專利名稱：具有積分器的多相濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括至少兩個用于對信號濾波的濾波器的多相濾波器。
本發(fā)明還涉及一種在包括至少兩個用于對信號濾波的濾波器的多相濾波器中使用的積分器，以及涉及一種包括多相濾波器的接收機(jī)，該多相濾波器包括至少兩個用于對信號濾波的濾波器。
這樣的多相濾波器例如是包括兩個用于對兩個(輸入)信號濾波的濾波器的兩相濾波器，或者是包括四個用于對四個(輸入)信號濾波的濾波器的四相濾波器。例如在電視接收機(jī)中，例如在位于混頻器前的調(diào)諧器中使用多相濾波器。
在1971年1月26日公布的US 3,599,042中公開了一種現(xiàn)有技術(shù)的多相濾波器，該文獻(xiàn)公開了一種包括N個單相電路(濾波器)的多相網(wǎng)絡(luò)，每個電路具有耦合在所述電路的輸入和輸出端子之間的第一阻抗，同時還耦合到另一電路的輸出端子上的所述輸入端子通過具有不同于第一阻抗的相位角特性的第二阻抗來響應(yīng)輸入信號的相鄰相位(超前或滯后)。
已公開的多相濾波器不太有利，其中原因有，因為例如在位于混頻器前的調(diào)諧器中使用已公開的多相濾波器的情況下需要緩沖器，所述緩沖器限制了該多相濾波器的動態(tài)范圍。
本發(fā)明的目的尤其是提供一種如在前序中所定義的允許更大動態(tài)范圍的多相濾波器。
按照本發(fā)明的多相濾波器的特征在于所述濾波器被耦合到對濾波信號進(jìn)行積分的積分器上。
與已公開的濾波器和緩沖器組合相比，與所述濾波器耦合的積分器允許更大的動態(tài)范圍。
本發(fā)明尤其基于以下認(rèn)識，即已公開的具有緩沖器的多相濾波器具有有限的動態(tài)范圍，并且尤其基于以下基本思想，即代替所述緩沖器的積分器允許更大的動態(tài)范圍。
本發(fā)明尤其解決了以下問題，即提供一種如在前序中所定義的允許更大動態(tài)范圍的多相濾波器，并且此外還引入了如下所述的有利功能。
根據(jù)按照本發(fā)明的多相濾波器的第一個實施方案，積分器的輸出端通過一個電導(dǎo)元件耦合到前一個積分器的輸入端上。
所述電導(dǎo)元件增強(qiáng)了多相濾波器的選擇性。在兩相濾波器的情況下，通常會有兩個分別具有一個積分器的濾波器。于是，第二積分器的輸出端通過第一電導(dǎo)元件耦合到第一積分器的輸入端上，并且通常第一積分器的輸出端通過第二電導(dǎo)元件耦合到第二積分器的輸入端上。在四相濾波器的情況下，通常會有四個分別具有一個積分器的濾波器。第二積分器的輸出端通過第一電導(dǎo)元件耦合到第一積分器的輸入端上，并且通常第三積分器的輸出端通過第二電導(dǎo)元件耦合到第二積分器的輸入端上，等等。
根據(jù)按照本發(fā)明的多相濾波器的第二個實施方案，一個積分器的輸出端通過一個電容器耦合到下一個積分器的輸入端上。
所述電容器進(jìn)一步增強(qiáng)了多相濾波器的選擇性。在兩相濾波器的情況下，第一積分器的輸出端通過第一電容器耦合到第二積分器的輸入端上，并且通常第二積分器的輸出端通過第二電容器耦合到第一積分器的輸入端上。在四相濾波器的情況下，第一積分器的輸出端通過第一電容器耦合到第二積分器的輸入端上，并且通常第二積分器的輸出端通過第二電容器耦合到第三積分器的輸入端上，等等。所述電容器提高了多相濾波器的品質(zhì)因子，允許大于 的品質(zhì)因子，而不使環(huán)路放大率大于三相、四相、五相等濾波器中的一個。
根據(jù)按照本發(fā)明的多相濾波器的第三個實施方案，一個積分器包括一個在反饋路徑上具有一個導(dǎo)納元件的放大器。
為所述積分器提供了放大功能，并且可以將所述積分器很好地集成到集成電路中，同時所述導(dǎo)納元件定義積分因子。
根據(jù)按照本發(fā)明的多相濾波器的第四個實施方案，濾波器包括無源元件，以及放大器包括運算放大器。
這個基于分別包括無源元件的濾波器和運算放大器的多相濾波器可以被很好地集成到集成電路中，同時所述第四個實施方案的每部分是一個子實施方案，其可能和一個或更多其他的子實施方案結(jié)合起來使用或不結(jié)合起來使用。
根據(jù)按照本發(fā)明的多相濾波器的第五個實施方案，無源元件包括電阻器和電容器，并且導(dǎo)納元件包括互相并聯(lián)的電容器和電導(dǎo)元件。
這個基于電阻器、電容器以及包括互相并聯(lián)的電容器和電導(dǎo)元件的導(dǎo)納元件的多相濾波器可以被很好地集成到集成電路中，同時所述第五個實施方案的每部分是一個子實施方案，其可能和一個或更多其他的子實施方案結(jié)合起來是用或者不結(jié)合起來使用。
根據(jù)按照本發(fā)明的多相濾波器的第六個實施方案，所述多相濾波器包括至少一次積分器之間的信號反相。
所述信號反相允許電導(dǎo)元件具有使至少一個極點位于平面極點-零點圖內(nèi)最佳位置上所需的負(fù)值。在平衡的多相濾波器情況下，可以通過調(diào)換集成電路中的一對接頭(調(diào)換正極和負(fù)極)來實現(xiàn)信號反相，或者可以通過一個例如包括運算放大器的反相器來實現(xiàn)信號反相。
應(yīng)注意的是，不應(yīng)過于狹窄地考慮詞語“前一個”和“下一個”，這些詞可以對應(yīng)于“鄰近的”。在積分器和前一個/下一個/鄰近的積分器之間可以有或者沒有其他的積分器。通常，但不是唯一地，或多或少對稱地耦合所述積分器。
按照本發(fā)明的積分器和按照本發(fā)明的接收機(jī)的實施方案對應(yīng)于按照本發(fā)明的多相濾波器的實施方案。
參考下文所述的實施方案來闡述本發(fā)明的這些和其他方面，并且通過這些實施方案將很容易理解本發(fā)明的各個方面。


圖1以方框圖的形式示出了一個按照本發(fā)明的多相濾波器，其包括四個濾波器和四個按照本發(fā)明的積分器，以及圖2以方框圖的形式示出了一個按照本發(fā)明的多相濾波器，其包括兩個濾波器和兩個具有一個反相器的按照本發(fā)明的積分器。
在圖1中所示的多相濾波器包括四個濾波器1-4。濾波器1(2、3、4)包括一個位于濾波器1(2、3、4)的輸入端和輸出端之間的電容器10(20、30、40)以及一個與濾波器1(2、3、4)的輸入端和濾波器2(3、4、1)的輸出端耦合的電阻器11(21、31、41)。濾波器1(2、3、4)的輸出端與運算放大器12(22、32、42)的第一輸入端耦合，該運算放大器12(22、32、42)的第二輸入端接地并且其輸出端通過導(dǎo)納元件13(23、33、43)與所述第一輸入端耦合。所述輸出端此外還通過電導(dǎo)元件44(14、24、34)與運算放大器42(12、22、32)的輸入端耦合，并且此外還通過電容器25(35、45、15)與運算放大器22(32、42、12)的輸入端耦合。
第一(第二、第三、第四)濾波器1(2、3、4)的輸出端與第一(第二、第三、第四)積分器12-13(22-23、32-33、42-43)的輸入端耦合，所述積分器包括運算放大器12(22、32、42)和在反饋路徑中的導(dǎo)納元件13(23、33、43)。然而不排除其他的放大器、例如單個或幾個晶體管。所述導(dǎo)納元件13(23、33、43)例如包括互相并聯(lián)的一個電容器和一個電導(dǎo)元件，但是也可能是其他的和/或更多的導(dǎo)納元件。
第一(第二、第三、第四)積分器12-13(22-23、32-33、42-43)的輸出端通過電導(dǎo)元件44(14、24、34)與前一個積分器42-43(12-13、22-23、32-33)的輸入端耦合，但不排除更多的元件。
第一(第二、第三、第四)積分器12-13(22-23、32-33、42-43)的輸出端通過電容器25(35、45、15)與下一個積分器22-23(32-33、42-43、12-13)的輸入端耦合，但不排除更多的元件。
第一(第二、第三、第四)濾波器1(2、3、4)包括例如所述電容器10(20、30、40)和所述電阻器11(21、31、41)的無源元件，但不排除其他的和/或更多的無源元件。通常，每個濾波器1、2、3、4中有至少兩個無源元件將具有不同的相位角特性。
作為替代方案，代替包括無源元件10-11(20-21、30-31、40-41)以及與積分器12-13(22-23、32-33、42-43)耦合，，濾波器1(2、3、4)可以包括無源元件10-11(20-21、30-31、40-4 1)，并且此外還可以包括積分器12-13(22-23、32-33、42-43)和/或電導(dǎo)元件(因此具有包括與前一個積分器耦合或與下一個積分器耦合的選項)和/或電容器(因此又具有包括與前一個積分器耦合或與下一個積分器耦合的選項)。
放大器和在反饋路徑上的導(dǎo)納元件引入了在平面極點-零點圖內(nèi)負(fù)實軸上的極點。電導(dǎo)元件引起所述極點在平面極點-零點圖內(nèi)頻移。電容器也使所述極點在平面極點-零點圖內(nèi)產(chǎn)生頻移。四相濾波器中的品質(zhì)因子大于 現(xiàn)成為可能。
圖2中的多相濾波器包括第一(第二)運算放大器50(55)，其第一輸入端與導(dǎo)納元件52(57)耦合并且第二輸入端接地，其輸出端通過導(dǎo)納元件51(56)與所述第一輸入端耦合。導(dǎo)納元件52(57)的另一端構(gòu)成該多相濾波器的第一(第二)輸入端。第一(第二)運算放大器50(55)的所述輸出端構(gòu)成該多相濾波器的第一(第二)輸出端。
該多相濾波器的所述第一輸入端此外還和電導(dǎo)元件58耦合。該電導(dǎo)元件58的另一端與第三運算放大器60的第一輸入端耦合。該第三運算放大器60的第二輸入端接地。該第三運算放大器60的輸出端通過電導(dǎo)元件61與第三運算放大器60的所述第一輸入端耦合并且通過電導(dǎo)元件62與第二運算放大器55的所述第一輸入端耦合。第三運算放大器60的所述第一輸入端此外還通過電導(dǎo)元件59與第一運算放大器50的輸出端耦合。
該多相濾波器的所述第二輸入端此外還與電導(dǎo)元件53耦合，該電導(dǎo)元件53的另一端與第一運算放大器50的所述第一輸入端耦合，并且通過電導(dǎo)元件54與第二運算放大器55的所述輸出端耦合。
導(dǎo)納元件52和電導(dǎo)元件58構(gòu)成第一濾波器，同時運算放大器50和導(dǎo)納元件51構(gòu)成第一積分器。導(dǎo)納元件57和電導(dǎo)元件53構(gòu)成第二濾波器，同時運算放大器55和導(dǎo)納元件56構(gòu)成第二積分器。電導(dǎo)元件54(59)將第二(第一)積分器的輸出端耦合到第一(第二)積分器的輸入端上。
第三運算放大器60和電導(dǎo)元件61和62一起構(gòu)成一個位于兩個積分器之間的反相器，并且允許電導(dǎo)元件58和59具有使至少一個極點位于平面極點-零點圖內(nèi)最佳位置上所需的負(fù)值。
關(guān)于所述運算放大器、導(dǎo)納元件和電導(dǎo)元件的替代方案和/或擴(kuò)展方案，參見上文。
假設(shè)導(dǎo)納元件51和56為Yb＝sCb+Gbr，導(dǎo)納元件52和57為Ya＝sCa+Gar，電導(dǎo)元件53為Ga并且電導(dǎo)元件58為-Ga，電導(dǎo)元件54為Gb并且電導(dǎo)元件59為-Gb。所述負(fù)值由所述反相器實現(xiàn)。轉(zhuǎn)移函數(shù)為Hp(s)＝-(sCa+Gar+jGa)/(sCb+Gbr+jGb)，并且可以在Sx＝-(Gbr+jGb)/Cb處找到極點，并且可以在So＝-(Gar+jGa)/Ca處找到零點。
應(yīng)注意的是，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于在此所描述的實施方案。權(quán)利要求中的參考數(shù)字也不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。單詞“包括”不排除不同于權(quán)利要求中所提到的那些部分。元件前的冠詞“一個”不排除多個元件。構(gòu)成本發(fā)明的一部分的裝置可以以專用硬件的形式或者以可編程處理器的形式來實現(xiàn)。本發(fā)明在于每個新特征或特征的組合。
權(quán)利要求
1.一種多相濾波器，包括至少兩個用于對信號濾波的濾波器，其特征在于，所述濾波器與用于對濾波信號進(jìn)行積分的積分器相耦合。
2.如權(quán)利要求1所述的多相濾波器，其中，積分器的輸出端通過電導(dǎo)元件與前一個積分器的輸入端相耦合。
3.如權(quán)利要求2所述的多相濾波器，其中，積分器的輸出端通過電容器與下一個積分器的輸入端相耦合。
4.如權(quán)利要求3所述的多相濾波器，其中，積分器包括一個放大器和一個在反饋路徑中的導(dǎo)納元件。
5.如權(quán)利要求4所述的多相濾波器，其中，濾波器包括無源元件，并且放大器包括運算放大器。
6.如權(quán)利要求5所述的多相濾波器，其中，無源元件包括電阻器和電容器，并且導(dǎo)納元件包括互相并聯(lián)耦合的電容器和電導(dǎo)元件。
7.如權(quán)利要求6所述的多相濾波器，其中，所述多相濾波器在積分器之間包括至少一次信號反相。
8.一種在多相濾波器中使用的積分器，所述多相濾波器包括至少兩個用于對信號濾波的濾波器，其中，所述濾波器與用于對濾波信號進(jìn)行積分的積分器相耦合。
9.一種包括多相濾波器的接收機(jī)，所述多相濾波器包括至少兩個用于對信號濾波的濾波器，其中，所述濾波器與用于對濾波信號進(jìn)行積分的積分器相耦合。
全文摘要
多相濾波器包括多個濾波器，其中每個濾波器包括無源元件。為所述濾波器提供了積分器，以使一個或更多其他的極點不位于平面極點－零點圖內(nèi)的負(fù)虛軸上，所述積分器包括放大器和在反饋路徑上的導(dǎo)納元件。為了使至少一個極點在平面極點－零點圖內(nèi)產(chǎn)生頻移，電導(dǎo)元件將積分器的輸出端耦合到前一個積分器的輸入端上。為了提高多相濾波器的品質(zhì)因子，電容器將積分器的輸出端耦合到下一個積分器的輸入端上，于是可以超過該因子。信號反相允許電導(dǎo)元件具有使至少一個極點位于平面極點－零點圖內(nèi)最佳位置上所需的負(fù)值。
文檔編號H03H11/16GK1647376SQ03808113
公開日2005年7月27日 申請日期2003年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月11日
發(fā)明者E·F·斯蒂克沃爾特 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司