CN101777931B - 天线放大器、接收系统、运行接收系统的方法及接收系统的应用 - Google Patents

Abstract

天线放大器、接收系统、用于运行接收系统的方法及接收系统的应用，包括用于连接天线的第一信号输入端和第二信号输入端；包括与第一信号输入端连接的第一放大电路，其具有用于接收第一数字控制信号以调节第一放大电路的增益的第一数字控制信号输入端；包括与第二信号输入端连接的第二放大电路，其具有用于接收第二数字控制信号以调节第二放大电路的增益的第二数字控制信号输入端；包括与第一信号输出端和第二信号输出端连接的求和装置，其用于在和信号输出端上输出和信号；包括数字增益控制装置，其具有用于接收数字检查信号的数字检查信号输入端及用于输出第一数字控制信号和第二数字控制信号的数字控制信号输出端。

Description

天线放大器、接收系统、运行接收系统的方法及接收系统的应用

技术领域

本发明涉及天线放大器、接收系统、运行接收系统的方法以及接收系统在机动车中的应用方法。

背景技术

EP 1035659A1公开了一种无线电接收装置，所述无线电接收装置包括一个多天线部分和一个接收机部分，其中所述接收机部分具有一个用于在接收调频无线电波(FM工作方式)和接收调幅无线电波(AM工作方式)之间进行转换的开关单元，并且具有至少一个中频放大器。接收机部分的输入端与中频放大器的输出端至少间接地通过一个连接线路与多天线部分连接，以便接收来自多天线部分的无线电信号或者将放大后的中频信号传输给多天线部分。

为了根据由接收机部分传输的信号选择接收天线，多天线部分具有一个分析处理电路。无线电接收装置在中频放大器的输出端和连接线路之间具有一个去耦合装置，可通过在调幅工作方式和调频工作方式之间进行转换的方式激活去耦合装置的去耦合功能(去耦合状态)或者禁用去耦合装置的去耦合功能(传输状态)，或者相反。

发明内容

本发明的任务在于，尽可能地改进机动车中的天线放大器。

所述任务通过具有独立权利要求1的特征的天线放大器解决。有利的进一步构型是从属权利要求的主题并且包含在说明书中。

因此提出一种适合用于放大天线信号的天线放大器。优选地，天线放大器被单片地集成在半导体芯片上。

所述天线放大器具有用于连接天线的第一信号输入端和第二信号输入端。此外，还可以设置一个或多个其他的信号输入端，以便连接多于两个的天线。这些输入端例如被构造为焊盘结构。

所述天线放大器具有与第一信号输入端相连接的第一放大电路，所述第一放大电路具有用于接收第一数字控制信号的第一数字控制信号输入端。第一放大电路被构造用于借助第一数字控制信号调节第一放大电路的增益。此外，第一放大电路具有第一信号输出端。

所述天线放大器具有与第二信号输入端相连接的第二放大电路，所述第二放大电路具有用于接收第二数字控制信号的第二数字控制信号输入端。第二放大电路被构造用于借助第二数字控制信号调节第二放大电路的增益。此外，第二放大电路具有第二信号输出端。

所述天线放大器具有与第一信号输出端以及第二信号输出端相连接的求和装置。所述求和装置被构造用于将第一信号输出端上的信号和第二信号输出端上的信号相加并且在和信号输出端上输出和信号。

所述天线放大器具有数字增益控制装置，所述数字增益控制装置具有用于接收优选通过电缆传输的数字检查信号的数字检查信号输入端。增益控制装置具有用于输出第一数字控制信号和第二数字控制信号的数字控制信号输出端。

本发明的任务还在于，说明一种尽可能改进的接收系统。

所述任务由具有独立权利要求10的特征的接收系统解决。有利的进一步构型是从属权利要求的主题并且包含在说明书中。

因此提出一种接收系统，所述接收系统具有接收机以及以上所述的天线放大器。

所述接收机被设置用于根据和信号来检测天线放大器中的放大电路的过调

优选地，接收机具有多个接收机电路(调谐器)，这些接收机电路与数字信号处理器相连接，以便检测过调。

所述接收机被设置用于将数字检查信号传输给天线放大器。接收机可借助所传输的检查信号通过第一数字控制信号或者第二数字控制信号降低天线放大器中的增益。

本发明的任务还在于，说明一种尽可能改进的、用于运行接收系统的方法。

所述任务通过具有独立权利要求11的特征的方法解决。有利的进一步构型是从属权利要求的主题并且包含在说明书中。

因此提出一种用于运行接收系统的方法，所述接收系统具有接收机和天线放大器，所述天线放大器具有多个放大电路，这些放大电路具有模拟的自动增益调节装置，在这些放大电路后面连接了用于输出和信号的求和装置。

在所述方法中，接收机检测天线放大器中的放大电路的过调。根据过调的检测，接收机将具有对应于放大电路的地址的数字检查信号传输给天线放大器的数字增益控制装置。

根据数字检查信号，数字增益控制装置借助数字控制信号影响放大电路的模拟自动增益调节装置以便调整增益。在此优选地，增大模拟自动增益调节装置的衰减元件的衰减。

本发明的任务还在于，说明接收系统在机动车中的应用方法。

所述任务通过具有独立权利要求12的特征的应用方法解决。有利的进一步构型是从属权利要求的主题并且包含在说明书中。

因此提出接收系统在机动车中的应用方法，用于借助电缆优选地同时传输发送给接收机的和信号以及数字检查信号。和信号由多个相加的由天线放大器放大的天线信号组成。接收机将数字检查信号传输给天线放大器。数字检查信号用于在过调的情况下调节天线信号的增益。

以下所述的进一步构型不仅涉及所述天线放大器，而且涉及所述接收系统、所述应用以及所述方法。在此，方法步骤也由接收系统的功能得出。

优选地，每个放大电路具有一个自己的自动增益调节装置(英文：AGC-Automatic Gain Control)。附加地，可以通过相对于天线放大器而言的外部数字检查信号影响放大电路的调节元件，例如衰减元件。

优选地，通过数字检查信号将放大电路的至少一个放大器——例如差分放大器——置于省电模式中，其中在省电模式中提高了天线信号的路径之间的信号隔离度。

根据一个优选的进一步构型，和信号输出端与数字检查信号输入端相连接。有利的是，和信号输出端以及数字检查信号输入端连接到天线放大器的连接端子上以连接电缆。

根据一个有利的进一步构型方案，第一放大电路具有第一模拟自动增益调节装置(英文：AGC-Automatic Gain Control)。根据另一个有利的进一步构型方案，第二放大电路具有第二模拟自动增益调节装置。优选地，第一模拟自动增益调节装置和第二模拟自动增益调节装置相互独立地工作。

在一个特别有利的进一步构型中，数字增益控制装置被构造用于借助第一数字控制信号影响第一模拟自动增益调节装置。在另一个特别有利的进一步构型中，数字增益控制装置被构造用于借助第二数字控制信号影响第二模拟自动增益调节装置。优选地，第一和/或者第二模拟自动增益调节装置被构造用于根据第一数字控制信号或者第二数字控制信号来降低增益。为了降低增益，优选地将增益控制到模拟自动增益调节装置的调节范围以下的一个增益值上。

在第一构型方案中优选地设置，第一控制信号被构造用于将第一模拟自动增益调节装置调节到第一固定值上和/或用于禁用第一模拟自动增益调节装置。

在第二构型方案中优选地设置，第二控制信号被构造用于将第二模拟自动增益调节装置调节到第二固定值上和/或用于禁用第二模拟自动增益调节装置。

在一个有利的构型方案中，第一放大电路具有第一可调节的衰减元件，用于衰减第一信号输入端上的第一待放大的信号。在另一个有利的构型方案中，第二放大电路具有第二可调节的衰减元件，用于衰减第二信号输入端上的第二待放大的信号。衰减元件优选是连接在信号路径中的PIN二极管，其中由PIN二极管引起的衰减取决于流过PIN二极管的电流。

根据一个构型，可借助第一模拟自动增益调节装置和第一数字控制信号来改变第一衰减元件的第一衰减。根据另一个构型，可借助第二模拟自动增益调节装置和第二数字控制信号来改变第二衰减元件的第二衰减。

上述进一步构型方案特别有利于单独应用以及组合应用。在此，所有的进一步构型方案可以相互组合。在附图的实施例的说明中阐述了几种可能的组合形式。但那里所示的进一步构型方案的组合可能性并未穷尽。

附图说明

以下根据附图通过实施例对本发明进行详细解释。在此，相同的附图标记表示相同的元件。附图示出：

图1：天线放大器的一个实施例的示意图，

图2：天线放大器的放大电路的实施例，

图3：放大电路的具有电流源的实施例，

图4：放大电路的具有电流源的另一个实施例，以及

图5：接收系统的实施例。

具体实施方式

每个在机动车中通常非常靠近所属天线的放大器都需要一个天线电缆作为到汽车收音机或者音响主机的调谐器的连接。对于当今机动车中已有的天线而言，仅用于AM/FM/DAB频段的电缆数量就达到四个。这些电缆不仅耗费材料，而且在机动车中布线的耗费也很大。

附图1示出根据本发明的天线放大器100，所述天线放大器100具有第一信号输入端101以及第二信号输入端102，第一天线103.1连接在所述第一信号输入端101上，第二天线103.2连接在所述第二信号输入端102上。在此，也可以设置用于其他天线的更多数量的信号输入端。也可以将天线连同天线放大器100一起集成在一个壳体中或者集成在一块半导体芯片上和/或设置外部连接的天线。天线103.1和103.2分别与天线放大器100的相应的信号输入端101和102连接。

第一信号输入端101与第一放大电路300相连接，所述第一放大电路300不仅具有用于接收第一数字控制信号303的第一数字控制信号输入端302而且具有用于信号输出的第一信号输出端301。第一数字控制信号303被构造用于调节第一放大电路300的增益。

同样地，第二信号输入端102与第二放大电路400相连接，所述第二放大电路400不仅具有用于接收第二数字控制信号403的第二数字控制信号输入端402而且具有用于信号输出的第二信号输出端401，借助所述第二数字控制信号403调节第二放大电路400的增益。

第一放大电路300的第一信号输出端301和第二放大电路400的第二信号输出端401与求和装置500相连接，所述求和装置500具有用于输出和信号502的和信号输出端501。求和装置500例如被构造为分频滤波器和/或无源加法器。和信号输出端501与信号输出端104相连接。

信号输出端104同时也作为天线放大器100的数字检查信号输入端104，因此所述信号输出端104也与数字增益控制装置200的数字检查信号输入端202连接。数字检查信号输入端202被构造用于接收数字检查信号203。数字增益控制装置200用于由数字检查信号203求得第一数字控制信号303和第二数字控制信号403。因此，借助数字检查信号203控制第一放大电路300的增益和第二放大电路400的增益。

附图2示出第一放大电路300的一个实施例，例如可以将其用于根据附图1的天线放大器100。放大电路300的这种可能的实施形式具有衰减元件320、滤波器330、放大元件340、第一信号输出端301、具有RF电平检测器和比较器的检测元件350、具有至少两个可能的开关位置的开关360以及可控电流源370。衰减元件320是一个衰减电路或者优选是被构造用于衰减输入信号的元件，例如PIN二极管。滤波器330优选是用于选择一个信道或者多个相邻信道的带通滤波器。放大元件340优选是HF放大电路。

衰减元件320与第一信号输入端101、滤波器330以及可控电流源370相连接。滤波器330与放大元件340相连接，所述放大元件340既与第一信号输出端301连接又与检测元件350连接。检测元件350与开关360和可控电流源370连接。在第一开关位置中，仅仅检测元件350与可控电流源370相连接。在开关360的第二开关位置中，电源电压Vs直接与可控电流源370连接。在此，通过控制输入端302上的数字控制信号303控制开关位置。

衰减元件320连同可控电流源370、放大元件340和检测元件350一起构成模拟自动增益调节装置(英文：AGC-Automatic Gain Control)。滤波器330同样被设置在模拟自动增益调节装置的回路内。被构造为带通的滤波器也可被设置在放大电路300内的另外的位置上，例如被设置在衰减元件320前面。优选地，与附图1中的第二放大电路400类似地构造附图2中的第一放大电路300。

由检测元件350产生与幅值相对应的检测电压(经整流的HF信号)，所述检测电压对电流源370进行控制。如果检测电压升高，电流源370的电流升高并且流过衰减元件320的电流随之升高，从而通过衰减元件320的信号的衰减同样增大。而由滤波器330选择的信号的幅值的减小导致衰减的减小。如果开关360被数字控制输入端302上的数字控制信号303控制到闭合的开关位置中，则电流源370的模拟控制输入端与电压Vs连接，从而电流源370的电流被控制到最大值上或者被控制到具有比自动增益调节更大的衰减的电流值上。

优选地，在第一放大电路300中设置了用于对第一频率成分进行滤波的第一滤波器320并且在附图1所示的第二放大电路400中设置了用于对第二频率成分进行滤波的第二滤波器。由此可以通过不同的放大电路300/400等特定地放大不同的信道。例如可以选择性地使一个放大电路适配于短波信号而使另一个放大电路适配于中波信号并且使再一个放大电路适配于UKW信号或者DAB信号，并且借助相应的滤波器(330)将这些放大电路准确分配给这些信道。

附图3示出具有可控电流源370和作为衰减元件的PIN二极管320的电路的第一实施例。在此，所述电路具有以下元件：分别与电源电压Vs连接的第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3，与电阻R1和R2一起被连接为电流镜的第一pnp晶体管Q1、第二pnp晶体管Q2，发射极与恒定电流源370.2相连接的第一npn晶体管Q3、第二npn晶体管Q4。

所述电路还具有开关360以及与晶体管Q4的基极相连接的基准电压源370.1，所述开关360具有两个可能的开关位置。晶体管Q3的基极与一个检测元件350连接。PIN二极管320由电流I_pind控制。检测元件350的模拟输出信号改变流过晶体管Q3的电流并且由于电流镜而改变电流I_pind。可以通过数字控制信号303闭合开关360，从而将晶体管Q4的基极接地，使得晶体管Q4截止。恒定电流源370.2的电流现在仅流过晶体管Q3，并且流过PIN二极管320的电流I_pind具有相应的大小，使得在开关360的这一开关位置中PIN二极管320的衰减不依赖检测元件350的输出信号地被控制到最大值上。

附图4示出具有PIN二极管320的电路的另一个实施例。与附图3的实施例不同，开关360′不是与晶体管Q4的基极相连接而是与两个连接为电流镜的pnp晶体管Q5和Q6的基极相连接，这些pnp晶体管与电阻R4和R5一起构成一个另外的电流镜，所述电流镜将流过电阻R6的电流反映到流过PIN二极管320的电流。如果由于数字控制信号303′而处于第一开关位置中的开关360′使晶体管Q5和Q6的基极与电压Vs连接，则这两个晶体管Q5和Q6截止，使得没有电流经由晶体管Q5到达PIN二极管320。在所述开关位置中仅仅通过模拟自动增益调节装置的作用确定其衰减。相反在另一开关位置中，晶体管Q5和Q6导通，使得流过晶体管Q5的电流同样也流过PIN二极管320，从而在开关360′的这一开关位置中PIN二极管320的衰减基本上不依赖检测元件350的输出信号地被控制到最大值上。

附图5示出接收系统的一个示意图。所述接收系统由接收机700和以上所述的天线放大器100构成。所述接收机700被构造用于根据和信号来检测天线放大器100中的模拟自动增益的过调。为此，求和装置500的和信号通过电缆900到达接收机电路750(调谐器)。例如被构造为处理器的计算单元760检测所述过调，其方式是，计算单元760对接收机电路750的输出信号进行分析处理。

接收机700具有与计算单元760相连接的天线检查电路720。借助天线检查电路720，接收机被构造用于将数字检查信号701从接收机700传输到天线放大器100，以促使降低天线放大器100中的模拟自动增益。为此，天线检查电路720通过电缆900将具有用于对第一放大电路300或者第二放大电路400进行寻址的地址的数字检查信号701发送到数字增益控制装置200。

在附图5中还示出了具有三个放大电路300′、400′和800′的一个另外的天线放大器100′，这三个放大电路分别具有自动增益调节装置和数字控制输入端。三个天线103.3、103.4和103.5可被连接到放大电路300′、400′和800′上。所述另外的天线放大器100′具有作为求和装置的无源加法器500′，所述无源加法器500的输出端通过一个另外的电缆900′与接收机700连接。作为求和装置，所述另外的天线放大器100′除了无源加法器500′还具有分频滤波器550′，所述求和装置可将不同频带上的信号相加。为此，在接收机700中相应地设置另一个分频滤波器710，所述分频滤波器710将两个频带的信号重新分配到两个接收机电路730和740上。

在附图5的实施例中，在恰好一个电缆900、900′中传输用于汽车收音机的AM/FM/DAB频段的数字检查信号及和信号。因此可以实现以下优点，即将从天线放大器100、100′到接收机700的电缆900、900′的数量限制为一个，由此不仅显著地降低材料成本而且减少铺设电缆900、900′的工作耗费。优选地，仅仅需要一个唯一的电缆900、900′。

本发明并不限于附图1至5所示的实施形式。例如可以使用场效应晶体管来替代双极型晶体管。也可以将滤波器330设置在模拟自动增益调节装置前面的信号路径中。也可以通过双芯电缆的两个分离的芯线传输模拟和信号与数字检查信号。也可以通过机动车的标准化总线系统传输检查信号。除此之外，还可以采用无线方式将数字检查信号传输给接收电路。根据附图5的接收系统的功能可特别有利地用于机动车。

附图标号表：

100，100′                           天线放大器

101，102                             信号输入端

103.1，103.2，103.3，103.4，103.5    天线

104                                  连接端子

200，200′                           数字增益控制装置

201                                  数字控制信号输出端

202                                  数字检查信号输入端

203                                  数字检查信号

300，400，300′，400′，800′        放大电路

301，401                             信号输出端

302，402                             数字控制信号输入端

303，403                             数字控制信号

320                                  可调节的衰减元件

330                                  滤波器，带通

340                           放大元件

350                           检测元件

360                           开关

370                           电流源

R1，R2，R3，R4，R5，R6        电阻

Q1，Q2，Q5，Q6                pnp晶体管

Q3，Q4                        npn晶体管

370.1                         基准电压源

370.2                         电流源

500，500′                    求和装置，无源加法器

501                           和信号输出端

502                           和信号

550′                         求和装置，分频滤波器

700                           接收机

701                           检查信号

710                           分频滤波器

720                           天线检查电路

730，740，750                 接收机电路(调谐器)

760                           计算单元，数字信号处理器

770                           存储器

900，900′                    电缆

Claims (13)

1.天线放大器，所述天线放大器用于通过一电缆与一接收机相连接，

所述天线放大器包括一第一信号输入端和一第二信号输入端，用于连接天线，

所述天线放大器包括一与所述第一信号输入端相连接的第一放大电路，

其中，所述第一放大电路具有一第一模拟自动增益调节装置、一第一信号输出端以及一第一数字控制信号输入端，所述第一数字控制信号输入端用于接收一第一数字控制信号以调节所述第一放大电路的增益，

所述天线放大器包括一与所述第二信号输入端相连接的第二放大电路，

其中，所述第二放大电路具有一第二模拟自动增益调节装置、一第二信号输出端以及一第二数字控制信号输入端，所述第二数字控制信号输入端用于接收一第二数字控制信号以调节所述第二放大电路的增益，

所述天线放大器包括一与所述第一信号输出端和所述第二信号输出端相连接的求和装置，所述求和装置用于在一与一电缆连接端子相连接的和信号输出端上输出一和信号，以便通过所述电缆传输所述和信号，

所述天线放大器包括一数字增益控制装置，所述数字增益控制装置具有一数字检查信号输入端以及一数字控制信号输出端，所述数字检查信号输入端用于接收一由所述接收机传输的数字检查信号，所述数字控制信号输出端用于输出所述第一数字控制信号和所述第二数字控制信号。

2.根据权利要求1所述的天线放大器，其中，所述和信号输出端与所述数字检查信号输入端以及与所述电缆连接端子相连接。

3.根据权利要求1所述的天线放大器，

其中，所述数字增益控制装置被构造用于借助所述第一数字控制信号影响所述第一模拟自动增益调节装置，并且

其中，所述数字增益控制装置被构造用于借助所述第二数字控制信号影响所述第二模拟自动增益调节装置。

4.根据权利要求1所述的天线放大器，其中，所述第一数字控制信号被构造用于将所述第一模拟自动增益调节装置调节到一第一固定值上。

5.根据权利要求1所述的天线放大器，其中，所述第一数字控制信号被构造用于禁用所述第一模拟自动增益调节装置。

6.根据权利要求1所述的天线放大器，其中，所述第二数字控制信号被构造用于将所述第二模拟自动增益调节装置调节到一第二固定值上。

7.根据权利要求1所述的天线放大器，其中，所述第二数字控制信号被构造用于禁用所述第二模拟自动增益调节装置。

8.根据1权利要求1所述的天线放大器，

其中，所述第一放大电路具有一第一可调节的衰减元件，用于衰减所述第一信号输入端上的一第一待放大信号，并且

其中，所述第二放大电路具有一第二可调节的衰减元件，用于衰减所述第二信号输入端上的一第二待放大信号。

9.根据权利要求8所述的天线放大器，其中，所述第一衰减元件的一第一衰减可借助所述第一模拟自动增益调节装置和所述第一数字控制信号被改变。

10.根据权利要求8或9中任一项所述的天线放大器，其中，所述第二衰减元件的一第二衰减可借助所述第二模拟自动增益调节装置和所述第二数字控制信号被改变。

11.接收系统，所述接收系统具有一接收机和根据权利要求1-10中任一项所述的一天线放大器，

其中，所述接收机被设置用于根据所述和信号检测所述天线放大器中的一放大电路的过调，

其中，所述接收机被设置用于将所述数字检查信号传输给所述天线放大器以促使通过所述第一数字控制信号或者所述第二数字控制信号降低所述天线放大器中的增益。

12.用于运行一接收系统的方法，所述接收系统包括一接收机和根据权利要求1-10中任一项所述的一天线放大器，

其中，所述接收机检测所述天线放大器中的一放大电路的过调，

其中，所述接收机将一数字检查信号传输给所述天线放大器的一数字增益控制装置，所述数字检查信号具有一分配给所述放大电路的地址，并且

其中，所述数字增益控制装置借助一数字控制信号影响所述放大电路的模拟自动增益调节装置以调节增益。

13.一接收系统在一机动车中的应用方法，借助一电缆将多个相加的天线信号的和信号传输到一接收机并且将一数字检查信号从所述接收机传输到所述天线放大器，所述天线信号由根据权利要求1-10中任一项所述的天线放大器放大，其中，如果所述接收机检测到过调，则所述检查信号被传输用于调节一天线信号的增益。

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