一种CMOS可配置射频带通滤波器设计.pdf

哈尔滨工业大学硕士学位论文

摘要

随着无线通信技术的发展，多频段、多模式、多标准的无线通信应用广泛共存

将成为一个重要的趋势。通信模式的增多、无线环境的拥挤程度升高，对于射频接

收机前端的滤波器要求也日益升高。传统固定频率的射频前端滤波器无法应对日

益增长的多频段通信需求。一种能覆盖多个频段且具有与固定频率的射频前端滤

波器相似性能的滤波器，能够替代传统射频前端滤波器，满足现如今的通信需求。

本文对基于CMOS的可配置射频带通滤波器进行了设计，给出了N-Path滤波

技术和有源电感技术，其中L波段基于N-Path滤波技术，频率选择性好，带外抑

制强；S波段采用有源电感技术，频率更高，调谐范围更大。研究内容如下：

给出了一款基于N-Path的可配置射频带通滤波器，应用Q值增强技术，使用

内嵌跨导器使两路二阶N-Path带通滤波器中心频率分离，并组合形成四阶具有高

带外抑制的滤波器。绘制了滤波器版图并进行后仿真验证。结果表明，在55nm

CMOS工艺下，N-Path射频带通滤波器实现了1GHz~2GHz中心频率调谐范围，

10MHz~80MHz的带宽调谐范围。在倍频处能够达到超过40dB的带外抑制能力，

滤波器线性度大于-3dBm。增益可调，在1GHz处调谐范围是-3dB~6dB，2GHz处

为-8dB~0dB。

给出了一种基于有源电感的可配置射频带通滤波器，具有连续时间和无谐波

分量的特性，分析了有源电感滤波器原理，在电路原型基础上提出了一种改进结构。

同样采用了Q值增强技术。最终所得滤波器在55nmCMOS工艺下设计，工作频

率为2GHz~4GHz，可配置带宽范围是10MHz~200MHz。在通带增益＞-3dB的工

作条件下，2GHz处增益调谐范围为-3dB~5dB，3GHz处增益调谐范围为-3dB~10dB，

4GHz处增益调谐范围为-3dB~20dB。

关键词：射频滤波器；N-path技术；有源电感；可配置

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哈尔滨工业大学硕士学位论文

Abstract

Withthedevelopmentofwirelesscommunicationtechnology,thewidecoexistence

ofmulti-band,multi-mode,multi-standardwirelesscommunicationapplicationswill

becomeanimportanttrend.Withtheincreaseincommunicationmodesandtheincreasing

congestionofwirelessenvironments,thefilterrequirementsforthefrontendofRF

receiversarealsoincreasing.Traditionalfixed-frequencyRFfront-endfilterscannotcope

withthegrowingdemandformultibandcommunications.Afilterthatcancovermultiple

frequencybandsandhassimilarperformancetoafixed-frequencyRFfront-endfilter,

whichcanreplacethetraditionalRFfront-endfilterandmeettodayscommunication

needs.

Inthispaper,aconfigurableRFbandpassfilterbasedonCMOSisdesigned