无线通信领域的低功耗高线性多频带Gm-C滤波器设计

"这篇论文研究了一种低功耗高线性的多频带Gm-C低通滤波器，采用基于翻转电压跟随器（FVF）的拓扑结构设计的跨导器，其跨导值可通过控制电压进行精确调节。这种滤波器是六阶巴特沃斯型，能实现70 kHz，140 kHz和210 kHz的多频带选择，适用于无线收发机系统。在1.8 V电源电压下，其功耗仅为1.37 mW，IIP3线性度超过22.6 dBm。" 在无线通信领域，尤其是在支持多种标准的高速无线收发机系统中，高性能且低功耗的滤波器是至关重要的技术。滤波器在解决系统性能瓶颈上扮演着核心角色。论文中提到了三种常见的连续时间滤波器类型：Active-RC、MOSFET-C和Gm-C滤波器。 Active-RC滤波器以其良好的线性度和大动态范围受到青睐，但需要宽带运算放大器，导致功耗增加，且无法通过开关元件精确调整频率特性。MOSFET-C滤波器通过使用线性区的MOS管代替电阻，可以精确调整频率，但牺牲了线性度和动态范围，且功耗与Active-RC相当。 Gm-C滤波器，即利用开环工作的跨导器作为有源元件，具有更宽的带宽和连续可调的频率特性，同时功耗最低。它的优势在于可以通过精确调整跨导器的跨导值来实现高精度的传输特性。虽然开环跨导器的线性度相对较差，但可以通过实施线性化技术来优化。 本文提出的设计采用FVF的Gm-C结构，实现了低功耗和高线性度的多频带滤波器。该滤波器由两个二次节级联而成，形成六阶巴特沃斯型滤波响应，能够覆盖70 kHz，140 kHz和210 kHz的多频带需求。在0.18 μm SMIC CMOS工艺下，该滤波器在1.8 V电源电压下的功耗仅为1.37 mW，同时，其IIP3线性度超过22.6 dBm，显示出优秀的性能指标。 这项研究对于无线通信领域的发展具有重要意义，它提供了一种新的低功耗解决方案，能够满足多频带无线收发机系统的需求，对于提高系统性能和降低能耗有着积极的贡献。