CN1671046A - 对寄生电容敏感或不敏感的滤波器带宽的校验电路和方法 - Google Patents

Abstract

校验电路和方法通过调节低通滤波器中的电容阵列使截止频率与低通滤波器的设计频率相匹配。

Description

对寄生电容敏感或不敏感的滤波器带宽的校验电路和方法

技术领域

本发明总体涉及无线通信系统，更具体地(但不是排他地)，本发明涉及校验对寄生电容敏感或不敏感的滤波器带宽。

背景技术

已知地，通信系统支持无线和/或有线通信设备之间的无线和有线通信。这样通信系统从国家和/或国际蜂窝电话系统到互联网，到点对点家用无线网络。每种类型的通信系统根据一个或多个通信标准构建和据此操作。例如，无线通信系统可以根据一个或多个标准操作，这些标准包括，但不局限于，IEEE802.11，蓝牙、高级移动电话服务(AMPS)、数字AMPS、全球通信系统(GSM)、码分多址(CDMA)和/或它们的变化。

与无线通信的类型有关，无线通信设备(诸如蜂窝电话、双向无线电、个人数字助理(PDA)、个人计算机(PC)、便携式计算机、家庭娱乐装置等等直接或间接与其他无线通信设备通信。对于直接通信(也称为点对点通信)而言，参与的无线通信设备将它们的接收机和发射机调谐至相同的信道或信道对(例如，无线通信系统的多个射频(RF)载波中的一个)并在该信道或信道对上通信。对于间接无线通信而言，每一个无线通信设备经由指定信道直接与相关联的基站(例如，对于蜂窝服务而言)和/或相关联的接入点(例如，对于室内或建筑物内部的无线网络而言)通信。为了完成无线通信设备之间的通信连接，相关联的基站和/或相关联的接入点经由系统控制器、公共交换电话网、互联网和/或其它一些广域网来彼此直接通信。

对于参与无线通信的每一个无线通信设备而言，其包括内置无线电收发信机(即接收机和发射机)或连接到相关联的无线电收发信机(如用于室内和/或建筑物内无线通信网络的基站、RF调制解调器等)。众所周知，接收机接收RF信号，直接或者经由一个或多个中频级从RF信号中消除RF载波频率，并且根据特定无线通信标准将信号解调以重新获得传输信号。发射机根据特定无线通信标准通过直接或者使用多个中频级将数据调制为RF载波来将数据转换成RF信号以产生RF信号。

发射机也可以包括低通滤波器(LPF)，该低通滤波器将频率高于特定截止频率的某些信号过滤，以便降低噪音或其他非期望信号方式。然而，由于制造过程中的过程偏差或其他原因，LPF的截止频率可以从指定截止频率发生偏差，使信号的期望部分截止或不使信号的非期望部分截止。

相应地，需要新的电路和方法，该电路和方法为具有对寄生电容敏感或不敏感的滤波器带宽补偿期望截止频率(即原始设计频率)与实际截止频率之间的偏差。

发明内容

本发明的实施例是将低通滤波器的截止频率移到设计截止频率以便校正制造过程中的过程偏差或其它原因所引起的差别。

在本发明的一个实施例中，一种方法包括：当将相等的电流加到滤波器的第一元件和第二元件上时，测量第一元件和第二元件之间的电压差；以及如果存在测量电压差，调节第一或第二元件中的至少一个。该调节使滤波器特性与滤波器的设计特性更紧密地匹配。可以重复该方法，直到获得可接受的(预先指定的)差值(例如，在电压测量的误差范围内)为止。

在本发明的一个实施例中，一种系统(例如电路)包括：比较器和引擎。比较器测量在将相等的电流加到滤波器的第一元件和第二元件上时滤波器的第一元件和第二元件之间的电压差。如果存在测量电压差，该引擎(其通信地连接到第一元件和第二元件中的至少一个并通信地连接到比较器)调节第一元件或第二元件中的至少一个。该调节使滤波器的特性与滤波器的设计特性更紧密地匹配。

根据本发明的一个方面，提供了一种方法，包括：

当将相等的电流加到滤波器的第一元件和第二元件上时，测量滤波器的第一元件和第二元件之间的电压差；以及

如果存在测量电压差，调节第一元件或第二元件中的至少一个，其中该调节使滤波器的特性与滤波器的设计特性更紧密地匹配。

优选地，滤波器包括低通滤波器。

优选地，低通滤波器包括RC滤波器。

优选地，所述特性包括滤波器的截止频率。

优选地，当不存在电压差时截止频率与设计截止频率匹配。

优选地，第一元件包括电容阵列并且上述调节激活该阵列中的一个或多个电容器。

优选地，本方法还包括将阵列中的每个电容器的电荷设置为零、重复测量并调节，直至测量电压差小于预先指定的公差为止。

优选地，上述方法还包括重复测量和调节，直到测量的电压小于预先指定的公差为止。

依照本发明的一个方面，提供了一种系统，包括：

用于在将相等的电流加到滤波器第一元件和第二元件上时，测量滤波器第一元件和第二元件之间的电压差的装置；以及

用于在存在测量电压差时调节第一元件或第二元件中的至少一个的装置，其中该调节使滤波器的特性与滤波器的设计特性更紧密地匹配。

依照本发明的另一个方面，提供了一种系统，包括：

比较器，其能够在将相等的电流加到滤波器的第一元件和第二元件上时，测量第一元件和第二元件之间的电压差；以及

引擎，其通信地连接到第一和第二元件中的至少一个，并且通信地连接到比较器，所述引擎能够在存在测量电压差时，调节第一元件或第二元件中的至少一个，其中该调节使滤波器的特性与滤波器的设计特性更紧密的匹配。

优选地，滤波器包括低通滤波器。

优选地，低通滤波器包括RC滤波器。

优选地，所述特性包括滤波器的截止频率。

优选地，当不存在电压差时截止频率与设计截止频率匹配。

优选地，第一元件包括电容阵列并且上述调节激活该阵列中的一个或多个电容器。

优选地，比较器和引擎还能够分别重复测量和调节，直到测量电压差处于预先指定的公差以内为止。

附图说明

参考以下附图描述本发明的非限制性和非穷举的实施例，其中除非另有指定，否则在各个视图中类似的标号表示类似的部分。

图1是框图，示出根据本发明一个实施例的网络系统；

图2A是电路图，示出简单的RC低通滤波器，该滤波器的带宽对寄生电容敏感；

图2B是示出RC低通滤波器的设计截止频率和实际截止频率之间的差值的图；

图3是框图，示出连接到低通滤波器的RC校验电路；

图4是框图，示出图3的RC校验电路；

图5是框图，示出RC校验电路的电容阵列；并且

图6是流程图，示出校验滤波器以补偿设计截止频率和实际截止频率之间偏差的方法。

具体实施方式

提供以下的描述以使任何本领域的一般技术人员能够实现并使用本发明，并且在特定应用及其需求的上下文中提供了本发明。对于本领域的技术人员而言，对实施例的不同改变是显而易见的。在不脱离本发明的精神和保护范围的前提下，可将本文中定义的通用原理应用到其它的实施例和应用中。因此，本发明并不用于为图示的实施例所限制，而是遵循本文所揭示的原理、特征和教学来获得最宽的保护范围。

图1是框图，示出了根据本发明一个实施例的网络系统10。系统10包括多个基站和/或接入点12-16、多个无线通信设备18-32以及网络硬件构件34。无线通信设备18-32可以是便携式主机18和26、个人数字助理主机20和30、个人计算机主机24和32和/或蜂窝电话主机22和28。

基站或接入点12经由局域网连接36、38和40操作性连接到网络硬件34。网络硬件34(其可以是路由器、交换机、桥接器、调制解调器、系统控制器等等)为通信系统10提供了广域网连接42。基站或接入点12-16的每一个具有相关的天线或天线阵列以与无线通信设备在其区域内通信。典型地，无线通信设备与特定基站或接入点12-14注册以接收来自通信系统10的业务。对于直接连接(即点对点通信)而言，无线通信设备经由分配的信道直接通信。

典型地，基站用于蜂窝电话系统和类似类型的系统，而接入点用于室内或建筑物内无线网络。每一无线通信设备包括内置无线电设备和/或连接到无线电设备，而与通信系统的具体类型无关。无线电设备包括能够调节功率放大器输出功率的发射机，从而具有降低的功率需求的特性，从而扩展了相关联的电源的使用寿命。

图2A是电路图，示出了简单的RC低通滤波器200，该滤波器的带宽对寄生电容敏感。滤波器200由电阻器(其阻抗为R)和电容器(其电容为C)组成，电容器接地。然而，将把Vout和地之间的寄生电容总计为原始电容C，因此带宽是寄生敏感的。在另一方面，对于电容非敏感滤波器而言，寄生电容不会影响原始设计带宽。从以下等式可以推导出，滤波器200的设计截止频率等于1/RC。然而，由于制造过程中的过程偏差，实际截止频率是1/R’C’，这是由于制造电路的阻抗和电容往往与发送到铸工车间的设计规范不匹配。

图2B示出了RC低通滤波器200的设计截止频率和实际截止频率之间的差值。等于截止频率ω₀时，LPF 330将维持恒定增益。高于截止频率时，信号衰减。截止频率是基于如下推导的增益等于Vout/Vin的事实。然而，如图2B中的210所示，设计截止频率经常从实际截止频率漂移。

相应地，按以上等式，调节RC滤波器的阻抗和/或电容将调节截止频率ω₀，这可以校正或校验实际截止频率和设计频率之间的偏差。如以下所将进一步讨论的，5比特校验码320(图3)可用于使LPF 330的电容阵列420(图4)中的电容导通和截止，这将改变电容，从而改变截止频率。

图3是框图，其示出了连接到低通滤波器(LPF)330的RC校验电路300。在本发明的一个实施例中，LPF 330包括RC滤波器，用于过滤截止点以上的频率。可以经由使用5比特校验码320来调节滤波器的截止点或带宽。本领域的一般技术人员会理解可以使用其它的校验控制原理。在本发明的一个实施例中，RC校验电路300可用于高通滤波器或带通滤波器，高通滤波器和带通滤波器具有与LPF 330不同的频率响应。

图4是框图，其示出了RC校验电路300(图3)。电阻器410和电容阵列420(它们组成了基于RC的LPF 330)中的每一个都连接到比较器430，比较器430连接到电容阵列引擎440，电容阵列引擎440连接到电容阵列420。比较器430接收并测量电阻器410和电容器420的电压差。电容阵列420也可为引擎440提供反馈。基于测量的电压差和反馈，电容阵列引擎440产生5比特的码来改变电容阵列420的电容。

当正确校验LPF 330时，V₁将等于V₂，即：

$V_1=\mathrm{IR}=V_2=\frac{\mathrm{I\ΔT}}{C}$

从而，

RC＝ΔT

其中R是电阻器410的阻抗，C是电容阵列420的电容，I是流经电阻器410和电容阵列420的电流(I1＝I2＝I3)，V₁是电阻器410上的电压，V₂是电容阵列420上的电压，ΔT是电容阵列420充电的时间(例如，常数)。

在电路300工作期间，比较器430测量电容阵列420(V₂)和电阻器410(V₁)的电压差并将该差值传输到电容阵列引擎440。如果存在电压差，电容阵列引擎440产生5比特码320并将该5比特码传送到电容阵列420，电容阵列420将阵列420中的一些电容激活或去活(见图5)。

5比特码320中的每一个比特激活电容阵列420的单个电容器。在本发明的一个实施例中，最初阵列420中的所有可激活电容器是非活动态的，引擎440可按顺序将阵列420中的电容器激活，直到V₁＝V₂为止。在本发明的另一个实施例中，引擎440可随机激活阵列420中的电容器，直到V₁＝V₂为止。在本发明的另一个实施例中，引擎440依照与电压差的比例(或者按照与电压差相反的比例)激活阵列420中的电容器。本领域的一般技术人员会理解可以使用其它的一些技术，用于确定所要激活或去活的电容器的数量。在本发明的另一个实施例中，引擎440调节电阻器410的阻抗和电容阵列420的电容。对于对寄生电容敏感的滤波器带宽而言，校验电路300仍可通过调节V₁分支上的电阻器410的阻抗来确定合适的带宽。

图5是框图，其示出了RC校验电路300的电容阵列420。电容阵列包括6个电容器，其中的5个是可激活的。阵列420中的每个电容器可具有相同的电容或者可具有如图5所示的差电容。本领域的一般技术人员会理解阵列420可包括另外的或更少的电容器。在本发明的一个实施例中，阵列420可包括替代电容器的电感或者电感与电容器的结合。

图6是流程图，示出了校验滤波器330以补偿设计截止频率和实际截止频率之间偏差的方法。首先，分别通过电阻器410和电容阵列420传送电流I₁和I₂(610)，这两个电流相等。然后测量(620)和比较(630)在电阻器410和阵列420上的电压。如果(640)不存在差值(例如，小于可接受公差)，那么方法600结束。如果(640)存在电压差(大于可接受公差)，那么调节电容阵列420(650)，将电容器的电容电荷设置(步骤660)为0，并重复方法600。

本领域的一般技术人员会理解并不一定需要以上面所提到的顺序执行方法600，这是由于可以基本同时执行方法600的许多子步骤。

本发明图示实施例的以上描述仅仅是通过示例的方式，根据以上的教学，上述实施例和方法的其它变化和修改是可能的。可使用可编程通用数字计算机、特定应用集成电路或者互连常规构件和电路的网络来实现本发明的构件。连接方式可以是有线、无线、调制解调器等。本文所描述的实施例并非穷举和限制性的。本发明仅仅通过以下权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种方法，其特征在于，包括：

当将相等的电流加到滤波器的第一元件和第二元件时，测量所述第一元件和所述第二元件的电压差；以及

如果存在测量电压差，调节所述第一元件或所述第二元件中的至少一个，其中所述调节使所述滤波器的特性与所述滤波器的设计特性更紧密地匹配。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述滤波器包括低通滤波器。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述低通滤波器包括RC滤波器。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述特性包括所述滤波器的截止频率。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：当不存在电压差时，所述截止频率与设计截止频率相匹配。

6.一种系统，其特征在于，包括：

用于在将相等的电流加到滤波器的第一元件和第二元件时，测量所述第一元件和所述第二元件的电压差的装置。

用于在存在测量电压差时调节所述第一元件和所述第二元件中至少一个的装置，其中所述调节使所述滤波器的特性与所述滤波器的设计特性更紧密地匹配。

7.一种系统，其特征在于，包括：

比较器，其能够在将相等的电流加到滤波器的第一元件和第二元件时，测量所述第一元件和所述第二元件的电压差；以及

引擎，其通信地连接到所述第一元件和所述第二元件中地至少一个，并通信地连接到所述比较器，其能够在存在测量电压差时调节所述第一元件和所述第二元件中至少一个，其中所述调节使所述滤波器的特性与所述滤波器的设计特性更紧密地匹配。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于：所述滤波器包括低通滤波器。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于：所述低通滤波器包括RC滤波器。

10.如权利要求7所述的系统，其特征在于：所述特性包括所述滤波器的截止频率。

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