應用于GNSS接收機的復數(shù)濾波器的設計與研究.pdf

1、復數(shù)濾波器的設計通常面臨以下幾個挑戰(zhàn)：（1）隨著GNSS信號帶的不斷擴充，需要一個能夠集成多種帶寬和中頻的基帶復數(shù)濾波器；（2）另外，對于多帶寬多中頻的復數(shù)濾波器，它的頻率校準電路也需要適用于全部情況；（3）在太空中，復數(shù)濾波器會在極端的高低溫環(huán)境下工作，這時需要它的Q值隨溫度變化較小。本文針對這些挑戰(zhàn)對復數(shù)濾波器展開研究，提出一個創(chuàng)新的關(guān)鍵技術(shù)，并在此基礎上實現(xiàn)了預期的目標。
　　首先，為了適應GNSS接收機的應用，本次設計的復

2、數(shù)濾波器能夠接收 GPS、北斗、格洛納斯和伽利略等衛(wèi)星導航信號，有16MHz和4MHz兩個中頻，2、4、10和20MHz四個帶寬。本文還介紹了基于數(shù)字延時鎖定環(huán)路（Delay-locked loop，DLL）頻率校準電路。在此基礎上，通過對電阻電容（RC）陣列的數(shù)字控制，實現(xiàn)了能夠適用于所有模式的校準電路。
　　此外，本文還創(chuàng)新地在偏置電路中引入了組合偏置方法，通過組合恒定Gm（constant-gm）和帶隙基準（band-gap

3、）偏置，使復數(shù)濾波器的品質(zhì)因數(shù)（Quality-factor，Q）的溫度系數(shù)可調(diào)。從而選取適當偏置比例，使復數(shù)濾波器的Q值隨溫度變化穩(wěn)定。
　　最后，在上述關(guān)鍵技術(shù)研究的基礎上，本文采用TSMC0.18μm CMOS工藝設計并流片驗證了一款同時滿足全帶GNSS信號帶的芯片。本款芯片采用5階切比雪夫（Chebeyshev）架構(gòu)，芯片面積為0.4mm2，在1.8 V電源電壓下消耗9~14mA（不同模式）的電流。測試結(jié)果顯示在-25~1