集成電路中。
12.如權(quán)利要求8所述的數(shù)字可調(diào)濾波器，其中一個或多個電感器是印刷電路板上的印刷電感器。
13.如權(quán)利要求12所述的數(shù)字可調(diào)濾波器，其中該印刷電路板是焊盤柵格陣列(LGA)。
14.如權(quán)利要求8所述的數(shù)字可調(diào)濾波器，其中一個或多個電感器是表面安裝電感器，并且其余的數(shù)字可調(diào)濾波器電路被合并在單個集成電路中。
15.如權(quán)利要求8所述的數(shù)字可調(diào)濾波器，其中一個或多個電感器是印刷電路板上的印刷電感器，并且一個或多個電感器是附著在所述印刷電路板上的表面安裝電感器，并且其余的數(shù)字可調(diào)濾波器電路被合并在單個集成電路中。
16.如權(quán)利要求15所述的數(shù)字可調(diào)濾波器，其中該印刷電路板是焊盤柵格陣列(LGA)。
17.一種數(shù)字可調(diào)濾波器，包括具有電感—電容網(wǎng)絡(luò)的濾波器電路，該濾波器電路具有由該濾波器電路中的至少一個電容性元件的值來確定的頻率響應(yīng)；多個電容性元件；多個開關(guān)，每一個開關(guān)與各自的電容性元件相關(guān)，以用于將各自的電容性元件切換到該濾波器電路中，從而改變該濾波器電路的頻率響應(yīng)；數(shù)字接口，其響應(yīng)于數(shù)字輸入信號來控制所述多個開關(guān)；該濾波器電路、預(yù)定類型的多個電容性元件、多個開關(guān)和數(shù)字接口被合并在單個集成電路中。
18.如權(quán)利要求17所述的數(shù)字可調(diào)濾波器，其中所述數(shù)字接口可以單獨(dú)地、相互并行或串行地將所述多個電容性元件中的任一個耦合到該濾波器電路中。
19.如權(quán)利要求18所述的數(shù)字可調(diào)濾波器，其中所述多個電容性元件的值以二進(jìn)制遞進(jìn)。
20.如權(quán)利要求17所述的數(shù)字可調(diào)濾波器，其中所述數(shù)字接口包括變換電路，所述變換電路響應(yīng)于數(shù)字輸入信號而將所述數(shù)字輸入信號變換成開關(guān)控制信號。
21.如權(quán)利要求17所述的數(shù)字可調(diào)濾波器，其中所述數(shù)字接口包括變換電路，所述變換電路響應(yīng)于數(shù)字輸入信號、依據(jù)對該數(shù)字可調(diào)濾波器的預(yù)定校準(zhǔn)而將所述數(shù)字輸入信號變換成開關(guān)控制信號。
22.如權(quán)利要求17所述的數(shù)字可調(diào)濾波器，其中所述電感包括在印刷電路板上的一個或多個印刷電感器。
23.如權(quán)利要求17所述的數(shù)字可調(diào)濾波器，其中所述電感包括在印刷電路板上的一個或多個印刷電感器，以及附著在所述印刷電路板上的一個或多個表面安裝電感器。
24.如權(quán)利要求23所述的數(shù)字可調(diào)濾波器，其中該印刷電路板是焊盤柵格陣列(LGA)。
25.一種用于校準(zhǔn)用在接收機(jī)中的數(shù)字可調(diào)濾波器的方法，該方法包括調(diào)節(jié)與所述數(shù)字可調(diào)濾波器相關(guān)的多個數(shù)字控制代碼；對于各個數(shù)字控制代碼測量所述數(shù)字可調(diào)濾波器的頻率響應(yīng)；利用第二組數(shù)字代碼來表征所述數(shù)字可調(diào)濾波器的頻率響應(yīng)；以及在存儲器中存儲所述第二組代碼。
26.如權(quán)利要求25所述的校準(zhǔn)數(shù)字可調(diào)濾波器的方法，其中所述頻率響應(yīng)包括通帶和阻帶，在通帶中通過與所需信號相關(guān)的頻率，而在阻帶中則衰減與不需要的信號相關(guān)的頻率。
27.如權(quán)利要求26所述的校準(zhǔn)數(shù)字可調(diào)濾波器的方法，其中所述阻帶衰減與所述所需信號的鏡像信號相關(guān)的頻率。
28.如權(quán)利要求26所述的校準(zhǔn)數(shù)字可調(diào)濾波器的方法，其中所述數(shù)字可調(diào)濾波器包括一個或多個數(shù)字可調(diào)濾波器諧振器。
29.如權(quán)利要求28所述的校準(zhǔn)數(shù)字可調(diào)濾波器的方法，其中所述數(shù)字可調(diào)濾波器諧振器包括一個或多個數(shù)字可調(diào)濾波器LC網(wǎng)絡(luò)。
30.如權(quán)利要求29所述的校準(zhǔn)數(shù)字可調(diào)濾波器的方法，其中所述數(shù)字可調(diào)濾波器LC網(wǎng)絡(luò)是在單片集成電路上實現(xiàn)的。
31.如權(quán)利要求29所述的校準(zhǔn)數(shù)字可調(diào)濾波器的方法，其中所述數(shù)字可調(diào)濾波器LC網(wǎng)絡(luò)包括固定值電感器和數(shù)字受控電容器的網(wǎng)絡(luò)。
32.如權(quán)利要求31所述的校準(zhǔn)數(shù)字可調(diào)濾波器的方法，其中所述固定值電感器和數(shù)字受控電容器的網(wǎng)絡(luò)是在單片集成電路上實現(xiàn)的。
33.如權(quán)利要求31所述的校準(zhǔn)數(shù)字可調(diào)濾波器的方法，其中所述固定值電感器和數(shù)字受控電容器的網(wǎng)絡(luò)包括在單片集成電路上實現(xiàn)的數(shù)字受控電容器和所述單片集成電路外部的電感器。
34.如權(quán)利要求25所述的校準(zhǔn)數(shù)字可調(diào)濾波器的方法，其中所述第二組代碼被存儲于集成電路上的存儲器中，所述數(shù)字可調(diào)濾波器位于該集成電路中。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其中第二組代碼當(dāng)中的每一個由各個數(shù)字控制代碼當(dāng)中的對應(yīng)的一個來訪問。
36.為了在數(shù)字可調(diào)電路中使用，其改進(jìn)包括集成電路，具有多個電容器組，每個電容器組具有多個電容器，這些電容器具有二進(jìn)制遞進(jìn)的電容；多個開關(guān)，其耦合到每個電容器組，所述多個開關(guān)當(dāng)中的每一個是可控制的，以便將對應(yīng)的電容器組中的一個或多個電容器并行切換到另一個電路中；以及控制電路，其被耦合來接收控制信息，并且響應(yīng)于該控制信息來控制所述多個開關(guān)。
37.如權(quán)利要求36所述的改進(jìn)，其中所述開關(guān)是FET開關(guān)。
38.如權(quán)利要求36所述的改進(jìn)，其中所述控制包括移位寄存器，該移位寄存器被耦合來串行接收并存儲開關(guān)控制字，并且通過該控制字的對應(yīng)位來控制每個開關(guān)。
39.如權(quán)利要求36所述的改進(jìn)，其中該控制包括控制器和存儲器。
40.如權(quán)利要求39所述的改進(jìn)，其中該控制器被耦合來接收開關(guān)控制字并且響應(yīng)于該開關(guān)控制字來控制每個開關(guān)，該存儲器被耦合到該控制器以用來存儲由該控制器所接收的開關(guān)控制字。
41.如權(quán)利要求40所述的改進(jìn)，其中該控制被耦合來串行接收開關(guān)控制字。
42.如權(quán)利要求39所述的改進(jìn)，其中該控制器被耦合來接收校準(zhǔn)信息并將該校準(zhǔn)信息存儲在該存儲器中，該控制器還被耦合來接收多個預(yù)定控制字當(dāng)中的任一個，每個預(yù)定控制字與將被切換到另一個電路中的對應(yīng)的一組電容值相關(guān)，并且該控制器還被耦合來使用存儲在存儲器中的校準(zhǔn)信息來控制所述開關(guān)，從而獲得與所接收的每個預(yù)定控制字相關(guān)的電容值。
43.如權(quán)利要求42所述的改進(jìn)，其中該控制被耦合來串行接收開關(guān)控制字。
全文摘要
公開了一種可調(diào)接收機(jī)，其包括多個選擇濾波器，用來執(zhí)行初始的頻帶選擇；可變增益低噪聲放大器(LNA)，其增益被控制以防止其輸出功率電平超過一個預(yù)定功率閾值；多個數(shù)字可調(diào)跟蹤濾波器，用來通過在所選擇信道內(nèi)的信號并抑制在相應(yīng)鏡像帶中的信號；第二LNA，用來進(jìn)一步放大所接收的RF信號并且產(chǎn)生差分信號輸出；下變換級，其在抑制鏡像帶中的信號的同時將所接收的RF信號變換成IF信號；IF陷波器，用來進(jìn)一步抑制出現(xiàn)在下變換級的輸出處的不需要的信號；IF放大器，用來放大IF信號從而補(bǔ)償損耗；IF濾波器，用來提供信道選擇并且抑制不需要的信號；以及可變增益IF放大器，用來放大IF信號并且將其功率電平保持在規(guī)范之內(nèi)。
文檔編號H03J3/06GK1871767SQ200480030853
公開日2006年11月29日 申請日期2004年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月20日
發(fā)明者M·G·維特, J·D·比爾克蘭德 申請人:馬克西姆綜合產(chǎn)品公司