软件无线电中带通滤波器的分析与设计

摘要

无线通信技术在近年来飞速发展，由此诞生的无线通信协议种类繁多，在同一个系统中集成它们难度较大，软件无线电概念的提出和相关研究为解决这一问题提供了思路。软件无线电系统对于射频前端电路的可配置性要求非常高，其中，可调式带通滤波器的设计成为关键点。
　　本文针对软件无线电对带通滤波器的需求，提出了一种6路开关电容带通滤波器。整个电路由两组电路结构相同，时钟信号不同的6路开关电容滤波器组成。通过调节时钟频率即可精确调节滤波器工作的通带频率，达到软件无线电程控滤波器的要求。由于开关在电路中对信号进行采样，滤波器存在谐波选择和谐波折返效应。本文通过信号叠加的方式同时抑制谐波选择和谐波折返效应，减少谐波干扰对滤波过程的影响。
　　6路开关电容带通滤波器基于GSMC180nm工艺实现。仿真结果表明，该滤波器可以在20～550MHz实现程控滤波，对3倍谐波选择提供-34～-40dB的抑制作用，同时对6倍谐波折返有-21dB的抑制作用。结果表明该滤波器由于有可调性、高Q值和高线性度的优点，符合软件无线电对于带通滤波器的要求。

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摘要

图目录

表目录

1 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 软件无线电

1．2．2 数字射频接收机

1．2．3 开关电容带通滤波器

1．3 课题研究目的及意义

1．4 研究内容及论文结构

1．5 本章小结

2 开关电容电路基本原理

2．1 奈奎斯特采样定理

2．2 带通信号采样定理

2．3 传统模拟滤波器

2．4 开关电容滤波器

2．4．1 开关电容基本原理

2．4．2 一阶有源RC低通开关电容滤波器

2．4．3 开关电容滤波器的优点

2．5 开关电容电路的仿真方法

2．6 本章小结

3 N路开关电容带通滤波器设计原理

3．1 N路开关电容带通滤波器

3．2 N路开关电容带通滤波器原理

3．3 N路开关电容带通滤波器优缺点

3．4 谐波选择和谐波折返

3．5 抑制谐波选择和谐波折返

3．5．1 差分结构消除偶数谐波选择

3．5．2 双边开关带通滤波器

3．6 通过信号叠加抑制谐波选择和谐波折返

3．6．1 抑制谐波选择

3．6．2 抑制谐波折返

3．7 同时抑制谐波选择和谐波折返

3．7．1 电路结构

3．7．2 原理推导

3．7．3 理论仿真

3．8 本章小结

4 一种6路开关电容带通滤波器设计实现

4．1 设计目标和系统框图

4．2 数字模块设计

4．2．1 D触发器

4．2．2 反相器

4．2．3 二输入与门

4．2．4 五输入或非门

4．2．5 缓冲器Buffer

4．3 模拟模块设计

4．3．1 开关

4．3．2 电容

4．3．3 电阻

4．4 6 路开关电容带通滤波器

4．4．1 6路CLK产生模块

4．4．2 开关电容模块

4．4．3 加法器

4．5 系统仿真结果

4．6 本章小结

5 总结与展望

5．1 本文总结

5．2 工作展望

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间科研成果