【摘要】：近年來(lái),N通道濾波器被廣泛應(yīng)用于通信和無(wú)線電等多個(gè)領(lǐng)域。隨著模擬集成工藝的進(jìn)步和通信系統(tǒng)的發(fā)展,N通道濾波器受到廣泛的關(guān)注,其中心頻率由外部時(shí)鐘控制并具有動(dòng)態(tài)的可調(diào)范圍。從理論上講,N通道濾波器的調(diào)諧頻率不依賴于電路元件和尺寸,只與開關(guān)的頻率有關(guān),故具有非常寬的調(diào)諧范圍。這個(gè)優(yōu)點(diǎn)使得N通道濾波器在射頻接收機(jī)前端架構(gòu)的設(shè)計(jì)中有了新思路。本文旨在對(duì)高階級(jí)聯(lián)N通道濾波器的設(shè)計(jì)及基于伴隨網(wǎng)絡(luò)的分析方法進(jìn)行深入研究。首先,詳細(xì)分析了N通道濾波技術(shù)和伴隨網(wǎng)絡(luò)法的基礎(chǔ)理論。其次,詳細(xì)介紹了N通道濾波器的主要性能指標(biāo)及要求,并根據(jù)目前N通道濾波器存在損耗大、抑制低、噪聲高、調(diào)諧范圍窄等問(wèn)題,研究與設(shè)計(jì)了如下三款高階級(jí)聯(lián)N通道濾波器。最后,采用Matlab和Cadence軟件對(duì)所研究與設(shè)計(jì)的N通道濾波器進(jìn)行仿真驗(yàn)證。論文的主要工作和創(chuàng)新如下:(1)研究與設(shè)計(jì)了一款CMOS寬帶分布式可調(diào)N通道濾波器。電路中的MOS開關(guān)采用外部差分時(shí)鐘控制,在濾波過(guò)程中能很好地消除偶次諧波的干擾。所設(shè)計(jì)的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于搭建,運(yùn)用基于伴隨網(wǎng)絡(luò)的分析方法計(jì)算推導(dǎo)出該N通道濾波器的傳遞函數(shù),通過(guò)采用Matlab軟件仿真?zhèn)鬟f函數(shù)的結(jié)果與采用Cadence軟件仿真電路設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,對(duì)比結(jié)果顯示了該理論分析與仿真設(shè)計(jì)較好地吻合。在TSMC 0.18 um CMOS工藝下,當(dāng)電源電壓為1.2V時(shí),該濾波器的中心頻率可調(diào)范圍為0.4-1.6GHz,帶內(nèi)損耗約為34dB,帶外抑制高達(dá)72dB。(2)研究與設(shè)計(jì)了一款低損耗低噪聲寬調(diào)諧的高階級(jí)聯(lián)N通道濾波器。通過(guò)在傳統(tǒng)的一階N通道濾波器中引入串聯(lián)電感,并將其級(jí)聯(lián)的方法,得到了一款高階級(jí)聯(lián)N通道濾波器。引入的串聯(lián)電感與電容諧振,降低了濾波器的損耗和噪聲,拓展了中心頻率可調(diào)諧范圍。采用伴隨網(wǎng)絡(luò)法獲得了高階級(jí)聯(lián)N通道濾波器的傳遞函數(shù)。伴隨網(wǎng)絡(luò)法的采用大大簡(jiǎn)化了傳遞函數(shù)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過(guò)程。在TSMC 0.18 um CMOS工藝下的Cadence仿真結(jié)果表明了傳遞函數(shù)的正確性。Cadence仿真結(jié)果還表明,當(dāng)電源電壓為1.2V時(shí),高階級(jí)聯(lián)N通道濾波器中心頻率可調(diào)范圍為0.4-3.0GHz,帶內(nèi)損耗為11.6dB,噪聲系數(shù)為0.2-0.8dB。(3)研究與設(shè)計(jì)了一款改進(jìn)型高階差分N通道濾波器。該濾波器電路是在前兩款濾波器電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)得到的。電路中的MOS開關(guān)同樣采用外部差分時(shí)鐘控制,在濾波過(guò)程中能很好地消除偶次諧波的干擾。同時(shí),在輸入和輸出端口接入外加變壓器,保證了輸入輸出信號(hào)的阻抗匹配。運(yùn)用基于伴隨網(wǎng)絡(luò)的分析方法計(jì)算推導(dǎo)出該高階差分N通道濾波器的傳遞函數(shù)。在TSMC 0.18 um CMOS工藝下,當(dāng)電源電壓為1.2V時(shí),該濾波器的中心頻率可調(diào)范圍為0.2-3.0GHz,帶外抑制高于58dB,噪聲系數(shù)為4.6dB。這三款高階級(jí)聯(lián)N通道濾波器都實(shí)現(xiàn)了低損耗、低噪聲、高抑制、寬調(diào)諧等優(yōu)點(diǎn)。第二款濾波器是第一款濾波器的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì),第三款濾波器是前兩款濾波器的改進(jìn)。這三款高階級(jí)聯(lián)N通道濾波器都是基于伴隨網(wǎng)絡(luò)的分析方法進(jìn)行的理論研究,采用Matlab仿真軟件對(duì)其理論分析結(jié)果進(jìn)行仿真驗(yàn)證。都是在TSMC 0.18 um CMOS工藝下,采用Cadence仿真設(shè)計(jì)軟件對(duì)其電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和前后仿真驗(yàn)證。研究結(jié)果顯示了這三款高階級(jí)聯(lián)N通道濾波器的理論與設(shè)計(jì)較好地吻合,前后仿真較好地吻合,并且電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于搭建,適用于高性能的接收機(jī)中。
【學(xué)位授予單位】：廣西師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN713
【圖文】：

第 2 章 N 通道濾波器和伴隨網(wǎng)絡(luò)法的理論基礎(chǔ)成的變頻連續(xù)時(shí)間濾波器[19]。 OTA -C跨導(dǎo)調(diào)節(jié)范圍大，調(diào)，存在所需要的電源電壓高、OTA基本單元較多、集成電路功II是基于BIAMOS工藝的，價(jià)格較貴，成本和功耗難以滿足波器出現(xiàn)的一個(gè)重要問(wèn)題，即頻率越高，功耗消耗也越大。技術(shù)年代提出了 N 通道濾波器[20]。它由具有相同特性的 N 個(gè)單組成，每個(gè)通道由本地產(chǎn)生的 N 相非重疊多相時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)，其路類似。圖 2-1 為理想 4 通道濾波器的電路模型。圖 2-2 為3 為 4 通道濾波器的幅頻特性。

年代提出了 N 通道濾波器[20]。它由具有相同特性的 N 個(gè)單通組成，每個(gè)通道由本地產(chǎn)生的 N 相非重疊多相時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)，其效路類似。圖 2-1 為理想 4 通道濾波器的電路模型。圖 2-2 為-3 為 4 通道濾波器的幅頻特性。圖 2-1 理想 N 通道器的電路模型（N=4）

N通道濾波器的幅頻特性（N=4）

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張功先;;一個(gè)敏感度極低的單C有源二階濾波器[J];西北師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1987年03期

2 黃廣倫,傅金橋;用鈮酸鋰基片研制國(guó)產(chǎn)東芝型彩電濾波器[J];壓電與聲光;1988年05期

3 王建剛;基帶解調(diào)中FIR濾波器的通道復(fù)用[J];聲學(xué)與電子工程;1988年02期

4 顧宏林;;利用ARF綜合ACF的方法[J];貴州工學(xué)院學(xué)報(bào);1988年02期

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本文編號(hào)：2779345