CN103580704A

CN103580704A - 一种使用自动增益控制的接收机装置及方法

Info

Publication number: CN103580704A
Application number: CN201210261534.0A
Authority: CN
Inventors: 杨涛; 阎跃鹏; 姜宇; 郭桂良
Original assignee: Institute of Microelectronics of CAS
Current assignee: Ruili Flat Core Microelectronics Guangzhou Co Ltd
Priority date: 2012-07-25
Filing date: 2012-07-25
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2032-07-25
Also published as: CN103580704B

Abstract

本发明提供了一种使用自动增益来控制接收机的方法，该方法包括以下步骤：a)接收无线信号，并处理形成系统带宽内的有效信号；b）检测所接收信号的强度；c）比较所述接收信号强度与目标信号功率；d）分别控制射频自动增益放大器和基带自动增益放大器来放大或者衰减信号链路上的所接收信号；e）使上述经过放大或衰减后的信号达到目标信号功率。相应地，本发明还提供了使用自动增益控制的接收机装置。采用本发明可减少集成电路工艺对接收机性能带来的误差；拓宽接收机的灵敏度范围；保证接收机信号的连续性；消除干扰信号造成的虚警信号，保证接收机信号的稳定性。

Description

一种使用自动增益控制的接收机装置及方法

技术领域

本发明涉及具有自动增益控制的接收机，特别涉及数字移动多媒体广播中传输的数字调制信号时使用的一种自动增益控制器。

背景技术

使用自动增益控制的接收机具有很宽的应用范围，尤其是在移动多媒体接收机中的应用更为必要。因为信号电平的连续性，稳定性是高质量接收机的必要条件。对于突变的信号电平要求接收机能够快速响应；对于突变干扰能排除虚警；对于缓变的信号电平能够以小的步进补偿。

无线电信号电平很容易受周围环境的影响，例如，当移动接收机进入隧道或者卫星不能直射的障碍物后面时，接收机的输入信号功率电平会发生平缓变化；当闪电打雷或者飞行物经过发射机与接收机之间时，接收机的输入信号功率电平会发生突然变化。接收机信号输入功率电平的会造成接收机不合理的操作，使多媒体信号出现闪烁，信号不连续甚至中断，或者音频信号出现噪声甚至中断。

自动增益控制器件可以通过检测器检测到的接收信号的功率电平来控制接收机中各元件的增益或衰减，以调整接收机工作在最佳的功率电平下。如果没有自动增益控制电路，显示的多媒体信号图像会随着功率电平下降而越来越暗，并随着功率电平的上升而越来越亮。

由于手持式接收机基本都是电池供电，还要求接收机在工作的时候整体动态功耗很低。

除此之外，接收机还要满足高集成度对元件性能及成本的最优化要求。

发明内容

本发明提供了一种可以满足上述要求的使用自动增益控制的接收机装置及方法。

根据本发明的一个方面，提供了.一种使用自动增益控制的接收机装置，该装置包括：

a)射频自动增益控制器（101），其用于控制射频前端的增益；

b)基带自动增益控制器（102），其由所述射频自动增益控制器（101）控制开启，用来调节接收机的增益；

c)功率检测器（103），用于检测所接受信号的强度，并将所检测的信号强度提供到所述射频自动增益控制器（101）；

d)低噪声放大器（104），用于对经过天线接收的射频信号进行粗略放大或衰减；

e)射频自动增益放大器（105），用于对经过所述低噪声放大器（104）调整后的信号进行精细放大或衰减；

f)基带自动增益放大器（106），用于在所述基带自动增益控制器（102）的控制下对超出所述低噪声放大器（104）和所述射频自动增益放大器（105）的联合调整范围之外的信号进行放大或衰减；

g)混频器（107），用于改变信号频率，以得到在系统带宽之内的有效信号；

h）滤波器（108），用于对干扰频率进行滤除；

I）天线（109），用于接收射频信号。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种使用自动增益来控制接收机的方法，该方法包括以下步骤：

a)接收无线信号，并处理形成系统带宽内的有效信号；

b）检测所接收信号的强度；

c）比较所述接收信号强度与目标信号功率；

d）分别控制射频自动增益放大器和基带自动增益放大器来放大或者衰减信号链路上的所接收信号；

e）使上述经过放大或衰减后的信号达到目标信号功率。

与现有技术相比，采用本发明提供的技术方案具有如下优点：目标信号功率及增益变换器的档位阈值可配置，减少集成电路工艺对接收机性能带来的误差；自动增益控制器由射频自动增益控制器和基带自动增益控制联合而成，拓宽了接收机的灵敏度范围；自动增益控制器控制增益变换器进行快速粗调和慢速细调，保证了接收机信号的连续性；自动增益控制器通过周期多驻留预检测，消除了干扰信号造成的虚警信号，保证接收机信号的稳定性。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1为根据本发明的实施例的使用自动增益来控制接收机的方法；

图2为根据本发明的实施例的一个自动增益控制流程图；

图3为根据本发明的实施例的一种使用自动增益控制的接收机装置示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例。

所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的结构和参数的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他参数的可应用于性和/或其他结构的使用。

根据本发明的一个方面，提供了一种使用自动增益来控制接收机的方法。下面，将结合图1至图3通过本发明的一个实施例对图1使用自动增益来控制接收机的方法进行具体描述。图1为根据本发明的实施例的使用自动增益来控制接收机的方法；图2为根据本发明的实施例的一个自动增益控制流程图；图3为根据本发明的实施例的一种使用自动增益控制的接收机装置示意图。该接收机装置包括：a)射频自动增益控制器101；b)基带自动增益控制器102；c)功率检测器103；d)低噪声放大器104；e)射频自动增益放大器105；f)基带自动增益放大器106；g)混频器107；h）滤波器108；以及I）天线109。

其中，射频自动增益控制器101用于控制射频前端的增益、周期性开关接收机信号链路上的低噪声放大器104和射频自动增益放大器105、以及用于开启基带自动增益控制器102，通过多驻留来消除干扰信号；基带自动增益控制器102用于进一步控制接收机的增益；功率检测器103用于将来自滤波器108的功率数据经过对数放大器结合整流电路后转化为电平数据，然后再将其通过模数转换器输出给射频自动增益控制器101；低噪声放大器104，射频自动增益放大器105，混频器107、滤波器108与功率检测器103以及射频自动增益控制器101组成反馈环路，周期性地调整信号的增益，结合接收机的可配置性，从而提供最优化的信号电平。

如图1所示，本发明所提供的控制方法包括以下步骤：

在步骤S101中，接收无线信号，并处理形成系统带宽内的有效信号:

具体地，结合图3，系统天线109接收无线信号后，首先使信号经过低噪声放大器104和射频自动增益放大器105来对信号进行初步的放大或者衰减，然后经过滤波器180，来对干扰频率进行滤除，以初步减少其对有效信号的影响，然后使所述信号经过混频器107，来改变信号频率，以得到在系统带宽之内的有效信号。

在步骤S102中，检测当前接受信号的强度，并转换为数字信号；

具体的，使所述有效信号在控制路径上经过功率检测器103处理，得到当前接收信号的强度，转换为数字信号后即可在下一步中作为射频自动增益控制器101的输入信号。

在步骤S103中，比较输入信号与目标信号，并根据比较结果执行相应步骤；

具体的，如图2的步骤S202和步骤S203所示，如果功率检测器103输出的信号在检测窗口内，即此信号不用经过放大或衰减就可直接输出到接收机，则自动增益控制器101不动作；

如果功率检测器103输出的信号不在检测窗口内，则继续执行步骤S104。

在步骤S104中，自动增益控制器101分别控制各放大器来放大或者衰减信号链路上的接收信号；

具体为，如图2的步骤S204-S207所示，在步骤S103中已经检测知道功率检测器103输出的信号不在检测窗口内，接下来继续检测此信号是否超出低噪声放大器104和射频自动增益放大器105联合调整的范围；

其中，低噪声放大器104和射频自动增益放大器105的增益要根据接收机的系统指标来确定，例如，可参考本实施例的参数：根据接收机系统指标确定接收机的切换功率为：-70dBm，-36dBm，-25dBm。接收机的目标功率为-20dBm。低噪声放大器104分为三档，各档位的增益为：A1A0=00时增益为-3dB，A1A0=01时增益为13dB，A1A0=10时增益为23dB。射频自动增益放大器105分为8个档位，增益范围为-32.75dB到31dB，同时系统其他模块固定增益为8dB。那么低噪声放大器104的等效增益对应相应档位依次为5dB，21dB，31dB。那么在接收机目标功率，切换功率及低噪声放大器104不同档位下射频自动增益放大器105的范围依次为：当低噪声放大器104为10档时，射频自动增益放大器105的增益范围为[-15dB，19dB]；当低噪声放大器104为01档时，迟滞5dB，射频自动增益放大器105的增益范围为[-16dB，0dB]；当低噪声放大器104为00档时，迟滞5dB，射频自动增益放大器105的增益范围为[-27dB，5dB]。

在图2的步骤S205中，如果检测结果为信号链路上接收的信号未超出低噪声放大器104和射频自动增益放大器105联合调整的范围，则在图2的步骤S208，由射频自动增益控制器101控制低噪声放大器104和射频自动增益放大器105来放大或者衰减信号链路上的接收信号,其中低噪声放大器104用来进行粗调，射频自动增益放大器105用来进行细调直到达到目标功率；

与此同时，启动计数器，并在一定的延迟后跳回到图1的步骤S102，以形成自动增益检测反馈环路，周期性的调整信号的增益。

此时射频自动增益控制器101不启动基带自动增益控制器102。

在图2的步骤S207，如果检测结果为信号链路上接收的信号太小，超出了低噪声放大器104和射频自动增益放大器105联合调整的下限，则在图2的步骤S210，由射频自动增益控制器101控制低噪声放大器104和射频自动增益放大器105都调整到下限，然后在图2的步骤S211，射频自动增益控制器101启动基带自动增益控制器102来控制基带自动增益放大器106使信号达到ADC（数模转换器）稳定工作的电平范围。

在图2的步骤S206，如果检测结果为信号链路上接收的信号太强，超出了低噪声放大器104和射频自动增益放大器105联合调整的上限，则在图2的步骤S209，由射频自动增益控制器101控制低噪声放大器104和射频自动增益放大器105都调整到上限，然后在图2的步骤S211，射频自动增益控制器101启动基带自动增益控制器102来控制基带自动增益放大器106使信号达到ADC（数模转换器）稳定工作的电平范围。

在图1的步骤S105中，使上述经过放大或衰减后的信号经过滤波器108，达到目标功率，其中目标功率要根据接收机的系统指标来确定。

根据本发明的另一方面，相应的还提供了一种使用自动增益控制的接收机装置，如图3所示，该装置包括：

a)射频自动增益控制器101；

b)基带自动增益控制器102；

c)功率检测器103；

d)低噪声放大器104；

e)射频自动增益放大器105；

f)基带自动增益放大器106；

g)混频器107；

h）滤波器108；

I）天线109。

其中，所述射频自动增益控制器101用来控制射频前端的增益，具体为控制低噪声放大器104和射频自动增益放大器105来对信号进行放大或衰减；

所述射频自动增益控制器101还可周期性开关接收机信号链路上的模块，其具体周期可根据需要配置。低噪声放大器104、射频自动增益放大器105、混频器107、滤波器108、功率检测器103以及射频自动增益控制器101组成反馈环路，周期性的调整信号的增益，结合接收机的可配置性，从而提供最优化的信号电平；

除此之外，射频自动增益控制器101还可开启基带自动增益控制器102，以及多驻留来消除干扰信号。

所述基带自动增益控制器102由射频自动增益控制器101控制开启，用来控制基带自动增益放大器106来进一步调节接收机的增益。

所述功率检测器103用来检测当前接受信号的强度，转换为数字信号后即可作为射频自动增益控制器101的输入信号确定所接受的信号是否在低噪声放大器104和射频自动增益放大器105的联合调整范围之内。

所述低噪声放大器104和射频自动增益放大器105用来对上述的在联合调整范围内的信号进行放大或衰减，其中低噪声放大器104用于对经过天线接收的射频信号进行粗略放大或衰减；射频自动增益放大器105用于对经过所述低噪声放大器（104）调整后的信号进行精细放大或衰减直到达到目标功率。

所述基带自动增益放大器106用来对超出上述的联合调整范围之外的信号进行放大或衰减。

所述混频器107和滤波器108用来对接收到的信号进行处理，生成有效信号，其中滤波器107用于对干扰频率进行滤除，以初步减少其对有效信号的影响；混频器107用于改变信号频率，以得到在系统带宽之内的有效信号。经过混频器107和滤波器108处理后的信号被提供到所述功率检测器103进行信号强度的检测。

由于本发明目标信号功率及增益变换器的档位阈值可配置，减少了集成电路工艺对接收机性能带来的误差；自动增益控制器由射频自动增益控制器和基带自动增益控制联合而成，拓宽了接收机的灵敏度范围；自动增益控制器控制增益变换器进行快速粗调和慢速细调，保证了接收机信号的连续性；自动增益控制器通过周期多驻留预检测，消除了干扰信号造成的虚警信号，保证接收机信号的稳定性。

虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，应当理解在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下，可以对这些实施例进行各种变化、替换和修改。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，具体结构形式可以变化。

此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。

Claims

1.一种使用自动增益控制的接收机装置，该装置包括：

h）滤波器（108），用于对干扰频率进行滤除；

I）天线（109），用于接收射频信号。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述射频自动增益控制器（101）周期性开关接收机信号链路上的模块，开启基带自动增益控制器（102），以及多驻留来消除干扰信号。

3.根据权利要求1所述的装置，其中功率检测器（103）检测所接受信号的强度，确定是否在低噪声放大器（104）和射频自动增益放大器（105）的联合调整的预定范围之内。

4.根据权利要求3所述的装置，其中如果所述接受信号的强度在预定范围内，则所述低噪声放大器（104）和所述射频自动增益放大器（105）对在预定范围内的信号进行联合放大或衰减。

5.根据权利要求3所述的装置，其中如果所述接受信号的强度在预定范围之外，则所述基带自动增益放大器（106）用来对超出所述预定范围之外的信号进行放大或衰减。

6.一种使用自动增益来控制接收机的方法，该方法包括以下步骤：

a)接收无线信号，并处理形成系统带宽内的有效信号；

b）检测所接收信号的强度；

c）比较所述接收信号强度与目标信号功率；

e）使上述经过放大或衰减后的信号达到目标信号功率。

7.根据权利要求6所述的控制接收机的方法，其中所述步骤a）具体为：

用天线（109）接收无线信号，然后使所述信号先经过低噪声放大器（104）和射频自动增益放大器（105）来对信号进行初步的放大或者衰减，再使信号首先分别经过滤波器（108）和混频器（107），得到系统带宽内的有效信号。

8.根据权利要求6或7所述的控制接收机的方法，其中所述步骤b）具体为：

使所述有效信号在控制路径上经过功率检测器（103）处理，得到反应当前接收信号的强度的数字信号。

9.根据权利要求8所述的控制接收机的方法，其中所述步骤c）具体为：

如果功率检测器（103）输出电平在检测窗口内，即可直接输出到接收机；

如果功率检测器（103）输出电平不在检测窗口内，则步骤d）。

10.根据权利要求7所述的控制接收机的方法，其中所述步骤d）具体为：

首先检测信号链路上接收的信号是否超出低噪声放大器（104）和射频自动增益放大器（105）联合调整的范围；

然后用自动增益控制器（101）根据检测结果分别对低噪声放大器（104）和射频自动增益放大器（105）和基带自动增益控制器（102）做出控制操作。

11.根据权利要求10所述的控制接收机的方法，其中所述的控制动作包括：

如果检测结果为信号链路上接收的信号未超出低噪声放大器（104）和射频自动增益放大器（105）联合调整的范围，则由自动增益控制器控制低噪声放大器（104）和射频自动增益放大器（105）来放大或者衰减信号链路上的接收信号，不启动基带自动增益控制器（102）；以及

如果检测结果为信号链路上接收的信号超出低噪声放大器（104）和射频自动增益放大器（105）联合调整的上限或者下限，则由射频自动增益控制器（101）控制低噪声放大器（104）和射频自动增益放大器（105）都调整到上限或者下限，然后射频自动增益控制器（101）启动基带自动增益控制器（102）来控制基带自动增益放大器（106）使信号达到预定工作电平范围。

12.根据权利要求10所述的控制接收机的方法，其中所述的控制动作包括：

所述射频自动增益控制器（101）控制所述低噪声放大器（104）进行粗调，控制所述射频自动增益放大器（105）进行细调。