[发明专利]宽带信号处理

说明书

相关申请

本申请要求2011年11月1日提交的美国临时申请第61/554,223号的权益。上述申请的全部教导通过引用合并于此。

技术领域

背景技术

信号带宽和数据传输率的增加促进了新的信号处理技术的发展，以解决与宽带信号相关的挑战。增加的信号带宽还使新的应用成为可能，包括异构环境中的基于超宽带(UWB)技术的主动射频(RF)识别(ID)。此外，增加的信号带宽提高了测距精度，使得宽带技术对于雷达、成像和其它应用尤其有吸引力。

遗憾的是，在时钟速度、开关、散热以及故障修复难点上的根本性尺度限制使得数字逻辑不适用于宽带信号处理。例如，现今的DSP技术无法处理诸如高清电视、软件定义的无线电、认知无线电、4-G手持式服务、空闲波段(white space)、基于UWB的服务以及实时GHz/THz医学成像之类的新兴应用所需的宽带信号。除了需要更快的速度和带宽处理能力，降低功耗的方法在许多信号处理应用中也有巨大的吸引力和实用性。例如，巨额的额外费用被花费在移动设备的功耗上；高速DSP消耗了手机和PDA的大量电池寿命。

对于宽带应用而言，奈奎斯特速率在每秒数千兆采样(GSPS)的范围内，因此，仅能实现相对简单的信号处理，并且通常需要高度的流水线化和并行处理架构。展望未来，因为根据摩尔定律基于CMOS的数字信号处理结构的限制不会再扩展，所以DSP技术不可能达到这些应用所需的性能。事实上，深亚微米CMOS门具有分子测量级的宽度，这表明晶体管尺寸(和开关速度)正在接近其基本极限。换句话说，因为与晶体管的尺寸负相关的晶体管的开关速度无法在很大程度上变得更快，所以增加DSP技术的带宽处理能力的空间很小。

而模拟逻辑也有其自身的局限性。因为模拟电路不是由真正独立的块形成，所以改变模拟逻辑的一个块可能迫使电路中每个其它的块改变。此外，处理技术的进步如此之快，特定应用设计往往在被制造出之前就已过时。最后，模拟电路既不是完全可重配置的，也不是完全可编程的。

发明内容

本发明的示例性实施例包括用于处理宽带信号的双二阶电路，可操作于(例如)50MHz至20GHz或以上的带宽。所述电路可以包括第一级和第二级，其中第一级包括第一加法电路和第一多个积分器线路。第一加法电路接收输入信号(例如，待处理的宽带信号)以及第一多个积分器线路中的每个的输出。积分器线路中的每个包括串联耦接的一个或多个积分器电路，并且接收第一加法电路的输出。第二级包括第二加法电路和第二多个积分器线路。第二多个积分器线路的每个包括至少一个积分器电路，并接收第一加法电路的输出。第二加法器电路接收第二多个积分器线路中的每个的输出，并生成双二阶电路的输出信号。

在另一实施例中，第二级可以包括开关，被配置成选择性地将第一加法电路的输出端连接到第二加法电路的输入端。积分器线路的一个或多个积分器电路可以包括可调节的增益，以使得可以调节双二阶输出信号。第一多个积分器线路可以连接到公共输入节点。类似地，第二多个积分器线路可以连接到公共输入节点。第一多个积分器线路中的每个的输出可以在第一加法电路处被反转。类似地，第二多个积分器线路中的每个的输出可以在第二加法电路处被选择性地反转。

在又一实施例中，可以实施损耗衰减器以代替第一和第二积分器线路的一个或多个积分器电路。损耗衰减器可以被配置为相当于上述积分器电路。尤其是，损耗衰减器可以与积分器线路并联连接，连接到一公共节点，并且可以提供被反转或选择性地反转的输入到加法电路。

附图说明

通过下面对如附图所示的本发明示例性实施例的更具体的描述，前述内容将是显而易见的，在所有不同视图中类似的附图标记表示相同的部件。附图不一定成比例，而是将重点放在示出本发明的实施例上。

图1是双二阶电路的框图。

图2是可以在本发明的实施例中实现的积分器电路的电路图。

图3是示出图2的积分器电路的频率响应的图表。

图4是实现压控电阻的积分器电路的电路图。

图5是另一实施例中的积分器电路的电路图。

图6(a)至图6(c)是又一实施例中的积分器电路的电路图。

图7是配置有调谐器电路的积分器电路的电路图。

图8是示出衰减器电路的输入和输出的框图。

图9是衰减器电路的电路图。

图10是可以在本发明的实施例中实现的衰减器电路的电路图。

图11是另一实施例中的衰减器电路的电路图。

图12是示出衰减值分布的图表。