低功耗高线性Gm-C滤波器：W-CDMA接收机的关键技术

"一种低功耗高线性Gm-C滤波器的设计" 本文介绍了一种应用于W-CDMA零中频接收机系统的低功耗、高性能的Gm-C（跨导-电容）低通滤波器设计。该滤波器以3阶巴特沃斯配置实现，具有2.2 MHz的截止频率，并在10 MHz处提供34 dB的阻带衰减。设计采用了SMIC的0.18微米CMOS工艺，确保了在1.8 V电源电压下，IIP3（输入三阶交调截点）达到21.13 dBm，整体功耗仅为3.31 mW。 在无线通信系统中，尤其是在零中频接收机中，低功耗和高性能的滤波器是至关重要的，因为它们有助于消除噪声、抑制干扰并保证信号质量。零中频接收机是一种在射频前端不进行混频的架构，能简化系统设计并降低功耗。Gm-C滤波器因其结构简单、面积小、调谐灵活和高频特性优良而被广泛应用。 设计中，滤波器采用了开关电容调谐电路，以精确控制截止频率，并将频率偏差控制在3%以内，这对于保持滤波器性能的一致性和稳定性至关重要。开关电容调谐电路可以动态调整电容值，从而改变滤波器的响应特性，适应不同工作条件。 跨导放大器（OTA）作为Gm-C滤波器的核心组件，其性能直接影响滤波器的线性度、噪声性能和功耗。本文提出的跨导放大器结构利用两个MOS管M3和M4作为源级负反馈，确保在VIP-VIN=0时两管均处于深线性区，从而提高线性度。这种设计策略可以确保即使一个MOS管进入饱和区，仍能维持良好的线性输出。跨导值可通过调整尾电流来改变，以适应不同的滤波需求。 本文提出的Gm-C滤波器设计实现了低功耗和高线性度的平衡，特别适合于对功耗和性能有严格要求的无线通信系统，如W-CDMA接收机。其独特的开关电容调谐电路设计提高了滤波器的频率调谐精度，增强了系统的灵活性和适应性。这种滤波器设计方法对于推动无线通信技术的进步，尤其是对于便携式和移动设备的电源效率优化，具有显著的实用价值。