CN101138153A - 射频电感-电容滤波器电路拓扑 - Google Patents

射频电感-电容滤波器电路拓扑 Download PDF

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Abstract

一种用于对射频输入信号进行滤波的滤波器电路拓扑，包括一个或多个电感器装置，例如，分立的片状或空心线圈。电感器装置被分出中心抽头，中心抽头连接到接地的电容器。中心抽头的电感器配置将电感器装置两端的输出电压分为两个具有预定幅度的相等的电压，其中的预定幅度是由滤波器电路的品质因数确定的。滤波器电路还包括分别连接到电感器装置的输入电容器和输出电容器，输入电容器用于接收RF输入信号，输出电容器具有可变电容，电感器装置和可变电容器形成电感－电容(LC)滤波器，该电感－电容滤波器能够对RF输入信号进行滤波，并能够生成输出滤波信号，用于进一步传输到电视调谐器。

Description

射频电感-电容滤波器电路拓扑
相关申请的交叉引用
本申请要求于2005年3月11日提交的标题为“Radio Frequencyhiductive-Capacitive Filter Topology”的序列号为60/660,943的美国临时专利申请的优先权。
技术领域
本发明通常涉及电子电路领域，更具体地，涉及用于对射频信号进行滤波的电路拓扑。
背景技术
典型地，接收器使用滤波器电路来调节输入信号和内部生成的参考信号。在这种接收器中使用的滤波器电路的类型是，例如，带通、陷波和低通滤波器。滤波器的频率响应是指对输入到滤波器的信号进行调节的滤波器的特性。例如，带通滤波器可以减小输入信号的幅度，输入信号可以在滤波器中心频率以上或以下的预定频带通过。滤波器电路被设计成基于一个或多个电路参数表现出频率响应。
一些接收器被设计成处理在输入载频范围内的输入信号(例如，宽带接收器)。例如，电视接收器必须能够处理载频范围为48 MHz到890MHz的输入电视信号。
滤波器电路的一种常见应用包括它们在电视调谐器中的使用。常规操作是将天线信号与本地振荡器频率混合，以转换到中频。然而，在对信号进行该混合之前，滤波器必须从宽带接收信号中滤出有用的信号频带。
一般情况下，移动电视需要小而薄的电视调谐器模块。因此，滤波和混合电路块通常被合并在集成电路(IC)上。由于电路块共用相同的基底并且需要减小向基底的泄漏，所以典型地在电视调谐器中使用不平衡到平衡滤波器(unbalanced to balanced filter)。
图1是显示与已知电视调谐器模块一起使用的现有技术滤波器电路的示意图。如图1所示，不平衡到平衡滤波器电路100包括连接到具有可变电容C的电容器120的变压器110。变压器110是交流(AC)电路，其还包括初级线圈111和次级线圈112，初级线圈111用于接收射频输入信号RFIN，初级线圈111与次级线圈112通过，例如，磁介质相互耦合。次级线圈112的输出端连接到可变电容器120。
图2是显示现有技术滤波器电路100中的可变电容器120的预定电容值的不同传递函数的曲线图。如图2所示，传递函数200与可变电容器120的不同电容值相对应，例如，4皮法(pF)、8pF、16pF、32pF、64pF和128pF。
如果变压器110是平面变压器，例如，100纳亨(nH)的变压器，模块的厚度需要被保持在预定值，例如，大于1毫米，这是因为变压器110和模块上的盖子之间的距离应该被保持恒定，以使损失最小化。另外，由于平面变压器110的成本很高，所以滤波器电路100的总成本比较高。因此，所需要的是，不昂贵并且能使模块厚度和尺寸达到显著的最小化的滤波器电路配置。
发明内容
用于对射频输入信号进行滤波的滤波器电路拓扑包括一个或多个电感器装置，例如，分立的片状或空心线圈。电感器装置被分出中心抽头且中心抽头连接到电容器，电容器接地。中心抽头的电感器配置将电感器装置两端的输出电压分为两个具有预定幅度的相等的电压，其中的预定幅度是由滤波器电路的品质因数确定的。滤波器电路还包括分别连接到电感器装置的输入电容器和输出电容器，输入电容器用于接收RF输入信号，输出电容器具有可变电容，电感器装置和可变电容器形成能够对RF输入信号进行滤波并且能够生成输出滤波信号以进一步传输到电视调谐器的电感-电容(LC)滤波器。
通过研究附图和以下的详细说明，将会清楚本发明的其它特征。
附图说明
图1是显示现有技术滤波器电路的示意图；
图2是显示在现有技术滤波器电路中的电容器的预定电容值的不同传递函数的曲线图；
图3是显示根据本发明的一个实施例的滤波器电路的示意图；
图4是显示根据本发明的一个实施例的滤波器电路中的电容器的预定电容值的不同传递函数的曲线图；
图5是显示根据本发明的一个实施例的用于对射频信号进行滤波并将滤波后的信号传输到电视调谐器的拓扑的框图；
图6是显示根据本发明的一个实施例的对射频信号进行滤波的电路拓扑的示意图。
具体实施方式
2005年3月11日提交的标题为“Radio FrequencyInductive-Capacitive Filter Topology”的序列号为60/660,943的美国临时专利申请的公开的全部内容特意结合在本文中作为参考。尽管以下是根据具体的示例性实施例对本发明进行说明，但是本领域的专业技术人员将会认识到，可以对以下实施例做出不同的修改和替代，而不偏离本发明的精神和保护范围。例如，以下对本发明的用于对电视调谐器中的射频信号进行滤波的方法进行说明。然而，本领域的专业技术人员将会认识到，用于对射频信号进行滤波的方法也可以应用到与其它类型的调谐器相关联的滤波器。
图3是显示根据本发明的一个实施例的滤波器电路的示意图。如图3所示，在一个实施例中，滤波器电路300包括一个或多个电感器装置，例如，分立的片状或空心线圈，图中示为电感器装置310和320。电感器装置310、320在节点311处分出中心抽头，中心抽头连接到电容器330，电容器330接地。中心抽头的电感器配置将电感器装置310、320两端的输出电压分为两个预定幅度的相等的电压，其中的预定幅度是由滤波器电路的品质因数确定的，品质因数也称为Q因数。
在一个实施例中，滤波器电路300还包括分别连接到电感器装置310、320的输入电容器340和输出电容器350，输入电容器340用于接收射频输入信号RFIN，输出电容器350具有可变电容C，电感器装置310、320和可变电容器350形成电感-电容(LC)滤波器，该电感-电容滤波器能够对输入信号RFIN进行滤波，并能够生成滤波后的信号，用于进一步传输到例如电视调谐器(未示出)。
由于电感器装置310、320的存在，例如，分立的片状线圈和/或空心线圈，滤波器电路配置300实现小于0.5毫米的总厚度。在一个可替代实施例中，具有中心抽头的平面线圈可被用于实现与图3中所示的滤波器电路相类似的模块厚度和滤波特性。
图4是显示根据本发明的一个实施例的滤波器电路中的电容器的预定电容值的不同的传递函数的曲线图。如图4所示，传递函数400与可变电容器350的不同电容值相对应，例如，4皮法(pF)、8pF、16pF、32pF、64pF和128pF。
再次参照图3，在一个实施例中，输入交流(AC)信号RFIN经过输入电容器340和输出电容器350，并通过两个电感器装置310、320进入环路。由于在节点311处的中心抽头，所以中心一直接地处于零电位，并且输入信号RFIN在滤波器电路300的节点312和313处被转换为差分信号。
图5是显示根据本发明的一个实施例的对射频信号进行滤波并将滤波后的信号传输到电视调谐器的拓扑的框图。如图5中所示，拓扑500包括射频(RF)滤波器电路510，其接收射频输入信号RFIN，并生成将被传输到电视调谐器520的滤波后的差分输出信号。
在一个实施例中，RF滤波器电路510还包括至少两个不平衡到平衡滤波器电路，通过逻辑控制信号来换档，图中示为高频带(HB)滤波器电路511和低频带(LB)滤波器电路512。每一个滤波器电路511、512接收宽带射频输入信号RFIN，并从宽带射频信号RFDSf中滤波出有用的信号频带。在一个实施例中，RF滤波器电路510还包括LC陷波电路513，LC陷波电路513连接到LB滤波器电路512，并且被提供用来减小输入信号RFIN的幅度，作为电视调谐器520中的已知的后续的向下变换模块(未示出)的抗混叠滤波器。
图6是显示根据本发明的一个实施例的对射频信号进行滤波的电路拓扑的示意图。如图6中所示，RF滤波器电路510包括至少两个不平衡到平衡滤波器电路，用于接收输入信号RFIN的高频带(HB)滤波器电路和用于通过LC陷波电路513接收输入信号RFHST的低频带(LB)滤波器电路，与图3中所示的滤波器电路300相类似。
在一个实施例中，HB滤波器包括一个或多个电感器装置，例如，分立的片状或空心线圈，图中示为电感器装置610和620。电感器装置610、620在节点660处分出中心抽头，中心抽头连接到电容器630，电容器630接地。中心抽头的电感器配置将电感器装置610、620两端的输出电压分为两个具有预定幅度的相等的电压，其中的预定幅度是由滤波器电路的品质因数确定的，品质因数也被称为Q因数。在一个实施例中，HB滤波器电路还包括分别连接到电感器装置610、620的输入电容器640和输出电容器650，输入电容器640用于接收射频输入信号RFIN，输出电容器650具有可变电容C，电感器装置610、620和可变电容器650形成能够对输入信号RFIN进行滤波的电感-电容(LC)滤波器。
在一个实施例中，LB滤波器包括一个或多个电感器装置，例如，分立的片状或空心线圈，图中示为电感器装置611、621、671和681。电感器装置611、621在节点661处分出中心抽头，中心抽头连接到电容器631，电容器631接地。中心抽头的电感器配置将电感器装置611、621两端的输出电压分为两个具有预定幅度的相等的电压，其中的预定幅度是由滤波器电路的品质因数确定的，品质因数也被称为Q因数。在一个实施例中，LB滤波器电路还包括分别连接到电感器装置671、681的输入电容器641和输出电容器651，输入电容器641用于经由LC陷波电路513接收射频输入信号RFDSf，输出电容器651具有可变电容C。
尽管已经根据具体的示例性实施例对本发明进行了说明，但是本领域的那些专业技术人员将会清楚，可以做出各种修改和替代，而不偏离本发明的精神和保护范围。

Claims (20)

1.一种射频滤波器电路，包括：
输入电容器装置，其用于接收射频输入信号；
至少两个串联连接的电感器装置，所述至少两个电感器装置中的一个电感器装置的一端连接到所述输入电容器装置，所述至少两个电感器装置被分出中心抽头，所述中心抽头连接到接地的电容器装置；和
输出电容器装置，其连接到所述至少两个电感器装置，所述至少两个电感器装置和所述输出电容器用于对所述射频输入信号进行滤波，并用于生成输出滤波信号。
2.如权利要求1所述的射频滤波器电路，其中，所述输出电容器具有可变电容。
3.如权利要求1所述的射频滤波器电路，其中，所述至少两个电感器装置还包括分立的片状线圈。
4.如权利要求1所述的射频滤波器电路，其中，所述至少两个电感器装置还包括分立的空心线圈。
5.如权利要求1所述的射频滤波器电路，其中，所述至少两个电感器装置还包括平面线圈。
6.如权利要求1所述的射频滤波器电路，其中，所述输出滤波信号是差分输出信号。
7.一种射频滤波器电路，包括：
高频带滤波器电路和低频带滤波器电路，所述滤波器电路中的每一个用于接收射频输入信号，并用于对所述射频输入信号进行滤波；
所述滤波器电路中的每一个还包括：
输入电容器装置，其用于接收射频输入信号；
至少两个串联连接的电感器装置，所述至少两个电感器装置中的一个电感器装置的一端连接到所述输入电容器装置，所述至少两个电感器装置被分出中心抽头，所述中心抽头连接到接地的电容器装置；和
输出电容器装置，其连接到所述至少两个电感器装置，所述至少两个电感器装置和所述输出电容器用于对所述射频输入信号进行滤波，并用于生成输出滤波信号。
8.如权利要求7所述的射频滤波器电路，其中，所述每一个滤波器电路的所述输出电容器具有可变电容。
9.如权利要求7所述的射频滤波器电路，其中，所述每一个滤波器电路的所述至少两个电感器装置还包括分立的片状线圈。
10.如权利要求7所述的射频滤波器电路，其中，所述每一个滤波器电路的所述至少两个电感器装置还包括分立的空心线圈。
11.如权利要求7所述的射频滤波器电路，其中，所述每一个滤波器电路的所述至少两个电感器装置还包括平面线圈。
12.如权利要求7所述的射频滤波器电路，还包括：
电感-电容陷波电路，其连接到所述低频带滤波器电路，用于减小所述射频输入信号的幅度。
13.如权利要求7所述的射频滤波器电路，其中，所述输出滤波信号是差分输出信号。
14.一种电视调谐器系统，包括：
射频滤波器电路；和
连接到所述射频滤波器电路的电视调谐器；
所述射频滤波器电路还包括：
高频带滤波器电路和低频带滤波器电路，所述滤波器电路中的每一个用于接收射频输入信号，并用于对所述射频输入信号进行滤波；
所述滤波器电路中的每一个还包括：
输入电容器装置，其用于接收射频输入信号；
至少两个串联连接的电感器装置，所述至少两个电感器装置中的一个电感器装置的一端连接到所述输入电容器装置，所述至少两个电感器装置被分出中心抽头，所述中心抽头连接到接地的电容器装置；和
输出电容器装置，其连接到所述至少两个电感器装置，所述至少两个电感器装置和所述输出电容器用于对所述射频输入信号进行滤波，并用于生成输出到所述电视调谐器的输出滤波信号。
15.如权利要求14所述的电视调谐器系统，其中，所述每一个滤波器电路的所述输出电容器具有可变电容。
16.如权利要求14所述的电视调谐器系统，其中，所述每一个滤波器电路的所述至少两个电感器装置还包括分立的片状线圈。
17.如权利要求14所述的电视调谐器系统，其中，所述每一个滤波器电路的所述至少两个电感器装置还包括分立的空心线圈。
18.如权利要求14所述的电视调谐器系统，其中，所述每一个滤波器电路的所述至少两个电感器装置还包括平面线圈。
19.如权利要求14所述的电视调谐器系统，其中，所述射频滤波器电路还包括：
电感-电容陷波电路，其连接到所述低频带滤波器电路，用来减小所述射频输入信号的幅度。
20.如权利要求14所述的电视调谐器系统，其中，所述输出滤波信号是差分输出信号。
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