【摘 要】
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20世纪60年代N通道滤波器被首次提出,由于当时射频工艺有限,使其研究受限。随着CMOS技术的改进和无线通信的迅猛发展,N通道滤波器由于具有中心频率可调、片上易集成以及占用面积小等优势,广泛应用于射频接收机前端。但开关采样特性使其面临谐波抑制小、谐波混叠效应(harmonics folding effect,HFE)和带外抑制小等挑战。本文对此展开研究,主要的研究成果如下:(1)采用前置开关LC带
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20世纪60年代N通道滤波器被首次提出，由于当时射频工艺有限，使其研究受限。随着CMOS技术的改进和无线通信的迅猛发展，N通道滤波器由于具有中心频率可调、片上易集成以及占用面积小等优势，广泛应用于射频接收机前端。但开关采样特性使其面临谐波抑制小、谐波混叠效应(harmonics folding effect，HFE)和带外抑制小等挑战。本文对此展开研究，主要的研究成果如下：
（1）采用前置开关LC带阻预滤波技术，用于衰减滤波器中(kN±1)fLO（k是正整数，N=8）处的谐波，从而达到增大中心频率处期望信号和最大混叠谐波之间增益差的效果。在TSMC40nm CMOS工艺下，采用Cadence Spectre RF仿真工具进行仿真验证。仿真结果显示，在7fs和9fs处的谐波混叠抑制均大于90dB，有较好的抗谐波混叠效果。将此技术应用于单端转双端差分8通道滤波器中，所设计的滤波器偶次谐波最大抑制达到120dB。
（2）基于每条路径中上变频混频的本振时钟波形相位差原理，提出了一种抑制3k（k是正整数）次谐波的6通道滤波器。其方法是将相位差为60°的输出相加来抑制3k谐波中的奇次谐波，将相位差为180°的差分结构来抑制3k次谐波中的偶次谐波。在TSMC40nm CMOS工艺下，采用Cadence Spectre RF仿真工具进行仿真验证，3次谐波抑制达42dB，带外抑制达32dB，实现了较好的谐波抑制。采用由两个自偏置反馈电阻和交流耦合电容组成的跨导放大器实现电压-电流转换，以提高增益，滤波器电压增益达10dB。
本文研究的这两款滤波器有较好的谐波抑制和抗谐波混叠特性，阻抗匹配特性好，回波损耗少。前仿和后仿结果基本一致，在射频超外差式接收机前端设计中有着良好应用前景。
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