基于GSM接收机的多相滤波器的设计研究

【摘要】随着A/D变换技术、DSP技术、FPGA技术及ASIC等技术的发展，宽带数字化接收机正逐渐成为现代雷达、遥测及通信系统中必不可少的重要组成部分。其中多相滤波器是其中的关键技术，多相滤波可以利用抽取因子实现高效滤波，也起到抑制镜像干扰和邻道干扰的作用，因此多相滤波器的设计与研究就显得很重要。

【关键词】多相滤波器；GSM

随着A/D变换技术、DSP技术、等技术的发展，宽带数字化接收机正逐渐成为现代雷达、遥测及通信系统中必不可少的重要组成部分。但不管什么类型的低中频接收机，其基本原理框图都可采用低中频接收机原理结构框图如图1所示。

图1低中频接收机原理结构示意图

其中多相滤波器是其中的关键技术，多相滤波可以利用抽取因子实现高效滤波，也起到抑制镜像干扰和邻道干扰的作用，因此多相滤波器的设计与研究就显得很重要。

一、多相滤波器分析

在低中频接收机中，射频信号经过正交下变频，在I、Q两路信号中有用信号和镜像信号频率相同但相位相反即一个为正频率；另一个在负频率。对于一维实数域滤波器，如图2所示（低通，其它亦如此），由于其幅频响应对于正负频率分量对称，因而无法在滤出正频率信号分量的同时抑制负频率信号分量。

图2 五阶低通滤波器 图3五阶多相位滤波器

图3是五阶多相位滤波器极点分布与幅频响应曲线示意图。它是在图2实数域五阶低通滤波器基础上将极点向上平移ωc的情况，得到了中心频率为ωc的复数带通滤波器，亦即多相滤波器，

二、电路设计

多相滤波器的结构有无源和有源两种，其中无源结构要实现较宽的带宽必须由多阶级联，而多阶级联结构又是有损的，输出信号将会有很大程度的衰减，这就要求有额外的缓冲结构进行补偿，这样在增大芯片面积的同时必将又增大滤波器的功耗。这里采用有源RC结构，能够有效克服以上各方面不足。有源滤波器工作原理：用电流互感器采集直流线路上的电流，经A/D采样，将所得的电流信号进行谐波分离算法的处理，得到谐波参考信号，作为PWM的调制信号，与三角波相比，从而得到开关信号，用此开关信号去控制IGBT单相桥，根据PWM技术的原理，将上下桥臂的开关信号反接，就可得到与线上谐波信号大小相等、方向相反的谐波电流，将线上的谐波电流抵消掉。这是前馈控制部分。再将有源滤波器接入点后的线上电流的谐波分量反馈回来，作为调节器的输入，调整前馈控制的误差。图4是拟设计的一阶多相滤波器框图和电路原理图。

图4（a）一阶多相滤波器框图；（b）电路原理图

因此，为了得到较高的镜像抑制能力，通常选择较高的中心频率和高阶滤波器。它基本是在图4单阶基础上的级联。为了减小工艺参数和温度的变化对滤波器拐角频率的影响，实现时增加了可调电容以对滤波器频率特性进行校正。根据GSM窄带通信系统低中频接收机的结构特点，设计全集成有源多相位滤波器，电路在完成滤波的同时能有效地抑制镜像信号的干扰，实现了高集成度、低功耗、高效率的性能。

参考文献

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