CN101969314B

CN101969314B - 零中频接收机的自动增益控制电路

Info

Publication number: CN101969314B
Application number: CN 201010558678
Authority: CN
Inventors: 邹显炳; 刘亚姣; 王军旗; 刘晓晖; 何韬; 李向阳
Original assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Current assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Priority date: 2010-11-25
Filing date: 2010-11-25
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2030-11-25
Also published as: CN101969314A

Abstract

本发明涉及零中频接收机的自动增益控制电路，包括至少一个用于输入射频信号并将射频信号分为正交信号和同向信号的射频可变增益放大器、至少一个输入本地振荡信号的分相器、处理正交信号的第二路电路和处理同向信号的第一路电路，所述第二路电路和第一电路并行，每路电路均包括依次串连的一个混频器、一个基带可变增益放大器、一个LC低通滤波器和一个用于输出基带信号的基带固定增益放大器，所述射频可变增益放大器分别同时和两路电路的混频器连接，所述分相器分别同时和两路电路的混频器连接。本发明的有益效果是克服了现有的自动增益控制电路在接收机高灵敏度要求情况下效果不好的不足。

Description

零中频接收机的自动增益控制电路

技术领域

本发明属于无线射频收发系统的技术领域，尤其涉及一种零中频接收机的自动增益控制电路。

背景技术

无线射频收发系统中，由于发射机发射的信号功率不同、信号传播过程中路径损耗不同、发射机和接收机之间距离的变化、接收机环境的变化以及其他频段信号的干扰等因素的影响，使得作用在接收机输入端的信号强度有很大变化和起伏。但是，接收机的终端设备一般只能处理幅度变化不大的信号，信号过强过弱或忽大忽小都会使终端设备失效。接收机输出信号的幅度取决于作用在接收机输入端的信号强度和接收机的增益，因此，就要求接收机的增益必须可调整，当作用于接收机输入端的信号强弱不同时，保证接收机输出信号幅度的平稳性。

自动增益控制(AGC，Automatic Gain Control)技术是通过检测接收信号功率的大小来自动调整电路中放大器的增益以实现接收机输出信号的幅度保持不变或者只在很小范围内变化。如果检测到接收信号功率太小，则通过自动增益控制电路将放大器增益调高；如果检测到接收信号太大，则通过自动增益控制电路将放大器增益调低。

零中频接收机中，现有的自动增益控制电路的方案是把接收机的基带信号或直接送入或通过衰减网络后再送入自动增益控制电路的检测器进行判决。与判决门限相对应的是自动增益控制电路的起控电平，如果接收机的灵敏度很高，起控电平通常远高于灵敏度，当接收机接收到的信号处于灵敏度以上起控电平以下时，自动增益控制电路不能有效作用，导致输出信号的电平变化较大，不利于数字部分的信号处理。因此现有的自动增益控制电路在接收机高灵敏度要求情况下效果不好。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的自动增益控制电路在接收机高灵敏度要求情况下效果不好的不足，提供了一种零中频接收机的自动增益控制电路。

为了实现上述目的，提供了一种零中频接收机的自动增益控制电路，包括至少一个用于输入射频信号并将射频信号分为正交信号和同向信号的射频可变增益放大器、至少一个输入本地振荡信号的分相器、处理正交信号的第二路电路和处理同向信号的第一路电路，所述第二路电路和第一电路并行，每路电路均包括依次串连的一个混频器、一个基带可变增益放大器、一个LC低通滤波器和一个用于输出基带信号的基带固定增益放大器，所述射频可变增益放大器分别同时和两路电路的混频器连接，所述分相器分别同时和两路电路的混频器连接，其特征在于，第二路电路和第一路电路还分别包括一个运算放大器、一个第二LC低通滤波器、一个检测器依次串连组成的检测信号电路，所述检测信号电路的输入端分别连接在两路电路的LC低通滤波器和基带固定增益放大器之间，所述检测信号电路的输出端分别同时连接在增益控制接口上，所述增益控制接口分别同时和射频可变增益放大器和两路电路的基带可变增益放大器连接用以实现对其进行增益控制。

本发明的原理是：接收机接收到射频信号后，将射频信号放大滤波后经过本发明的射频可变增益放大器处理后被分为正交信号和同向信号，同向信号和正交信号同时分别被送入第一路电路和第二路电路，同时将本地振荡信号经过分相器处理后分为两路本地振荡信号与第一路电路和第二路电路的混频器进行下变频处理，检测电路从LC低通滤波器的输出端提取信号作为检测信号并对其处理后送入增益控制接口从而实现对射频可变增益放大器和两路电路的基带可变增益放大器的增益控制。

本发明的有益效果是：检测电路的运算放大器用来调节对检测信号进行低频放大的放大倍数；检测信号放大后，本发明的电路的起控点电平下降，使得小信号时更易起控，扩展了系统自动增益控制的控制范围。同时，本发明的电路接收大信号时系统增益会下降更多，使得接收机末端放大器工作在小信号状态下，扩展了系统的线性放大范围，减少了谐波、三阶交调等非线性失真，实现了输出信号恒定或在较小范围内波动。因此，克服了现有的自动增益控制电路在接收机高灵敏度要求情况下效果不好的不足。另一方面，第二LC低通滤波器8的加入，在降低本发明的自动增益控制起控点电平的同时，也加强了接收机的带外抑制能力，提高了系统的抗干扰能力。

附图说明

图1是本发明的电路原理图。

图2是本发明实施例的具体电路图。

附图标记说明：射频可变增益放大器1、分相器2、混频器3、基带可变增益放大器4、LC低通滤波器5、基带固定增益放大器6、运算放大器7、第二LC低通滤波器8、检测器9、增益控制接口10，RFIN、RFIP是射频信号输入端，LOIN、LOIP是本振信号输入端，IOPP、IOPN是I路信号输出端，QOPP、QOPN是Q路信号输出端，+Vcc是外接电源，VREF是内部参考电压。

具体实施方式

下面，结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。

如图1和图2所示，一种零中频接收机的自动增益控制电路，包括一个用于输入射频信号(射频信号分为RFIN和RFIP两路输入)并将射频信号分为和同向信号正交信号的射频可变增益放大器1、输入本地振荡信号(本地振荡信号分为LOIN和LOIP两路输入)的分相器2、处理正交信号的第二路电路和处理同向信号的第一路电路，所述第二路电路和第一路电路并行，每路电路均包括依次串连的一个混频器3、一个基带可变增益放大器4、一个LC低通滤波器5和一个用于输出基带信号(基带信号分为IOPP和IOPN两路输出)的基带固定增益放大器6，VREF为基带固定增益放大器6的参考电压，所述射频可变增益放大器1分别同时和两路电路的混频器3连接，所述分相器2分别同时和两路电路的混频器3连接，第二路电路和第一路电路还分别包括一个运算放大器7、一个第二LC低通滤波器8、一个检测器9依次串连组成的检测信号电路，所述检测信号电路的输入端分别连接在两路电路的LC低通滤波器5和基带固定增益放大器6之间，所述检测信号电路的输出端分别同时连接在增益控制接口10上，所述增益控制接口10分别同时和射频可变增益放大器1和两路电路的基带可变增益放大器4连接用以实现对其进行增益控制。

上述射频可变增益放大器1和分相器2可根据需要设置不同的数量，本实施例中设置为一个，也可以根据需要设置成其它任意数量。

上述LC低通滤波器5阶数为七阶，用于对基带可变增益放大器4输出的信号进行滤波。

上述基带固定增益放大器6具有正输入端和负输入端两个输入端口，负输入端与内部参考电压VREF连接，正输入端和LC低通滤波器5连接，两个Q路信号输出端口是QOPP和QOPN。

上述运算放大器7，用于对LC低通滤波器5滤波后的信号进行放大，通过其外围电阻元件可调节对检测信号的放大倍数，同时补偿了LC低通滤波器5对检测信号的衰减。运算放大器7具有正输入端和负输入端两个端口，负输入端与LC低通滤波器5连接，正输入端和电源+Vcc连接。

上述第二LC低通滤波器8，用于对运算放大器7放大后的信号进行滤波后送入检测器9进行检测，LC低通滤波器5和第二LC低通滤波器6均能有效提高接收机的抗干扰能力。

图2所示为本发明的具体实施例的详细电路图：射频可变增益放大器1、分相器2、混频器3、基带可变增益放大器4、基带固定增益放大器6、检测器9和增益控制接口10均集成在芯片AD8347中，运算放大器7集成在芯片AD8062中。

芯片AD8347中，本地振荡信号从其第1管脚、第28管脚输入，C7、C8和R4是其外围电容和电阻元件；射频信号从第10管脚、第11管脚输入，C12、C13和R8是其外围电容和电阻元件；I路基带输出信号从其第3管脚、第4管脚输出，Q路输出信号从其第25管脚、第26管脚输出。混频输出有I、Q两路信号，检测器有VDT1、VDT2两个，我们以I路为例来具体说明。

主信号通道为：从芯片AD8347的第8管脚IXMO即I路基带混频输出管脚输出的信号经过七阶LC低通滤波器5，送入AD8347的第6管脚IAIN即基带放大输入管脚。

检测信号通道为：从芯片AD8347的第8管脚IXMO即I路基带混频输出管脚输出的信号经过七阶LC低通滤波器5，隔直后送入运算放大器7进行放大，信号从芯片AD8062的第2管脚-IN1输入，从第1管脚Vout1输出，经一第二LC低通滤波器8并隔直后送入AD8347的18管脚VDT2即检测器9进行检测，R11是其外围电阻元件。

其中的LC低通滤波器5由电感L6、L7、L8和电容C22、C23、C24、C25、C26、C27构成，R26、R27、R7是其端口电阻，隔直电容是C57。芯片AD8062对检测信号的放大倍数取决于电阻R35、R34的比值，具体为R35/R34。第二LC低通滤波器8由电感L13和电容C58、C59构成，隔直电容是C60。

同理，Q路中的LC低通滤波器5由电感L9、L10、L11和电容C28、C29、C30、C31、C32、C33构成，R28、R29、R13是其端口电阻，隔直电容是C53。芯片AD8062对Q路检测信号的放大倍数取决于电阻R33、R32的比值，具体为R33/R32。Q路中的第二LC低通滤波器8由电感L12和电容C54、C55构成，隔直电容是C56。芯片AD8347的第20管脚VDT1是Q路的检测器9，电阻R9是其外围电阻元件。

芯片AD8347的第14管脚是内部参考电压管脚，如基带固定增益放大器6的负输入端在芯片内部与该管脚连接，电容C14、C46、C47是其去耦电容。I、Q两路检测器9输出的检测信号在第19管脚处合为一路检测信号送入控制接口10，第17管脚是增益控制接口10的入口，电容C17是第17管脚、第19管脚处的去耦电容。

芯片AD8062的第3管脚和第5管脚是偏置管脚，Vcc是外接电源，极性电容C48和电容C49是去耦电容，电阻R30、R31是偏置电阻，电容C50是去耦电容。第4管脚接地，第8管脚是电源管脚，接外接电源Vcc，极性电容C51和电容C52是去耦电容。

为了进一步的说明本发明的效果，还对使用本发明提供的零中频接收机的自动增益控制电路的零中频接收机和使用现有的自动增益控制电路(把接收机的基带信号直接送入自动增益控制电路的检测器进行判决)的零中频接收机进行了测试。

零中频接收机在信道带宽10MHz，信噪比10dB的情况下获得的灵敏度为-101dBm，接收机所能承受的最大信号为-20dBm，采用现有的自动增益控制电路时，自动增益控制电路在-89dBm--20dBm的作用范围内获得-3dBm-1dBm的输出值；在-35dBm的大信号输入情况下，三阶交调抑制为30dB。当采用本发明的自动增益控制电路时，自动增益控制电路在-95dBm--20dBm的作用范围内获得-3dBm-1dBm的输出值，自动增益控制电路的作用范围比原来增加了6dB；在-35dBm的大信号输入情况下，三阶交调抑制为40dB，比原来提高了10dB。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims

1.零中频接收机的自动增益控制电路，包括至少一个用于输入射频信号并将射频信号分为正交信号和同向信号的射频可变增益放大器、至少一个输入本地振荡信号的分相器、处理正交信号的第二路电路和处理同向信号的第一路电路，所述第二路电路和第一电路并行，每路电路均包括依次串连的一个混频器、一个基带可变增益放大器、一个LC低通滤波器和一个用于输出基带信号的基带固定增益放大器，所述射频可变增益放大器分别同时和两路电路的混频器连接，所述分相器分别同时和两路电路的混频器连接，其特征在于，第二路电路和第一路电路还分别包括一个运算放大器、一个第二LC低通滤波器、一个检测器依次串连组成的检测信号电路，所述检测信号电路的输入端分别连接在两路电路的LC低通滤波器和基带固定增益放大器之间，所述检测信号电路的输出端分别同时连接在增益控制接口上，所述增益控制接口分别同时和射频可变增益放大器和两路电路的基带可变增益放大器连接用以实现对射频可变增益放大器和基带可变增益放大器进行增益控制。