无线接收机中镜像抑制滤波器的设计与实现

摘要

镜像抑制滤波器作为无线通信系统射频前端电路中抑制镜像信号的重要模块，其设计直接影响到接收机对有用信号的处理效果和整个系统的接收性能。本文研究的镜像抑制滤波器包括无源RC多相滤波器、有源多相滤波器以及兼备镜像抑制效果和频率选择特性的复数带通滤波器。本文所研究的镜像抑制滤波器是一个单片集成无线接收机研究的重要部分。
　　 本研究目标是实现能够工作在中高频段拥有高集成度、高效率、高镜像抑制比的镜像抑制滤波器。多相滤波器包括无源多相滤波器和有源多相滤波器。其中，无源多相滤波器采用RC架构，设计简单，易于实现，可以达到较高的镜像抑制比(IMRR)，但是，多级级联时由于信号损耗需要在级间或者最终输出端加Buffer电路。有源多相滤波器采用有源器件和电容的架构，依据无源多相滤波器的原理，即通过移相相消的方法滤除镜像信号。具有低功耗、小的芯片面积、高信号增益的总体优势。由于每一级高的输入阻抗，有源滤波器避免了级联时的增益下降，不再需要Buffer电路，有效避免了大的功率损耗。本文设计的四级无源(有源)多相滤波器在30MHz～60MHz的范围都可以获得-60dB的镜像抑制比(IMRR)。复数带通滤波器的主要用处是在无线接收机射频前端芯片中，选择通过复数信号的正频域(或负频域)部分，抑制掉负频域(或正频域)部分，实现镜像抑制和频率选择功能。本次研究工作的无源多相滤波器集成在无线接收机芯片中，采用TSMC-0.18微米工艺进行了流片验证。因此可以将镜像抑制滤波器放在整个接收机的通道中来测试。通过观察射频信号和镜像信号的增益差值，可以得出系统的镜像抑制比。测试结果达到-30dB，满足射频前端芯片的需求。