多模多频有源RC复数滤波器的设计

论文总字数：24503字

摘 要

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摘要

随着集成电路工艺和无线通信技术的高速发展，人们对高集成度、低功耗、低成本的无线接收发机的要求越来越高。而滤波器作为无线接收发机的重要模块之一，它的性能好坏直接影响着无线接收发机的性能，因此，对于滤波器的设计也显得愈发重要。

在当前滤波器蓬勃发展的现状之下，本文提出了一种多模多频有源RC复数滤波器的设计方法。它能够有效的对信号进行选择，同时可以抑制镜像信号，这在无线接收发机中是尤为重要的。这种复数滤波器的提出有效地解决了当前地中频射频接收机中镜像信号干扰严重的问题。它通过对低通滤波器的极点进行频谱搬移得到，它的复数传输函数仍然表现出低通滤波器的性质，但是中心频率却又0搬移到了处，实现了幅度关于0Hz非对称的传输函数。

论文设计的多模多频有源RC复数滤波器采用SMIC 0.18μm工艺，电源电压1.8V。中心频率可调，中心频率分别为1MHz和2MHz，同时带宽可调，对应的带宽分别为1.2MHz和2.4MHz，镜像抑制大于20dB，带内纹波小于0.5dB，功耗小于2mA，线性度IIP3大于10dBm。

关键词：低通滤波器；复数滤波器；运算放大器；巴特沃斯响应

ABSTRACT

With the rapid development of integrated circuit technology and wireless communication technology, the growing demand of high integration, low power consumption and low cost wireless receiving machine is higher and higher. And as one of the most important modules of a wireless receiving sending machine, the quality of the filter directly affects the performance of wireless receiving sending machine. Therefore, the design of the filter also appears increasingly important.

Under the current situation of the vigorous development of the current filter, a multi-mode multi frequency active RC complex filter design method is proposed in this paper. It can effectively select the signal, and suppress the image signal, which in the wireless receiving machine is particularly important. The proposed complex number filter effectively resolves the problem of the interference of the mirror signal in the current RF receiver. By shifting the spectrum of the poles of the low pass filter, the complex transfer function still exhibit low pass filter properties, but its center frequency is shifted from 0 to .

The multi-mode multi frequency active RC complex filter is designed with SMIC 0.18 m process, and the power supply voltage is 1.8V. Center frequency can be adjusted, the center frequency respectively 1MHz, 2MHz. At the same time, bandwidth, corresponds to the bandwidth respectively 1.2MHz and 2.4MHz, image rejection greater than 20dB, in band ripple is less than 0.5dB, the power dissipation is less than 2mA. Linearity IIP3 is greater than 10dBm.

Key words: Low-pass filter ; Complex filter; Operational amplifier; Butterworth response

目录

摘要 I

Abstract I

第一章 绪论 1

1.1课题背景及意义 1

1.2论文的结构和主要工作 2

第二章 射频接收系统概述 4

2.1 引言 4

2.2 射频接收机的基本方案 4

2.3 复数理论简介 5

2.3.1 复数信号概念 6

2.3.2 复数信号加减法 6

2.3.3 复数信号乘除法 6

2.3.4 复数信号混频 6

第三章 滤波器概述 8

3.1 引言 8

3.2 模拟滤波器分类 8

3.3 滤波器的传输函数及特性 9

3.3.1 巴特沃斯函数 9

3.3.2 切比雪夫函数 9

3.3.3 椭圆函数 10

第四章 复数滤波器的设计方法 12

4.1 引言 11

4.2 低通滤波器 11

4.2.1 基于Sallen-Key结构低通滤波器 12

4.2.2 基于MFB结构低通滤波器 13

4.2.3 基于Tow-Thomas结构低通滤波器 13

4.2.4 高阶低通滤波器的实现 14

4.3 复数滤波器的设计 15

4.3.1 复数滤波器设计指标 15

4.3.2 复数滤波器电路设计 15

4.4 运算放大器的设计 18

第五章 复数滤波器的后续仿真和测试验证 21

5.1 引言 21

5.2 复数滤波器的仿真和验证 21

5.3 本章小节 23

第六章 总结与展望 24

致谢 25

参考文献 26

1. 绪论

1.1课题背景及意义

随着通信技术和集成电路的飞速发展,无线传感器网络WSN（Wireless SenormousNetworks）技术应运而生。该技术的特点十分明确，功耗较低，同时成本也很低，另外还具有分布式和自组织的特点，因此，无线传感器网络在通信领域的应用尤其广泛。

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