CN115549643A - 滤波器和滤波方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种滤波器和滤波方法。该滤波器包括第一二阶滤波电路；第二二阶滤波电路；连接电路，连接电路的第一端与第一二阶滤波电路电连接，第二端与第二二阶滤波电路电连接。在滤波器的第一工作模式下，第一二阶滤波电路与第二二阶滤波电路断开；第一二阶滤波电路被配置为接收输入信号，对输入信号进行滤波，得到第一输出信号。在滤波器的第二工作模式下，第一二阶滤波电路与第二二阶滤波电路接通；第一二阶滤波电路被配置为接收输入信号，并对输入信号进行滤波，得到第一滤波信号；第二二阶滤波电路被配置为接收经相位变换后的输入信号，对经相位变换后的输入信号进行滤波，得到第二滤波信号，第一滤波信号和第二滤波信号构成第二输出信号。

Description

滤波器和滤波方法

技术领域

本公开涉及集成电路技术领域，更具体地，涉及一种滤波器和滤波方法。

背景技术

滤波器是一种允许特定频率的带宽信号通过，并对特定频率之外的噪声信号进行滤除的电路结构，可以广泛应用于多种射频收发芯片中。滤波器的工作模式例如包括低通滤波和复数带通滤波。射频收发芯片通常仅包括具有一种工作模式的滤波器。例如射频收发芯片仅包括低通滤波器，或仅包括复数带通滤波器。但这会导致射频收发芯片的工作方式过于单一，无法兼容多种通信模式，且资源利用率低。

发明内容

本公开提供了一种滤波器和滤波方法。

根据本公开的一个方面，本公开提出了一种滤波器，包括：第一二阶滤波电路；第二二阶滤波电路；连接电路，包括第一端和第二端，连接电路的第一端与第一二阶滤波电路电连接，连接电路的第二端与第二二阶滤波电路电连接；其中，在滤波器的第一工作模式下，连接电路被配置为处于第一状态，将第一二阶滤波电路与第二二阶滤波电路断开；第一二阶滤波电路被配置为接收输入信号，并对输入信号进行滤波，得到第一输出信号，第一输出信号的频率小于第一预设频率；在滤波器的第二工作模式下，连接电路被配置为处于第二状态，将第一二阶滤波电路与第二二阶滤波电路接通；第一二阶滤波电路被配置为接收输入信号，并对输入信号进行滤波，得到第一滤波信号；第二二阶滤波电路被配置为接收经相位变换后的输入信号，并对经相位变换后的输入信号进行滤波，得到第二滤波信号，其中第一滤波信号和第二滤波信号构成第二输出信号，第二输出信号的频率位于第二预设频率范围内。

例如，滤波器还包括：控制电路，分别与第一二阶滤波电路、第二二阶滤波电路和连接电路电连接，被配置为生成控制信号，并通过控制信号控制第一二阶滤波电路、第二二阶滤波电路和连接电路进行滤波。

例如，连接电路包括：连接电阻；以及连接开关，与连接电阻串联，连接开关被配置为：在来自控制电路的第一控制信号的控制下，连接开关断开，使连接电路处于第一状态；以及在来自控制电路的第一控制信号的控制下，连接开关接通，使连接电路处于第二状态。

例如，第一二阶滤波电路包括多个第一可变电阻器，第二二阶滤波电路分别包括多个第二可变电阻器，多个第一可变电阻器被配置为：在来自控制电路的第二控制信号的控制下，通过分别调整多个第一可变电阻器的电阻值，控制对第一输出信号相对于输入信号的增益；多个第二可变电阻器被配置为：在第二控制信号的控制下，通过分别调整多个第二可变电阻器的电阻值，控制对第二输出信号相对于输入信号的增益。

例如，第一二阶滤波电路多个第一可变电容器，第二二阶滤波电路分别包括多个第二可变电容器；多个第一可变电容器被配置为：在来自控制电路的第三控制信号的控制下，通过分别调整多个可变电容器的电容，使得第一输出信号的频率为目标频率，目标频率小于第一预设频率或位于第二预设频率范围内；多个第二可变电容器被配置为：在第三控制信号的控制下，通过分别调整多个可变电容器的电容，使得第二输出信号的频率为目标频率。

例如，第一二阶滤波电路包括第一运算放大器和第二运算放大器，第二二阶滤波电路包括第三运算放大器和第四运算放大器；其中，第一运算放大器的输入端与第三运算放大器的输出端电连接，第一运算放大器的输出端与第三运算放大器的输入端电连接；以及其中，第二运算放大器的输入端与第四运算放大器的输出端电连接，第二运算放大器的输出端与第四运算放大器的输入端电连接。

例如，第一运算放大器包括第一正输入端、第一负输入端、第一正输出端和第一负输出端；第三运算放大器包括第三正输入端、第三负输入端、第三正输出端和第三负输出端；其中，第一正输入端与第三负输出端电连接，第一负输入端与第三正输出端电连接，第一正输出端与第三正输入端电连接，以及第一负输出端与第三负输入端电连接。

例如，第二运算放大器包括第二正输入端、第二负输入端、第二正输出端和第二负输出端；第四运算放大器包括第四正输入端、第四负输入端、第四正输出端和第四负输出端；第二正输入端与第四负输出端电连接，第二负输入端与第四正输出端电连接，第二正输出端与第四正输入端电连接，以及第二负输出端与第四负输入端电连接。

根据本公开实施例的另一方面，提供了一种滤波方法，包括：在连接电路处于第一状态的情况下，将输入信号施加至第一二阶滤波电路，输出第一输出信号，第一输出信号的频率小于第一预设频率；以及在连接电路处于第二状态的情况下，将输入信号施加至第一二阶滤波电路，得到第一滤波信号，将经相位变换后的输入信号施加至第二二阶滤波电路，得到第二滤波信号；其中第一滤波信号和第二滤波信号构成第二输出信号，第二输出信号的频率位于第二预设频率范围内。

根据本公开实施例，提供了一种具有多种类型滤波电路的复用型滤波器，可以丰富滤波器的多种工作模式。本公开提供的复用型滤波器可以应用于兼容多种通信模式的射频收发芯片，为射频收发芯片接收到的输入信号提供多种处理方式，提高数据利用率。

附图说明

通过下面结合附图说明本公开实施例，将使本公开实施例的上述及其它目的、特征和优点更加清楚。应注意，贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。图中：

图1示出了本公开实施例滤波器的结构示意图；

图2示出了根据本公开另一实施例的滤波器的结构示意图；

图3示出了根据本公开另一实施例的滤波器的结构示意图；

图4A示出了根据本公开实施例的滤波器的等效电路图；

图4B示出了根据本公开实施例的滤波器的低通滤波模式下输出信号频率与增益之间的关系图；

图5A示出了根据本公开另一实施例的滤波器的等效电路图；

图5B示出了根据本公开实施例的滤波器的复数带通滤波模式下输出信号频率与增益之间的关系图；以及

图6示出了本公开实施例的滤波方法的流程图。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部。基于所描述的本公开实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下获得的所有其他实施例都属于本公开保护的范围。在以下描述中，一些具体实施例仅用于描述目的，而不应该理解为对本公开有任何限制，而只是本公开实施例的示例。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。应注意，图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。

除非另外定义，本公开实施例使用的技术术语或科学术语应当是本领域技术人员所理解的通常意义。本公开实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似词语并不表示任何顺序、数量或重要性，而只是用于区分不同的组成部分。

此外，在本公开实施例的描述中，术语“连接至”或“相连”可以是指两个组件直接连接，也可以是指两个组件之间经由一个或多个其他组件相连，连接方式为电连接或电耦合。

本公开实施例提供了一种滤波器，包括：第一二阶滤波电路、第二二阶滤波电路和连接电路。连接电路包括第一端和第二端，连接电路的第一端与第一二阶滤波电路电连接，连接电路的第二端与第二二阶滤波电路电连接。在滤波器的第一工作模式下，连接电路被配置为处于第一状态，将第一二阶滤波电路与第二二阶滤波电路断开；第一二阶滤波电路被配置为接收输入信号，并对输入信号进行滤波，得到第一输出信号。第一输出信号的频率小于第一预设频率。在滤波器的第二工作模式下，连接电路被配置为处于第二状态，将第一二阶滤波电路与第二二阶滤波电路接通；第一二阶滤波电路被配置为接收输入信号，并对输入信号进行滤波，得到第一滤波信号；第二二阶滤波电路被配置为接收经相位变换后的输入信号，并对经相位变换后的输入信号进行滤波，得到第二滤波信号。第一滤波信号和第二滤波信号构成第二输出信号，第二输出信号的频率位于第二预设频率范围内。

下面，将参照附图详细描述根据本公开的各个实施例。需要注意的是，在附图中，将相同的附图标记赋予基本上具有相同或类似结构和功能的组成部分，并且将省略关于它们的重复描述。

图1示出了本公开实施例滤波器的结构示意图。

如图1所示，滤波器100包括第一二阶滤波电路110、第二二阶滤波电路120和连接电路130。

连接电路130包括第一端和第二端。连接电路130的第一端与第一二阶滤波电路110电连接，连接电路130的第二端与第二二阶滤波电路120电连接。

在本公开实施例中，滤波器100可以提供第一工作模式和第二工作模式。例如第一工作模式可以为低通滤波模式，第二工作模式可以为复数带通滤波。

在滤波器100的低通滤波模式下，连接电路130处于第一状态，将第一二阶滤波电路110与第二二阶滤波电路120断开。第一二阶滤波电路110形成低通滤波器。第一二阶滤波电路110接收输入信号，并对输入信号进行低通滤波后，输出第一输出信号。第一输出信号的频率小于第一预设频率，实现对输入信号的低通滤波。

例如，第一状态可以为断开状态。第一预设频率可以为根据实际需求预先设置，本公开对第一预设频率的数值不做限定。

在滤波器100的复数带通滤波模式下，连接电路130处于第二状态，将第一二阶滤波电路110与第二二阶滤波电路120接通。第一二阶滤波电路110与第二二阶滤波电路120构成复数带通滤波器。例如，第二状态可以为接通状态。第一二阶滤波电路110可以作为复数带通滤波器的I路电路，第二二阶滤波电路120可以作为复数带通滤波器的Q路电路。复数带通滤波器的输入信号为复信号。复信号包括实信号和虚信号。复数带通滤波器的I路电路接收实信号，Q路电路接收虚信号。实信号与虚信号之间具有相位差。例如，实信号与虚信号之间可以具有90度相位差。对实信号进行正交变换后，可以得到具有90度相位差的虚信号。

在滤波器100的复数带通滤波模式下，第一二阶滤波电路110接收输入信号，并对输入信号进行滤波，得到第一滤波信号。例如，输入信号为实信号，第一滤波信号为带通滤波后的实信号。第二二阶滤波电路120接收经相位变换后的输入信号，并对经相位变换后的输入信号进行滤波，得到第二滤波信号。例如，经相位变换后的输入信号为虚信号，第二滤波信号为带通滤波后的虚信号。

第一滤波信号和第二滤波信号构成第二输出信号，第二输出信号的频率位于第二预设频率范围内。例如，第一预设频率可以为根据实际需求预先设置，本公开对第一预设频率的数值不做限定。

在本公开实施例中，第一二阶滤波电路110与第二二阶滤波电路120的电路结构可以具有相同，也可以不同。例如，第一二阶滤波电路110与第二二阶滤波电路120可以均为Tow-Thomas型低通滤波电路。

在本公开实施例中，通过连接电路130电连接第一二阶滤波电路110与第二二阶滤波电路120，形成一种具有多种类型滤波电路的复用型滤波器。在连接电路130的两种状态下，分别提供低通滤波模式和复数带通模式。通过本公开提供的一种复用型滤波器可以应用于兼容多种通信模式的射频收发芯片，为射频收发芯片接收到的输入信号提供多种处理方式，提高数据利用率。

图2示出了根据本公开另一实施例的滤波器的结构示意图。

如图2所示，滤波器200包括第一二阶滤波电路210、第二二阶滤波电路220、连接电路230和控制电路240。

在本公开实施例中，第一二阶滤波电路210、第二二阶滤波电路220和连接电路230分别与第一二阶滤波电路110、第二二阶滤波电路120和连接电路130具有类似的结构，并可以执行类似的操作，为了简明不再赘述。

控制电路240分别与第一二阶滤波电路210、第二二阶滤波电路220和连接电路230电连接。控制电路240可以生成控制信号，并通过控制信号控制第一二阶滤波电路210、第二二阶滤波电路220和连接电路230进行滤波。例如，控制电路240可以为寄存器控制电路。

控制电路240与连接电路230电连接，控制连接电路230处于第一状态，第一二阶滤波电路210与第二二阶滤波电路220断开，滤波器200进入低通滤波模式。控制电路240可以第一二阶滤波电路210的滤波过程，使得第一输出信号的频率为目标频率，目标频率小于第一预设频率。

控制电路240与连接电路230电连接，控制连接电路230处于第二状态，第一二阶滤波电路210与第二二阶滤波电路220接通，滤波器200进入附属带通滤波模式。控制电路240可以第一二阶滤波电路210和第二二阶滤波电路220的滤波过程，使第二输出信号的频率为目标频率，目标频率小于第一预设频率或位于第二预设频率范围内。

图3示出了根据本公开另一实施例的滤波器的结构示意图。

如图3所示，滤波器300包括第一二阶滤波电路310、第二二阶滤波电路320和连接电路330。

第一二阶滤波电路310包括第一运算放大器OP1和第二运算放大器OP2。第二二阶滤波电路320包括第三运算放大器OP3和第四运算放大器OP4。

第一运算放大器OP1的输入端与第三运算放大器OP3的输出端电连接，第一运算放大器OP1的输出端与第三运算放大器OP3的输入端电连接。第二运算放大器OP2的输入端与第四运算放大器OP4的输出端电连接，第二运算放大器OP2的输出端与第四运算放大器OP4的输入端电连接。

第一运算放大器OP1包括第一正输入端、第一负输入端、第一正输出端和第一负输出端。第三运算放大器OP3包括第三正输入端、第三负输入端、第三正输出端和第三负输出端。第一正输入端与第三负输出端电连接，第一负输入端与第三正输出端电连接，第一正输出端与第三正输入端电连接，以及第一负输出端与第三负输入端电连接。

第一运算放大器OP1的第一正输入端电连接至信号输入端IP_1，第一负输入端连接至信号输入端IN_1。第三运算放大器OP3的第三正输入端电连接至信号输入端IP_2，第三负输入端连接至信号输入端IN_2。

第二运算放大器OP2包括第二正输入端、第二负输入端、第二正输出端和第二负输出端。第四运算放大器OP4包括第四正输入端、第四负输入端、第四正输出端和第四负输出端。第二正输入端与第四负输出端电连接，第二负输入端与第四正输出端电连接，第二正输出端与第四正输入端电连接，以及第二负输出端与第四负输入端电连接。

第二运算放大器OP2的第二正输出端电连接至信号输出端OP_1，第一负输出端连接至信号输出端ON_1。第三运算放大器OP3的第三正输出端电连接至信号输出端OP_2，第三负输出端连接至信号输出端ON_2。

第一二阶滤波电路310还包括电阻器R₁～R₈和电容器C₁～C₄。

电阻器R₁为输入电阻。电阻器R₁的第一端电连接至信号输入端IN_1，电阻器R₁的第二端与第一运算放大器OP1的第一负输入端电连接。

电阻器R₂为输入电阻，电阻器R₂的第一端电连接至信号输入端IP_1，电阻器R₂的第二端与第一运算放大器OP1的第一正输入端电连接。

电阻器R₃为反馈电阻，电阻器R₃的第一端与第一运算放大器OP1的第一负输入端电连接，电阻器R₃的第二端与第一运算放大器OP1的第一正输出端电连接。

电阻器R₄为反馈电阻，电阻器R₄的第一端与第一运算放大器OP1的第一正输入端电连接，电阻器R₄的第二端与第一运算放大器OP1的第一负输出端电连接。

电容器C₁的第一端与第一运算放大器OP1的第一负输入端电连接，电容器C₁的第二端与第一运算放大器OP1的第一正输出端电连接。电容器C₂的第一端与第一运算放大器OP1的第一正输入端电连接，电容器C₂的第二端与第一运算放大器OP1的第一负输出端电连接。

电阻器R₅为输入电阻。电阻器R₅的第一端与第一运算放大器OP1的第一负输出端电连接，电阻器R₅的第二端与第二运算放大器OP2的第二负输入端电连接。

电阻器R6为输入电阻，电阻器R6的第一端与第一运算放大器OP1的第一正输出端电连接，电阻器R₆的第二端与第二运算放大器OP2的第二正输入端电连接。

电阻器R₇为反馈电阻，电阻器R₇的第一端与第一运算放大器OP1的第一负输入端电连接，电阻器R₇的第二端与第二运算放大器OP2的第二正输出端电连接。

电阻器R₈为反馈电阻，电阻器R₈的第一端与第一运算放大器OP1的第一正输入端电连接，电阻器R₈的第二端与第二运算放大器OP2的第二负输出端电连接。

电容器C₃的第一端与第二运算放大器OP2的第二负输入端电连接，电容器C₃的第二端与第二运算放大器OP2的第二正输出端电连接。电容器C₄的第一端与第二运算放大器OP2的第二正输入端电连接，电容器C₄的第二端与第二运算放大器OP2的第二负输出端电连接。

第二二阶滤波电路320还包括电阻器R₉～R₁₆和电容器C₅～C₈。

电阻器R₉为输入电阻。电阻器R₉的第一端电连接至信号输入端IN_2，电阻器R₉的第二端与第三运算放大器OP3的第三负输入端电连接。

电阻器R₁₀为输入电阻，电阻器R₁₀的第一端电连接至信号输入端IP_2，电阻器R10的第二端与第三运算放大器OP3的第三正输入端电连接。

电阻器R₁₁为反馈电阻，电阻器R₁₁的第一端与第三运算放大器OP3的第三负输入端电连接，电阻器R₁₁的第二端与第三运算放大器OP3的第三正输出端电连接。

电阻器R₁₂为反馈电阻，电阻器R₁₂的第一端与第三运算放大器OP3的第三正输入端电连接，电阻器R₁₂的第二端与第三运算放大器OP3的第三负输出端电连接。

电容器C₅的第一端与第三运算放大器OP3的第三负输入端电连接，电容器C₅的第二端与第三运算放大器OP3的第三正输出端电连接。电容器C₆的第一端与第三运算放大器OP3的第三正输入端电连接，电容器C₆的第二端与第三运算放大器OP3的第三负输出端电连接。

电阻器R₁₃为输入电阻。电阻器R₁₃的第一端与第三运算放大器OP3的第三负输出端电连接，电阻器R₁₃的第二端与第四运算放大器OP4的第四负输入端电连接。

电阻器R₁₄为输入电阻，电阻器R₁₄的第一端与第三运算放大器OP3的第三正输出端电连接，电阻器R₁₄的第二端与第四运算放大器OP4的第四正输入端电连接。

电阻器R₁₅为反馈电阻，电阻器R₁₅的第一端与第三运算放大器OP3的第三负输入端电连接，电阻器R₁₅的第二端与第四运算放大器OP4的第四正输出端电连接。

电阻器R₁₆为反馈电阻，电阻器R₁₆的第一端与第三运算放大器OP3的第三正输入端电连接，电阻器R₁₆的第二端与第四运算放大器OP4的第四负输出端电连接。

电容器C₇的第一端与第四运算放大器OP4的第四负输入端电连接，电容器C₇的第二端与第四运算放大器OP4的第四正输出端电连接。电容器C₈的第一端与第四运算放大器OP4的第四正输入端电连接，电容器C₈的第二端与第四运算放大器OP4的第四负输出端电连接。

电阻器R₁～R₈和电阻器R₉～R₁₆为可变电阻器。在来自控制电路的控制信号的控制下，可以通过分别调整电阻器R₁～R₈的电阻值，控制对第一输出信号相对于输入信号的增益。在来自控制电路的控制信号的控制下，可以通过分别调整电阻器R₉～R₁₆的电阻值，控制对第二输出信号相对于输入信号的增益。

例如，滤波器300在低通滤波模式下，在来自控制电路的控制信号的控制下，可以通过分别调整电阻器R₁～R₈的电阻值，控制对第一输出信号相对于输入信号的增益。

例如，滤波器300在复数带通滤波模式下，在来自控制电路的控制信号的控制下，可以通过分别调整电阻器R₁～R₈的电阻值以及电阻器R₉～R₁₆的电阻值，控制对第二输出信号相对于输入信号的增益。

电容器C₁～C₄和电容器C₅～C₈为可变电容器。在来自控制电路的控制信号的控制下，可以通过分别调整电容器C₁～C₄的电容，使得第一输出信号的频率为目标频率。在来自控制电路的控制信号的控制下，可以通过分别调整电容器C₅～C₈的电容，使得第二输出信号的频率为目标频率。目标频率小于第一预设频率或位于第二预设频率范围内。

例如，滤波器300在低通滤波模式下，在来自控制电路的控制信号的控制下，可以通过分别调整电容器C₁～C₄的电容，使得第一输出信号的频率为目标频率，目标频率小于第一预设频率。

例如，滤波器300在复数带通滤波模式下，在来自控制电路的控制信号的控制下，可以通过分别调整电容器C₁～C₄以及电容器C₅～C₈的电容，控制对第二输出信号的频率为目标频率，目标频率位于第二预设频率范围内。

连接电路330包括：连接电阻331和连接开关332。连接开关与连接电阻串联。

连接开关331在来自控制电路的控制信号的控制下，连接开关331可以断开，使连接电路330处于第一状态。在来自控制电路的控制信号的控制下，连接开关331可以接通，使连接电路330处于第二状态。

连接电路330可以包括第一连接子电路、第二连接子电路、第三连接子电路和第四连接子电路。

第一连接子电路的第一端与第一运算放大器OP1的输入端电连接，第一连接子电路的第二端与第三运算放大器OP3的输出端电连接。第二连接子电路的第一端与第一运算放大器OP1的输出端电连接，第二连接子电路的第二端与第三运算放大器OP3的输入端电连接。第三连接子电路的第一端与第二运算放大器OP2的输入端电连接，第三连接子电路的第二端与第四运算放大器OP4的输出端电连接。第四连接子电路的第一端与第二运算放大器OP2的输出端电连接，第四连接子电路的第二端与第四运算放大器OP4的输入端电连接。

第一连接子电路包括连接电阻R_L1、连接电阻R_L2、连接开关S₁和连接开关S₂。第二连接子电路包括连接电阻R_L3、连接电阻R_L4、连接开关S₃和连接开关S₄。第三连接子电路包括连接电阻R_L5、连接电阻R_L6、连接开关S₅和连接开关S₆。第二连接子电路包括连接电阻R_L7、连接电阻R_L8、连接开关S₇和连接开关S₈。

在第一连接子电路中，连接电阻R_L1的第一端与第一运算放大器OP1的第一负输入端电连接，连接电阻R_L1的第二端与连接开关S₁的第一端电连接，连接开关S₁的第二端与第三运算放大器OP3的第三正输出端电连接。连接电阻R_L2的第一端与第一运算放大器OP1的第一正输入端电连接，连接电阻R_L2的第二端与连接开关S₂的第一端电连接，连接开关S₂的第二端与第三运算放大器OP3的第三负输出端电连接。

在第二连接子电路中，连接电阻RI，₃的第一端与第一运算放大器OP1的第一负输出端电连接，连接电阻R_L3的第二端与连接开关S3的第一端电连接，连接开关S₃的第二端与第三运算放大器OP3的第三负输入端电连接。连接电阻R_L4的第一端与第一运算放大器OP1的第一正输出端电连接，连接电阻R_L4的第二端与连接开关S₄的第一端电连接，连接开关S₄的第二端与第三运算放大器OP3的第三正输入端电连接。

在第三连接子电路中，连接电阻R_L5的第一端与第二运算放大器OP2的第二负输入端电连接，连接电阻R_L5的第二端与连接开关S₅的第一端电连接，连接开关S₅的第二端与第四运算放大器OP4的第四正输出端电连接。连接电阻R_L6的第一端与第二运算放大器OP2的第二正输入端电连接，连接电阻R_L6的第二端与连接开关S₆的第一端电连接，连接开关S₆的第二端与第四运算放大器OP4的第四负输出端电连接。

在第四连接子电路中，连接电阻R_L7的第一端与第二运算放大器OP2的第二负输出端电连接，连接电阻R_L7的第二端与连接开关S₃的第一端电连接，连接开关S₇的第二端与第四运算放大器OP4的第四负输入端电连接。连接电阻R_L8的第一端与第二运算放大器OP2的第二正输出端电连接，连接电阻R_L8的第二端与连接开关S₄的第一端电连接，连接开关S₈的第二端与四运算放大器OP4的第四正输入端电连接。

图4A示出了根据本公开实施例的滤波器的等效电路图。图4B示出了根据本公开实施例的滤波器的低通滤波模式下输出信号频率与增益之间的关系图。

如图4A所示，连接电路处于断开时，滤波器400可以等效包括第一二阶滤波电路410。滤波器400进入低通滤波模式。

滤波器400输入端包括正输入端IP_1和负输入端IN_1，输出端包括正输出端OP_1和负输出端ON_1。正输入端IP_1的输入信号V_IP和负输入端IN_1的输入信号V_IN为一组差分信号。正输出端OP_1的输出信号V_OP和负输出端ON_1的输出信号V_ON为一组过滤后的差分信号。

滤波器400包括第一运算放大器OP1和第一运算放大器OP2。第一运算放大器OP1和第一运算放大器OP2之间的连接关系与图3所示实施例中第一运算放大器OP1和第一运算放大器OP2之间的连接关系相似，为简明不再赘述。滤波器400还包括电阻器R₁～R₈和电容器C₁～C₄。电阻器R₁～R₈为可变电阻器，电容器C₁～C₄为可变电容器。

电阻器R₁的电阻值依次为R₁～R₈，电容器C₁～C₄的电容依次为C₁～C₄。在一个示例中，电阻器R₁和R₂的电阻值相同，电阻器R₃和R₄的电阻值相同，电阻器R₅和R₆的电阻值相同，电阻器R₇和R₈的电阻值相同。电容器C₁和C₂的电容相同，电容器C₃和C₄的电容相同。

滤波器400的增益Av、第一品质因子a₁、第二品质因子b₁和截止角频率ω_c可以分别由电阻器的电阻值和电容器的电容通过式(1)～式(4)表示：

在上述公式中，s表示输入信号的频率，截止角频率ω_c可以表示信号的带宽。增益Av、第一品质因子a₁和第二品质因子b₁可以工作所需的预设参数。

例如，在来自控制电路的控制信号的控制下，通过分别调整电阻器R₁～R₈的电阻值，控制对第一输出信号相对于输入信号的增益。并在来自控制电路的控制信号的控制下，可以通过分别调整电容器C₁～C₄的电容，使得第一输出信号的频率为目标频率。

例如，通过控制电路调整电阻器R₅～R₈的电阻值，使滤波器400的第一输出信号相对于输入信号的增益可以具有1dB、6dB和12dB三种档位可调。通过控制电路调整电容器C₁～C₄的电容，使滤波器400对第一输出信号的带宽可以在10MHz和20MHz两种档位可调。

如图4B所示，在第一预设频率为10MHz的情况下，第一输出信号的频率小于10MHz时，第一输出信号相对于输出信号可以具有稳定的增益。在第一预设频率为20MHz的情况下，第一输出信号的频率小于20MHz时，第一输出信号相对于输出信号可以具有稳定的增益。截止角频率ω_c可以与频率f的关系为ω_c＝2πf。

在低通滤波模式时，通过调整电阻器的电阻值和电容器的电容，可以使滤波器400应用于WIFI通信模式。

例如，在保持带宽不变的情况下，电阻器R₇和电阻器R₅的电阻值的乘积为定值。在电阻器R₇和R₈的电阻值为800Ω时，第一输出信号相对于输入信号的增益可以为1dB。在电阻器R₇和R₈的电阻值为1600Ω时，第一输出信号相对于输入信号的增益可以为6dB。在电阻器R₇和R₈的电阻值为3200Ω时，第一输出信号相对于输入信号的增益可以为12dB。

例如，在电阻器R₇和R₈的电阻值为800Ω，电容器C₁～C₄的电容为5pF时，第一输出信号的带宽为20MHz。在电阻器R₇和R₈的电阻值为800Ω，电容器C₁～C₄的电容为10pF时，第一输出信号的带宽为10MHz。

图5A示出了根据本公开另一实施例的滤波器的等效电路图。图5B示出了根据本公开实施例的滤波器的复数带通滤波模式下输出信号频率与增益之间的关系图。

如图5A所示，连接电路处于断开时，滤波器500包括可以等效包括第一二阶滤波电路510、第二二阶滤波电路520和连接电路530。连接电路530处于接通状态。滤波器500进复数带通滤波模式。第一二阶滤波电路510为I路滤波电路，第二二阶滤波电路520为Q路滤波电路。在复数带通滤波模式时，滤波器500可应用于Bluetooth通信模式。

第一二阶滤波电路510输入端包括正输入端IP_1和负输入端IN_1，输出端包括正输出端OP_1和负输出端ON_1。正输入端IP_1的输入信号V_{IP_I}和负输入端IN_1的输入信号V_{IN_I}为一组差分信号。正输出端OP_1的输出信号V_{OP_I}和负输出端ON_1的输出信号V_{ON_I}为一组过滤后的差分信号。

第一二阶滤波电路510包括第一运算放大器OP1和第一运算放大器OP2。第一运算放大器OP1和第一运算放大器OP2之间的连接关系与图3所示实施例中第一运算放大器OP1和第一运算放大器OP2之间的连接关系相似，为简明不再赘述。第一二阶滤波电路510还包括电阻器R₁～R₈和电容器C₁～C₄。电阻器R₁～R₈为可变电阻器，电容器C₁～C₄为可变电容器。

第二二阶滤波电路520输入端包括正输入端IP_2和负输入端IN_2，输出端包括正输出端OP_2和负输出端ON_2。正输入端IP_2的输入信号V_{IP_Q}和负输入端IN_2的输入信号V_{IN_Q}为一组差分信号。正输出端OP_2的输出信号V_{OP_Q}和负输出端ON_2的输出信号V_{ON_Q}为一组过滤后的差分信号。

第二二阶滤波电路520包括第三运算放大器OP3和第四运算放大器OP4。第三运算放大器OP3和第四运算放大器OP4之间的连接关系与图3所示实施例中第三运算放大器OP3和第四运算放大器OP4之间的连接关系相似，为简明不再赘述。第二二阶滤波电路520还包括电阻器R₉～R₁₆和电容器C₅～C₈。电阻器R₉～R₁₆为可变电阻器，电容器C₅～C₈为可变电容器。

电阻器R₁～R₁₆的电阻值依次为R₁～R₁₆，电容器C₁～C₈的电容依次为C₁～C₈。电阻器R₁和R₂的电阻值相同，电阻器R₃和R₄的电阻值相同，电阻器R₅和R₆的电阻值相同，电阻器R₇和R₈的电阻值相同。电容器C₁和C₂的电容相同，电容器C₃和C₄的电容相同。电阻器R₉和R₁₀的电阻值相同，电阻器R₁₁和R₁₂的电阻值相同，电阻器R₁₃和R₁₄的电阻值相同，电阻器R₁₅和R₁₆的电阻值相同。电容器C₅和C₆的电容相同，电容器C₇和C₈的电容相同。

滤波器500的输出信号为复信号。复信号的实信号包括输入信号V_{IP_I}和输入信号V_{IN_I}。复信号的虚信号包括输入信号V_{IP_Q}和输入信号V_{IN_Q}。复信号的频率可以为s-jω_IF。s表示实信号的频率，ω_IF表示虚信号的中频。

滤波器500的I路输入信号V_{I_I}、I路输出信号V_{O_I}、增益Av和截止角频率ω_c可以由式(5)所表示：

滤波器500的Q路输入信号V_{I_Q}、Q路输出信号V_{O_Q}、增益Av和截止角频率ω_c可以由式(6)所表示：

I路输入信号V_{I_I}包括输入信号V_{IP_I}和输入信号V_{IN_I}。I路输出信号包括输出信号V_{OP_I}和输出信号V_{ON_I}。Q路输入信号V_{I_Q}包括输入信号V_{IP_Q}和输入信号V_{IN_Q}。Q路输出信号V_{O_Q}包括输出信号V_{OP_Q}和输出信号V_{ON_Q}。

第二输出信号的带宽可以由中频ω_IF表示，中频ω_IF可以由式(7)所表示：

在式(7)中，ω_IF＝2ω_c。连接电阻R_L1～R_L8的电阻值依次为R_L1～R_L8，连接电阻R_L1～R_L8的电阻值相等。电容器C₅～C₈的电容相等。

例如，通过控制电路调整电阻器R₁、R₂、R₉和R₁₀的电阻值，使滤波器500的第二输出信号相对于输入信号的增益可以具有1dB、2dB、4dB、6dB、8dB、10dB和12dB七种档位可调。通过控制电路调整电容器C₅～C₈的电容，使滤波器500对第二输出信号的带宽可以具有0.5MHz和1MHz两种档位可调。

如图5B所示，在第二预设频率范围为0.5～1.5MHz的情况下，第二输出信号的频率位于0.5～1.5MHz时，第二输出信号相对于输出信号可以具有稳定的增益。在第二预设频率范围为1～3MHz的情况下，第二输出信号的频率位于1～3MHz时，第二输出信号相对于输出信号可以具有稳定的增益。

例如，在来自控制电路的控制信号的控制下，通过分别调整电阻器R₁～R₈以及电阻器R₉～R₁₆的电阻值，控制对第二输出信号相对于输入信号的增益。并在来自控制电路的控制信号的控制下，可以通过分别调整电容器C1～C4的电容，使得第一输出信号的频率为目标频率。

图6示出了本公开实施例的滤波方法的流程图。

如图6所示，该实施例的滤波方法可以应用于根据本公开实施例的滤波器。该实施例的滤波方法包括操作S610～S520。

在操作S610，在连接电路处于第一状态的情况下，将输入信号施加至第一二阶滤波电路，输出第一输出信号。

在本公开实施例中，第一输出信号的频率小于第一预设频率。操作S610由上述第一二阶滤波电路110或第一二阶滤波电路210执行，与上述第一二阶滤波电路110或第一二阶滤波电路210执行的操作相对应，为了简明此处不再赘述。

在操作S620，在连接电路处于第二状态的情况下，将输入信号施加至第一二阶滤波电路，得到第一滤波信号，将经相位变换后的输入信号施加至第二二阶滤波电路，得到第二滤波信号。第一滤波信号和第二滤波信号构成第二输出信号。

在本公开实施例中，第二输出信号的频率位于第二预设频率范围内。操作S620由上述第一二阶滤波电路110和第二二阶滤波电路120执行，或由上述第一二阶滤波电路210和第二二阶滤波电路220执行。与上述第一二阶滤波电路110和第二二阶滤波电路120执行的操作相对应，或与上述第一二阶滤波电路210和第二二阶滤波电路220执行的操作相对应，为了简明此处不再赘述。

应当注意的是，在以上的描述中，仅以示例的方式，示出了本公开实施例的技术方案，但并不意味着本公开实施例局限于上述步骤和结构。在可能的情形下，可以根据需要对步骤和结构进行调整和取舍。因此，某些步骤和单元并非实施本公开实施例的总体发明思想所必需的元素。

至此已经结合优选实施例对本公开进行了描述。应该理解，本领域技术人员在不脱离本公开实施例的精神和范围的情况下，可以进行各种其它的改变、替换和添加。因此，本公开实施例的范围不局限于上述特定实施例，而应由所附权利要求所限定。

Claims (10)

1.一种滤波器，包括：

第一二阶滤波电路；

第二二阶滤波电路；

连接电路，包括第一端和第二端，所述连接电路的第一端与所述第一二阶滤波电路电连接，所述连接电路的第二端与所述第二二阶滤波电路电连接；

其中，在所述滤波器的第一工作模式下，所述连接电路被配置为处于第一状态，将所述第一二阶滤波电路与所述第二二阶滤波电路断开；所述第一二阶滤波电路被配置为接收输入信号，并对所述输入信号进行滤波，得到第一输出信号，所述第一输出信号的频率小于第一预设频率；

在所述滤波器的第二工作模式下，所述连接电路被配置为处于第二状态，将所述第一二阶滤波电路与所述第二二阶滤波电路接通；所述第一二阶滤波电路被配置为接收所述输入信号，并对所述输入信号进行滤波，得到第一滤波信号；所述第二二阶滤波电路被配置为接收经相位变换后的所述输入信号，并对经相位变换后的所述输入信号进行滤波，得到第二滤波信号，其中所述第一滤波信号和所述第二滤波信号构成第二输出信号，所述第二输出信号的频率位于第二预设频率范围内。

2.根据权利要求1所述的滤波器，还包括：

控制电路，分别与所述第一二阶滤波电路、所述第二二阶滤波电路和所述连接电路电连接，被配置为生成控制信号，并通过所述控制信号控制所述第一二阶滤波电路、所述第二二阶滤波电路和所述连接电路进行滤波。

3.根据权利要求2所述的滤波器，其中，所述连接电路包括：

连接电阻；以及

连接开关，与所述连接电阻串联，

所述连接开关被配置为：在来自所述控制电路的第一控制信号的控制下，所述连接开关断开，使所述连接电路处于所述第一状态；以及在来自所述控制电路的第一控制信号的控制下，所述连接开关接通，使所述连接电路处于所述第二状态。

4.根据权利要求2所述的滤波器，其中，所述第一二阶滤波电路包括多个第一可变电阻器，所述第二二阶滤波电路分别包括多个第二可变电阻器，

所述多个第一可变电阻器被配置为：在来自所述控制电路的第二控制信号的控制下，通过分别调整所述多个第一可变电阻器的电阻值，控制对所述第一输出信号相对于所述输入信号的增益；

所述多个第二可变电阻器被配置为：在所述第二控制信号的控制下，通过分别调整所述多个第二可变电阻器的电阻值，控制对所述第二输出信号相对于所述输入信号的增益。

5.根据权利要求2所述的滤波器，其中，所述第一二阶滤波电路多个第一可变电容器，第二二阶滤波电路分别包括多个第二可变电容器；

所述多个第一可变电容器被配置为：在来自所述控制电路的第三控制信号的控制下，通过分别调整所述多个可变电容器的电容，使得所述第一输出信号的频率为目标频率，所述目标频率小于第一预设频率或位于第二预设频率范围内；

所述多个第二可变电容器被配置为：在所述第三控制信号的控制下，通过分别调整所述多个可变电容器的电容，使得所述第二输出信号的频率为所述目标频率。

6.根据权利要求2所述的滤波器，其中，所述第一二阶滤波电路包括第一运算放大器(OP1)和第二运算放大器(OP2)，所述第二二阶滤波电路包括第三运算放大器(OP3)和第四运算放大器(OP4)；

其中，所述第一运算放大器(OP1)的输入端与所述第三运算放大器(OP3)的输出端电连接，所述第一运算放大器(OP1)的输出端与所述第三运算放大器(OP3)的输入端电连接；以及

其中，所述第二运算放大器(OP2)的输入端与所述第四运算放大器(OP4)的输出端电连接，所述第二运算放大器(OP2)的输出端与所述第四运算放大器(OP4)的输入端电连接。

7.根据权利要求6所述的滤波器，其中，所述连接电路包括第一连接子电路、第二连接子电路、第三连接子电路和第四连接子电路；

所述第一连接子电路的第一端与所述第一运算放大器(OP1)的输入端电连接，所述第一连接子电路的第二端与所述第三运算放大器(OP3)的输出端电连接；

所述第二连接子电路的第一端与所述第一运算放大器(OP1)的输出端电连接，所述第二连接子电路的第二端与所述第三运算放大器(OP3)的输入端电连接；

所述第三连接子电路的第一端与所述第二运算放大器(OP2)的输入端电连接，所述第三连接子电路的第二端与所述第四运算放大器(OP4)的输出端电连接；以及

所述第四连接子电路的第一端与所述第二运算放大器(OP2)的输出端电连接，所述第四连接子电路的第二端与所述第四运算放大器(OP4)的输入端电连接。

8.根据权利要求6所述的滤波器，其中，

所述第一运算放大器(OP1)包括第一正输入端、第一负输入端、第一正输出端和第一负输出端；所述第三运算放大器(OP3)包括第三正输入端、第三负输入端、第三正输出端和第三负输出端；

其中，所述第一正输入端与所述第三负输出端电连接，所述第一负输入端与所述第三正输出端电连接，所述第一正输出端与所述第三正输入端电连接，以及第一负输出端与所述第三负输入端电连接。

9.根据权利要求6所述的滤波器，其中，

所述第二运算放大器(OP2)包括第二正输入端、第二负输入端、第二正输出端和第二负输出端；所述第四运算放大器(OP4)包括第四正输入端、第四负输入端、第四正输出端和第四负输出端；

所述第二正输入端与所述第四负输出端电连接，所述第二负输入端与所述第四正输出端电连接，所述第二正输出端与所述第四正输入端电连接，以及第二负输出端与所述第四负输入端电连接。

10.一种滤波方法，包括：

在连接电路处于第一状态的情况下，将输入信号施加至第一二阶滤波电路，输出第一输出信号，所述第一输出信号的频率小于第一预设频率；以及

在所述连接电路处于第二状态的情况下，将所述输入信号施加至所述第一二阶滤波电路，得到第一滤波信号，将经相位变换后的所述输入信号施加至第二二阶滤波电路，得到第二滤波信号；其中所述第一滤波信号和所述第二滤波信号构成第二输出信号，所述第二输出信号的频率位于第二预设频率范围内。

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