CN105322975B - 数字可变增益放大器的调整方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种数字可变增益放大器调整方法和装置，包括：根据基带输入的信号强度压和低噪声放大器对信号的增益，确定数字可变增益放大器增益；对数字可变增益放大器进行调整，计算实际的数字可变增益放大器增益偏移，并统计大概率事件对应的数字可变增益放大器增益偏移；根据实际的数字可变增益放大器增益偏移和统计的大概率事件对应的数字可变增益放大器增益偏移，对数字可变增益放大器增益进行校正。本发明通过调整数字可变增益放大器使基带侧输入的射频信号恒定。

Description

数字可变增益放大器的调整方法和装置
技术领域
本发明涉及可变增益放大器技术领域，尤其涉及一种数字可变增益放大器(DVGA，Digital Variable Gain Amplifier)调整方法和装置。
背景技术
无线通信产品分为射频部分和基带部分，其中射频部分负责高速模拟信号的处理，基带部分负责数字信号的处理。无线通讯产品的接收端通常包括天线、低噪声放大器(LNA，Low Noise Amplifier)、可变增益放大器(VGA，Variable Gain Amplifier)、模数转换器(ADC，Analog-to-Digital Converter)到基带部分，接收的射频信号在经过LNA后需要用VGA调整信号的强度进入基带处理电路。
为保证基带输入的射频信号强度(RF_IN)是近乎恒定的，需要对基带输入的射频信号进行动态地调整。但是，目前模拟反馈VGA存在精度不高，不能进行复杂校准的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种数字可变增益放大器调整方法和装置，通过调整数字可变增益放大器使基带侧输入的射频信号恒定。
本发明提供了一种数字可变增益放大器调整方法，包括：根据输入的基带的输入信号强度和低噪声放大器对信号的增益，确定数字可变增益放大器增益；对数字可变增益放大器进行调整，计算实际的数字可变增益放大器增益偏移，并统计大概率事件对应的数字可变增益放大器增益偏移；根据实际的数字可变增益放大器增益偏移和统计的大概率事件对应的数字可变增益放大器增益偏移，对数字可变增益放大器增益进行校正。
进一步地，所述确定数字可变增益放大器增益，具体为：
BB＝RSSI+LNA_Gain+DVGA_Gain；
则，DVGA_Gain＝BB-RSSI-LNA_Gain；
其中，BB为基带的输入信号强度，RSSI为获取接收信号强度，LNA_Gain为低噪声放大器对信号的增益，DVGA_Gain为数字可变增益放大器增益。
进一步地，所述计算实际的数字可变增益放大器增益偏移，并统计大概率事件对应的数字可变增益放大器增益偏移，具体为：
根据确定的数字可变增益放大器增益计算实际的数字可变增益放大器增益偏移：DVGA_OFFSET(real)＝DVGA_Gain/Step_Gain，其中，DVGA_OFFSET(real)为实际的数字可变增益放大器增益偏移，DVGA_Gain为数字可变增益放大器增益，Step_Gain为步进增益；
经过N次数字可变增益放大器调整，计算数字可变增益放大器增益结果：DVGA_Gear(ratio)＝DVGA_Gear(i)/N，其中，N为调整次数，i为第i档；
取DVGA_Gear(ratio)概率最大的作为统计的大概率事件对应的增益偏移：DVGA_OFFSET(statistics)＝Max(DVGA_Gear)。
进一步地，所述对数字可变增益放大器增益进行校正，具体为：
DVGA_OFFSET(next)＝σDVGA_OFFSET(real)+(1-σ)DVGA_OFFSET(statistics)，其中，σ取值范围为0<σ<1；DVGA_OFFSET(next)为下一个数字可变增益放大器增益偏移，DVGA_OFFSET(real)为当前实际的计算出DVGA增益偏移；DVGA_OFFSET(statistics)为统计的大概率事件对应的数字可变增益放大器增益偏移。
本发明还提供了一种应用如上所述的数字可变增益放大器调整方法的数字可变增益放大器调整装置，应用于无线通讯终端的接收端中，包括：天线、中频、带通滤波器、低噪声放大器、增益控制环路单元和基带处理电路，其中，天线接收一个或多个射频信号；射频信号经过中频和带通滤波器输入到低噪声放大器；低噪声放大器以设定增益对接收到的射频信号进行放大，并将放大的射频信号发送到增益控制环路单元；增益控制环路单元对射频信号进行调整，并向调整的射频信号发送给基带处理。
进一步地，所述增益控制环路单元包括数字可变增益放大器、带通滤波器、模数转换器和数字可变增益放大器控制逻辑；数字可变增益放大器接收射频信号，将经过带通滤波器和模数转换器的射频信号发送到数字可变增益放大器控制逻辑进行调整。
进一步地，所述数字可变增益放大器通过串行外设接口和处理器或控制逻辑连接。
和现有技术相比，本发明的有益效果在于：基于统计预测的方法，通过对基带输入的射频信号进行动态地调整，使基带侧的输入的射频信号恒定。此外，数字可变增益放大器可由处理器或控制逻辑通过串行外设接口控制接口进行快速调整，配置灵活且准确。
附图说明
图1为本发明所公开的具有数字可变增益放大器的接收机的电路示意图。
图2为本发明所公开的数字可变增益放大器调整方法的流程示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述，但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
图1为本发明所公开的具有数字可变增益放大器的接收端的电路示意图，其中接收端在无线通讯终端内实现。
参照图1，天线11从一个或多个发射机，例如基站、卫星、广播站等，接收一个或多个射频信号；
射频信号经过中频(IF，Intermediate Frequency)和带通滤波器(BPF，Band-PassFilter)输入到低噪声放大器(LNA)；
低噪声放大器以设定增益对接收到的射频信号实现放大以提供经放大的射频信号，并将放大的射频信号发送到增益控制环路单元；
增益控制环路单元包括数字可变增益放大器(DVGA)、带通滤波器、模数转换器(ADC)和数字可变增益放大器控制逻辑(DVGA控制逻辑)，数字可变增益放大器通过串行外设接口(SPI，Serial Peripheral Interface)和处理器或控制逻辑连接，其中，数字可变增益放大器接收射频信号，将经过带通滤波器和模数转换器的射频信号发送到数字可变增益放大器控制逻辑进行调整；
增益控制环路单元将调整的射频信号发送给基带处理电路。
相比较于现有技术，本发明基于统计预测的方法，通过调整数字可变增益放大器使基带侧输入的射频信号恒定。
基于图1的电路图，如图2所示的本发明所公开的数字可变增益放大器调整方法，包括：
步骤201，根据基带的输入信号强度(BB)和低噪声放大器对信号的增益(LNA_Gain)，确定数字可变增益放大器增益(DVGA_Gain)。
在本步骤中，设置数字可变增益放大器增益的最大增益Max_Gain和步进增益为Step_Gain，并根据最大增益和步进增益将增益分档DVGA_Gear，即DVGA_Gear＝Max_Gain/Step_Gain。例如：0db增益用档位记为base，Max_Gain增益用档位记为DVGA_Gear，每一步增益偏移记为DVGA_OFFEST＝0.5db。
基带的输入信号强度为接收信号强度(RSSI)、低噪声放大器对信号的增益以及数字可变增益放大器增益之和，即
BB＝RSSI+LNA_Gain+DVGA_Gain；
则，DVGA_Gain＝BB-RSSI-LNA_Gain。
在此过程中，要求基带的输入信号强度为一固定值，LNA对于同一信号的增益固定不变。
步骤202，对数字可变增益放大器进行调整，计算实际的数字可变增益放大器增益偏移，并统计大概率事件对应的数字可变增益放大器增益偏移。
通过统计大概率事件对应的数字可变增益放大器增益重新对数字可变增益放大器增益进行校正。
在本步骤中，根据步骤201中的确定的数字可变增益放大器增益计算实际的数字可变增益放大器增益偏移：
DVGA_OFFSET(real)＝DVGA_Gain/Step_Gain。
经过N次数字可变增益放大器调整，计算数字可变增益放大器增益结果：
DVGA_Gear(ratio)＝DVGA_Gear(i)/N，
其中，N为调整次数，i为第i档。
取DVGA_Gear(ratio)概率最大的作为统计的增益偏移：
DVGA_OFFSET(statistics)＝Max(DVGA_Gear)。
步骤203，根据实际的数字可变增益放大器增益偏移和统计的大概率事件对应的数字可变增益放大器增益偏移，对数字可变增益放大器增益进行校正。
在本步骤中，对数字可变增益放大器增益进行校正为：
DVGA_OFFSET(next)＝σDVGA_OFFSET(real)+(1-σ)DVGA_OFFSET(stat istics)，其中，
σ取值范围为0<σ<1；
当σ＝0时，只看统计的大概率事件对应的DVGA增益偏移；
当σ＝1时，只看当前实际的计算出DVGA增益偏移。
在本发明中，基于统计预测的方法，通过对基带输入的射频信号进行动态地调整，使基带侧的输入的射频信号恒定。此外，数字可变增益放大器可由处理器或控制逻辑通过串行外设接口控制接口进行快速调整，配置灵活且准确。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (5)

1.一种数字可变增益放大器调整方法，其特征在于，包括：
根据基带的输入信号强度和低噪声放大器对信号的增益，确定实际的数字可变增益放大器增益；
对数字可变增益放大器进行调整，计算实际的数字可变增益放大器增益偏移，其中，所述实际的数字可变增益放大器增益偏移为实际的数字可变增益放大器增益与步进增益的比值，并统计大概率事件对应的数字可变增益放大器增益偏移，所述大概率事件对应的数字可变增益放大器增益偏移为调整结果里比例最大的档位对应的数字可变增益放大器增益偏移；
根据实际的数字可变增益放大器增益偏移和统计的大概率事件对应的数字可变增益放大器增益偏移，对数字可变增益放大器增益进行校正。
2.如权利要求1所述的数字可变增益放大器调整方法，其特征在于，所述确定实际的数字可变增益放大器增益，具体为：
DVGA_Gain＝BB-RSSI-LNA_Gain；
其中，BB为基带的输入信号强度，RSSI为获取接收信号强度，LNA_Gain为低噪声放大器对信号的增益，DVGA_Gain为实际的数字可变增益放大器增益。
3.应用如权利要求1～2中任一项所述的数字可变增益放大器调整方法的数字可变增益放大器调整装置，应用于无线通讯终端的接收端中，其特征在于，包括：天线、中频、第一带通滤波器、低噪声放大器、增益控制环路单元和基带处理电路，其中，
天线接收一个或多个射频信号；射频信号经过中频和第一带通滤波器输入到低噪声放大器；低噪声放大器以设定增益对接收到的射频信号进行放大，并将放大的射频信号发送到增益控制环路单元；增益控制环路单元对射频信号进行调整，并将调整后的射频信号发送给基带处理。
4.如权利要求3所述的数字可变增益放大器调整装置，其特征在于，所述增益控制环路单元包括数字可变增益放大器、第二带通滤波器、模数转换器和数字可变增益放大器控制逻辑；
所述数字可变增益放大器接收放大后的射频信号进行处理并发送至第二带通滤波器，所述第二带通滤波器再将滤波后的射频信号发送至模数转换器，所述模数转换器再将转换后的射频信号发送到数字可变增益放大器控制逻辑进行调整。
5.如权利要求4所述的数字可变增益放大器调整装置，其特征在于，所述数字可变增益放大器通过串行外设接口和处理器或数字可变增益放大器控制逻辑连接。
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