CN218679017U - 一种用于滤波器的带宽校准电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于滤波器的带宽校准电路,其特征在于,包括振荡电路、计数电路、处理电路、时钟电路；其中，所述振荡电路接收处理电路传递来的频率控制参数，并根据该参数调整振荡电路输出的振荡信号的频率；所述时钟电路对外部输入的时钟信号进行分频，产生一定宽度的周期性高电平信号；所述计数电路在时钟电路输出高电平期间记录振荡电路产生的振荡信号的上升沿数量，并将该计数结果传递给处理电路；所述处理电路比较计数阈值和计数电路传递来的计数结果，用于调整频率控制参数。
Description
技术领域
本实用新型涉及射频集成电路技术领域，具体是一种用于滤波器的带宽校准电路。
背景技术
在宽带通信系统中，尤其是兼容多标准的通信系统中，具有宽的可调带宽范围的滤波器是一个非常关键的模块，合适的带宽可以有效的滤除带外干扰和噪声，提高信噪比，同时也会显著的提高后级可编程增益放大器的带外线性性能，提高系统的线性度。偏高的滤波器带宽会恶化系统的噪声性能，甚至还会恶化线性性能；偏低的滤波器带宽会滤除掉一部分有用信号，增大系统的误码率。因此如何保证滤波器可以在不同的标准和通信条件下提供合适的通道带宽具有十分重要的意义。
此外，多标准的通信系统还对滤波器的带宽范围提出了严格的要求，不同的标准对滤波器提出的带宽要求具有很大的差异，甚至即使是同一标准，由于通信内容或者机制的不同，也要求滤波器能够提供很宽的带宽范围。因此，具有宽的可调带宽范围的滤波器是多标准宽带通信系统中不可或缺的一个元件。
带宽频率精确度也是衡量滤波器性能的一个非常重要的指标，由于受工艺偏差和环境温度的影响，滤波器的带宽总会或多或少的偏离预先设定的值，这样就会造成带宽频率精确度的降低，导致系统信噪比下降或者误码率上升。严重时带宽偏差甚至可以达到25％以上。因此在滤波器的设计中，必须具备带宽校准电路。
现有的带宽校准电路仅仅是用来补偿由于工艺偏差和环境温度的改变所造成的滤波器带宽的偏差，这种带宽校准电路必然导致在滤波器的设计过程中电容和电阻两者之间只能有一个可以用来调节滤波器的带宽，而另一个必须用来校准带宽偏差，这种带宽校准电路直接导致了对于带宽调节自由度的浪费，对于低阶滤波器或者带宽频点数较少的滤波器来说，这种方法无疑是可以接受的，但是对于高阶的、需要宽范围调谐的滤波器来说，现有的带宽校准电路必然会给滤波器带来面积和复杂度的迅速增大及提升，这是因为在滤波器的设计中每增加一个带宽频点，就必然要在每一个电容或者电阻网络中加入一个相应的电容或者电阻元件。
实用新型内容
本实用新型的目的是：针对现有的带宽校准电路存在的不足，提出一种新的滤波器带宽校准电路，其可以增加滤波器中调节带宽的自由度，能够在较小的面积和较低的复杂度条件下，设计出具有宽的带宽调谐范围和高的带宽精度的滤波器，可以直接应用于兼容多标准的宽带通信系统中。
本实用新型采用的技术方案：
一种用于滤波器的带宽校准电路,包括振荡电路、计数电路、处理电路、时钟电路；
其中，所述振荡电路接收处理电路传递来的频率控制参数，并根据该参数调整振荡电路输出的振荡信号的频率；
所述时钟电路对外部输入的时钟信号进行分频，产生一定宽度的周期性高电平信号；
所述计数电路在时钟电路输出高电平期间记录振荡电路产生的振荡信号的上升沿数量，并将该计数结果传递给处理电路；
所述处理电路比较计数阈值和计数电路传递来的计数结果，用于调整频率控制参数。
优选的，所述振荡电路包括2个运算放大器10和11、2个电阻阵列12和14、2个电容阵列13和15；其中，运算放大器10的同相端连接运算放大器11的输出端，阵列电容13跨接在运算放大器10的同相端和输出端之间，阵列电容15跨接在运算放大器11的反相端和输出端之间，阵列电阻12跨接在运算放大器10的同相端和运算放大器11的输出端，阵列电阻14跨接在运算放大器10的输出端和运算放大器11的反相端之间。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型中的带宽校准电路通过在滤波器中搜索合适的带宽点来实现高的带宽精度，而不是通过校准滤波器中电阻或者电容阵列的值来保证滤波器的带宽精度，增加了滤波器调节带宽的自由度，即滤波器中的电容和电阻元件都用来调节滤波器的带宽，在设计宽的可调带宽范围滤波器时，相较于现有的带宽校准电路设计的滤波器，所需的电容或者电阻个数会大大的降低，节省了面积，降低了设计复杂度。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本实用新型带宽校准电路的结构原理图；
图2是带宽校准电路中振荡电路的一个实施例；
图3是带宽校准电路中时钟电路的一个实施例；
图4是带宽校准电路中计数电路的一个实施例；
图5是带宽校准电路中处理电路的一个实施例；
图6是本实用新型带宽校准电路的一个搜索过程示例。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实施例提供了一种用于滤波器的带宽校准电路，包括振荡电路101、时钟电路102、计数电路103、处理电路104。
振荡电路101接收处理电路104传递来的频率控制参数，并根据该参数调整振荡电路输出的振荡信号的频率。
时钟电路102对外部输入的时钟信号进行分频，产生一定宽度的周期性高电平信号。
计数电路103在时钟电路102输出高电平期间记录振荡电路101产生的振荡信号的上升沿数量，并将该计数结果传递给处理电路104。
处理电路104比较预置的计数阈值和计数电路103传递来的计数结果，并根据比较结果调整频率控制参数：如果计数结果等于计数阈值，频率控制参数保持不变；如果计数结果小于计数阈值，减小频率控制参数，使得振荡电路101产生更高频率的振荡信号；如果计数结果大于计数阈值，增大频率控制参数，使得振荡电路101产生更低频率的振荡信号。
参考图2，其所示为带宽校准电路振荡电路101的一个实施例，包括2个运算放大器模块10和11，2个电阻阵列12和14以及2个电容阵列13和15。其中，电阻阵列12和14具有相同的电路结构和电阻值，电容阵列13和15具有相同的电路结构和电容值，且电阻阵列12和14与滤波器中的电阻阵列具有相同的电路结构，电容阵列13和15与滤波器中的电容阵列具有相同的电路结构。运算放大器10的同相端连接运算放大器11的输出端，阵列电容13跨接在运算放大器10的同相端和输出端之间，阵列电容15跨接在运算放大器11的反相端和输出端之间，阵列电阻12跨接在运算放大器10的同相端和运算放大器11的输出端，阵列电阻14跨接在运算放大器10的输出端和运算放大器11的反相端之间。
振荡电路101的振荡频率为
其中R代表电阻阵列12或14的阻值，C代表电容阵列13或15的容值。滤波器中的每一个可以实现的带宽都对应着振荡电路101的一个振荡频率，如果想获取滤波器中某一带宽，只需要通过设定与振荡电路101的某一相应的振荡频率相等的时钟信号，经过带宽校准电路的搜索即可实现。
参考图3，其所示为带宽校准电路时钟电路102的一个实施例，通过D触发器实现对外部输入时钟的二分频。F_in为外部输入时钟，F_out为分频后的信号。可以根据需要采用多级D触发器级联方式输出不不同分频系数的信号。
参考图4，其所示为带宽校准电路计数电路103的一个实施例，通过JK触发器实现一个四位的计数器，计数器的CLK连接振荡电路101的输出信号，计数器的RST连接时钟电路102的输出信号。可以根据需要采取更多级的级联方式实现更多位数的计数器。
参考图5，其所示为带宽校准电路处理电路104的一个实施例，通过单片机MCU实现频率控制参数的生成。处理电路104接收来自计数电路103的技术结果，并与预置的计数阈值进行比较。如果计数结果等于计数阈值，处理电路104输出的频率控制参数保持不变；如果计数结果小于计数阈值，处理电路104减小输出的频率控制参数，使得振荡电路101产生更高频率的振荡信号；如果计数结果大于计数阈值，处理电路104增大输出的频率控制参数，使得振荡电路101产生更低频率的振荡信号。本申请并未对处理电路本身进行改进，其实现的比较操作为本领域常规操作。
参考图6其所示为采用本实用新型带宽校准方法的一个搜索过程示例，为简单起见，假设在一定的带宽范围内，滤波器可以提供8个带宽点，并以3比特频率控制参数进行编码，每个编码对应一个带宽点，带宽点的频率间隔为Δf，如果此时的滤波器需要的带宽点为fD，利用本实用新型中的带宽校准电路，可通过如下方式搜索到最接近fD的带宽值：首先根据带宽点fD设置适当的时钟信号，接着带宽校准电路上电后，处理电路输出的频率控制参数的值为000，该频率控制参数输出至振荡电路101后，使振荡电路101输出一个与之相对应的振荡频率，计数电路103对该振荡频率进行计数后，将计数结果输出到处理电路104。处理电路对该计数结果与预置的阈值(该阈值与期望的带宽相对应)进行比较，并根据比较结果对频率控制参数进行调整，然后处理电路104将调增后的频率控制参数传递给振荡电路101，从而调整振荡电路101输出信号的频率。按照前面所述的过程，带宽校准电路持续循环工作，直到计数结果与计数阈值相等，振荡电路不再调整输出的振荡信号的频率。本实施例中，处理电路104中预置的计数阈值为100，整个搜索过程中频率控制参数的变化过程为000→100→010→011→100，图6的曲线表示出来该变化过程。
综上所述，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型，任何本领域普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种更动与润饰，因此本实用新型的保护范围当视权利要求书界定的范围为准。
Claims (2)
1.一种用于滤波器的带宽校准电路,其特征在于,包括振荡电路(101)、计数电路(103)、处理电路(104)、时钟电路(102)；
其中，所述振荡电路(101)接收处理电路(104)传递来的频率控制参数，并根据该参数调整振荡电路输出的振荡信号的频率；
所述时钟电路(102)对外部输入的时钟信号进行分频，产生一定宽度的周期性高电平信号；
所述计数电路(103)在时钟电路(102)输出高电平期间记录振荡电路(101)产生的振荡信号的上升沿数量，并将该计数结果传递给处理电路(104)；
所述处理电路(104)比较计数阈值和计数电路(103)传递来的计数结果，用于调整频率控制参数。
2.根据权利要求1所述的一种用于滤波器的带宽校准电路,其特征在于,所述振荡电路(101)包括2个运算放大器(10)和(11)、2个电阻阵列(12)和(14)、2个电容阵列(13)和(15)；其中，运算放大器(10)的同相端连接运算放大器(11)的输出端，阵列电容(13)跨接在运算放大器(10)的同相端和输出端之间，阵列电容(15)跨接在运算放大器(11)的反相端和输出端之间，阵列电阻(12)跨接在运算放大器(10)的同相端和运算放大器(11)的输出端，阵列电阻(14)跨接在运算放大器(10)的输出端和运算放大器(11)的反相端之间。
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2022
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