CN105656496B - 一种接收机自动增益控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种接收机自动增益控制方法，包括分别采集接收机的各级链路中的衰减单元输出的信号；分别对各级链路中采集到的信号进行检波处理和模数转换处理，并将各级链路中处理后的信号分别发送至FPGA控制单元；FPGA控制单元分别根据各级链路中处理后的信号以及预设增益控制表得到各级链路对应的衰减控制信号，并将各级链路对应的衰减控制信号分别对应地并行发送至各级链路中的衰减单元；各级链路中的衰减单元分别根据衰减控制信号对输入衰减单元的信号进行增益控制处理。该方法能够并行控制各级链路中的衰减单元，不会出现各级链路控制混乱的情况；且大大提高了接收机内信号的自动增益控制范围。本发明还公开了一种接收机自动增益控制系统。

Description

一种接收机自动增益控制方法及系统

技术领域

本发明涉及自动增益控制领域，特别是涉及一种接收机自动增益控制方法。本发明还涉及一种接收机自动增益控制系统。

背景技术

由于目前对通信速率要求越来越高，信道带宽也越来越宽，对接收机信道的线性要求也越来越高，因此，对接收机链路提出了一定的要求，需要接收机(例如采用二次变频的接收机)能够自动控制增益，使射频信号的功率输出能够保持在一个稳定范围内，来达到保持射频信号最大信噪比的目的。且对于接收机而言，想要实现接收机与发送机在各种距离下均可实现正常通信的话，还要求接收机本身具有非常大的增益控制范围。

目前对接收机进行自动增益控制比较普遍的方法是在接收机前端加衰减器，并利用单片机对衰减器进行控制以达到接收机的自动增益控制。

这些方法主要包括两种，一种是在接收机的链路前端加一级衰减器，但是仅加一级衰减器的话，对射频信号的自动增益控制范围非常有限，不适用于远距离数据的传输。

另一种是加二级或是更多级的衰减器，该方法能够扩大自动增益控制范围，但是由于单片机不能同时控制多级衰减器，容易对整个接收机的各级链路的信号造成不稳定的影响。

因此，如何提供一种能够解决上述问题的接收机自动增益控制方法及系统是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种接收机自动增益控制方法，能够并行控制各级链路中的衰减单元，不会出现各级链路控制混乱的情况，避免了对整个接收机各级链路中的信号造成不稳定的影响；且采用多级衰减单元，大大提高了接收机内信号的自动增益控制范围，保证了链路的线性，也为接收机的远距离通信提供了基础；本发明的另一目的是提供一种接收机自动增益控制系统。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种接收机自动增益控制方法，包括：

分别采集接收机的各级链路中的衰减单元输出的信号；

分别对各级所述链路中采集到的信号进行检波处理和模数转换处理，并将各级所述链路中处理后的信号分别发送至FPGA控制单元；

所述FPGA控制单元分别根据各级所述链路中处理后的信号以及预设增益控制表得到各级所述链路对应的衰减控制信号，并将各级所述链路对应的所述衰减控制信号分别对应地并行发送至各级所述链路中的衰减单元；

各级所述链路中的衰减单元分别根据所述衰减控制信号对输入所述衰减单元的信号进行增益控制处理。

优选地，所述分别根据各级所述链路中处理后的信号以及预设增益控制表得到各级所述链路对应的衰减控制信号的过程具体为：

分别判断各级所述链路中处理后的信号在所述预设增益控制表内所属的区间；

与所述区间对应的信号即为各级所述链路对应的所述衰减控制信号。

优选地，该方法还包括：

在当各级所述链路中的信号输入各级所述链路中的衰减单元之前，分别对所述信号进行滤波处理。

优选地，该方法还包括：

分别对各级所述链路中滤波后的信号进行放大处理，并将放大后的信号分别对应地输入各级所述链路中的衰减单元。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种接收机自动增益控制系统，包括：

各级链路中的采集单元，用于分别采集接收机的各级所述链路中的衰减单元输出的信号；

各级所述链路中的信号处理单元，用于分别对各级所述链路中采集到的信号进行检波处理和模数转换处理，并将各级所述链路中处理后的信号分别发送至FPGA控制单元；

所述FPGA控制单元，用于分别根据各级所述链路中处理后的信号以及预设增益控制表得到各级所述链路对应的衰减控制信号，并将各级所述链路对应的所述衰减控制信号分别对应地并行发送至各级所述链路中的衰减单元；

各级所述链路中的衰减单元，用于分别根据所述衰减控制信号对输入所述衰减单元的信号进行增益控制处理。

优选地，所述接收机为采用二次变频的接收机。

优选地，该系统还包括：

各级所述链路中的滤波器，用于在当各级所述链路中的信号输入各级所述链路中的衰减单元之前，分别对所述信号进行滤波处理。

优选地，该系统还包括：

各级所述链路中的放大器，用于分别对各级所述链路中滤波后的信号进行放大处理，并将放大后的信号分别对应地输入各级所述链路中的衰减单元。

本发明提供了一种接收机自动增益控制方法及系统，本发明对接收机的各级链路中的衰减单元输出的信号进行采集并处理，然后发送至FPGA控制单元，由于FPGA控制单元为并行处理单元，能够根据各级链路发送的信号与预设增益控制表的比较结果，分别并行发送相应的衰减控制信号来控制各级链路中的衰减单元的衰减量，即FPGA控制单元能够并行控制各级链路中的衰减单元，因此不会出现各级链路控制混乱的情况，避免了对整个接收机各级链路中的信号造成不稳定的影响；同时由于采用多级衰减单元，相比仅采用一级衰减单元的情况，大大提高了接收机内信号的自动增益控制范围，保证了链路的线性，且自动增益控制范围增大后，能够控制信号的大小在一个更大的范围内进行调整，从而保证了接收机能够进行各种距离的通信。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种接收机自动增益控制方法的过程的流程图；

图2为本发明提供的另一种接收机自动增益控制方法的过程的流程图；

图3为本发明提供的一种接收机自动增益控制系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种接收机自动增益控制方法，能够并行控制各级链路中的衰减单元，不会出现各级链路控制混乱的情况，避免了对整个接收机各级链路中的信号造成不稳定的影响；且采用多级衰减单元，大大提高了接收机内信号的自动增益控制范围，保证了链路的线性，也为接收机的远距离通信提供了基础；本发明的另一核心是提供一种接收机自动增益控制系统。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本发明提供了一种接收机自动增益控制方法，参见图1所示，图1为本发明提供的一种接收机自动增益控制方法的过程的流程图；该方法包括：

步骤s101：分别采集接收机的各级链路中的衰减单元输出的信号；

步骤s102：分别对各级链路中采集到的信号进行检波处理和模数转换处理，并将各级链路中处理后的信号分别发送至FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)控制单元；

步骤s103：FPGA控制单元分别根据各级链路中处理后的信号以及预设增益控制表得到各级链路对应的衰减控制信号，并将各级链路对应的衰减控制信号分别对应地并行发送至各级链路中的衰减单元；

步骤s104：各级链路中的衰减单元分别根据衰减控制信号对输入衰减单元的信号进行增益控制处理。

本发明提供了一种接收机自动增益控制方法，本发明对接收机的各级链路中的衰减单元输出的信号进行采集并处理，然后发送至FPGA控制单元，由于FPGA控制单元为并行处理单元，能够根据各级链路发送的信号与预设增益控制表的比较结果，分别并行发送相应的衰减控制信号来控制各级链路中的衰减单元的衰减量，即FPGA控制单元能够并行控制各级链路中的衰减单元，因此不会出现各级链路控制混乱的情况，避免了对整个接收机各级链路中的信号造成不稳定的影响；同时由于采用多级衰减单元，相比仅采用一级衰减单元的情况，大大提高了接收机内信号的自动增益控制范围，保证了链路的线性，且自动增益控制范围增大后，能够控制信号的大小在一个更大的范围内进行调整，从而保证了接收机能够进行各种距离的通信。

实施例二

本发明还提供了另一种接收机自动增益控制方法，参见图2所示，图2为本发明提供的另一种接收机自动增益控制方法的过程的流程图；该方法包括：

步骤s201：在当各级链路中的信号输入各级链路中的衰减单元之前，分别对信号进行滤波处理；

其中，这里的接收机可以为采用二次变频的接收机，此时，接收机的各级链路分别为射频链路、高中频链路以及低中频链路。

当然，这里的接收机也可为采用一次变频的接收机，本发明对接收机的类型不做特别限定。

步骤s202：分别对各级链路中滤波后的信号进行放大处理，并将放大后的信号分别对应地输入各级链路中的衰减单元；

步骤s203：分别采集接收机的各级链路中的衰减单元输出的信号；

步骤s204：分别对各级链路中采集到的信号进行检波处理和模数转换处理，并将各级链路中处理后的信号分别发送至FPGA控制单元；

步骤s205：FPGA控制单元分别判断各级链路中处理后的信号在预设增益控制表内所属的区间；与区间对应的信号即为各级链路对应的衰减控制信号，FPGA控制单元将各级链路对应的衰减控制信号分别对应地并行发送至各级链路中的衰减单元；

其中，这里的预设增益控制表可通过多次试验得出，本发明对预设增益控制表的具体内容不做限定。

步骤s206：各级链路中的衰减单元分别根据衰减控制信号对输入衰减单元的信号进行增益控制处理。

可以理解的是，首先进行滤波处理，滤除掉无用信号，再对滤波后的信号进行放大处理，然后进行检波处理以及模数转换处理，最后进行增益控制处理，这样的处理顺序能够最大程度上避免干扰信号的干扰，也保证了后级链路的线性。

可以理解的是，接收机的各级链路中的信号均是以一帧为单位进行传输的，每一帧信号均具有一段保护头，超出保护头的范围的部分信号为有用信号，因此该方法的上述步骤均应在保护头的时间范围内进行，一旦超出保护头的时间范围则停止对信号进行增益控制，从而避免了对有用信号产生影响。

进一步可知，该方法中如果仅对信号进行一次增益控制处理往往不能将各级链路中的信号的增益控制到需要的大小(这里的增益指的是功率，衰减单元能够对信号的功率进行衰减)，因此，需要将步骤s203-s206按预设次数进行重复操作，即各级链路对输入衰减单元的信号进行一次增益控制处理后，继续采集衰减单元输出的信号，并将该信号经检波处理以及模数转换处理后发送至FPGA控制单元，由FPGA控制单元根据处理后的信号继续对衰减单元进行控制，然后再一次采集衰减单元输出的信号，如此重复预设次数。

需要注意的是，上述重复进行的多次采集以及多次增益控制处理均是对同一帧信号进行的，即对同一帧信号重复进行了预设次数的增益控制操作(这里的增益控制操作指的是步骤s203-s206)。当然，上述预设次数的增益控制操作的总时间应不超过该帧信号的保护头的时间范围。

其中，这里的预设次数可通过多次试验以及计算得出，例如可以为5次或6次。当然，本发明对预设次数的具体数值不做限定，工作人员可根据实际情况自行设定。

作为优选地，本发明提供的方法在一帧信号的增益控制完毕后并不清零衰减单元，因此下一帧信号到来后能够通过实时采样自动判断信号的起控点(这里的起控点指的是区别于干扰信号的有效信号的起始点)，从而使下一帧信号经衰单元衰减后能够更快的达到需要的大小，大大缩短了控制时间。

本发明利用FPGA控制单元来并行控制多级链路中的衰减单元，避免了出现多级链路控制混乱的情况，且在接收机的多级链路中均设置有衰减单元，能够在保持链路线性的情况下，实现大于90dBm的自动增益控制范围(这里的自动增益控制范围指的是动态控制范围)，且自动增益控制范围增大后，能够为接收机的远距离通信打下基础；另外，该方法中的增益控制操作的总时间被控制在一帧信号的保护头的时间范围内，避免了对有用信号产生影响；本实施例还增加了对接收机接收的信号进行滤波处理和放大处理，尽可能避免了干扰信号的干扰。

本发明还提供了一种接收机自动增益控制系统，参见图3所示，图3为本发明提供的一种接收机自动增益控制系统的结构示意图；该系统包括：

各级链路中的采集单元11，用于分别采集接收机的各级链路中的衰减单元14输出的信号；

各级链路中的信号处理单元12，用于分别对各级链路中采集到的信号进行检波处理和模数转换处理，并将各级链路中处理后的信号分别发送至FPGA控制单元13；

FPGA控制单元13，用于分别根据各级链路中处理后的信号以及预设增益控制表得到各级链路对应的衰减控制信号，并将各级链路对应的衰减控制信号分别对应地并行发送至各级链路中的衰减单元14；

各级链路中的衰减单元14，用于分别根据衰减控制信号对输入衰减单元14的信号进行增益控制处理。

其中，这里的接收机为采用二次变频的接收机。

当然，也可以为采用一次变频的接收机，本发明对接收机的类型并不做特别限定。

作为优选地，该系统还包括：

各级链路中的滤波器15，用于在当各级链路中的信号输入各级链路中的衰减单元14之前，分别对信号进行滤波处理。

其中，这里的滤波器15可以为频段滤波器，该滤波器15需要能够将杂波滤除且不能将工作频率范围内的有用信号滤除。当然，本发明对滤波器15的类型不做限定，只要能够实现上述滤波目的的滤波器15均在本发明的保护范围之内。

作为优选地，该系统还包括：

各级链路中的放大器16，用于分别对各级链路中滤波后的信号进行放大处理，并将放大后的信号分别对应地输入各级链路中的衰减单元14。

其中，这里的放大器16可以为低噪声放大器。当然，本发明对放大器16的类型不做限定，只要放大器16的放大线性工作频段能够满足接收机的频段要求以及功率要求即可。

本发明提供了一种接收机自动增益控制系统，本发明对接收机的各级链路中的衰减单元输出的信号进行采集并处理，然后发送至FPGA控制单元，由于FPGA控制单元为并行处理单元，能够根据各级链路发送的信号与预设增益控制表的比较结果，分别并行发送相应的衰减控制信号来控制各级链路中的衰减单元的衰减量，即FPGA控制单元能够并行控制各级链路中的衰减单元，因此不会出现各级链路控制混乱的情况，避免了对整个接收机各级链路中的信号造成不稳定的影响；同时由于采用多级衰减单元，相比仅采用一级衰减单元的情况，大大提高了接收机内信号的自动增益控制范围，保证了链路的线性，且自动增益控制范围增大后，能够控制信号的大小在一个更大的范围内进行调整，从而保证了接收机能够进行各种距离的通信。

需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种接收机自动增益控制方法，其特征在于，包括：

分别采集接收机的各级链路中的衰减单元的输出的一帧信号中保护头内的信号；

分别对各级所述链路中采集到的该帧内保护头内的信号进行检波处理和模数转换处理，并将各级所述链路中处理后的信号分别发送至FPGA控制单元；

所述FPGA控制单元分别判断各级所述链路中处理后的信号在预设增益控制表内所属的区间，与所述区间对应的信号即为各级所述链路对应的衰减控制信号，并将各级所述链路对应的所述衰减控制信号分别对应地并行发送至各级所述链路中的衰减单元；

各级所述链路中的衰减单元分别根据所述衰减控制信号对输入所述衰减单元的信号进行增益控制处理；

判断该帧内保护头内的信号的衰减次数是否达到预设次数，若未达到，返回重复对各级所述链路的该帧内保护头内的信号进行上述采集操作；若达到，继续采集下一帧信号且不清零各级所述链路中的衰减单元。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

在当各级所述链路中的信号输入各级所述链路中的衰减单元之前，分别对所述信号进行滤波处理。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

分别对各级所述链路中滤波后的信号进行放大处理，并将放大后的信号分别对应地输入各级所述链路中的衰减单元。

4.一种接收机自动增益控制系统，其特征在于，包括：

各级链路中的采集单元，用于分别采集接收机的各级所述链路中的衰减单元的输出的一帧信号中保护头内的信号；

各级所述链路中的信号处理单元，用于分别对各级所述链路中采集到的该帧内保护头内的信号进行检波处理和模数转换处理，并将各级所述链路中处理后的信号分别发送至FPGA控制单元；

所述FPGA控制单元，用于分别判断各级所述链路中处理后的信号在预设增益控制表内所属的区间，与所述区间对应的信号即为各级所述链路对应的衰减控制信号，并将各级所述链路对应的所述衰减控制信号分别对应地并行发送至各级所述链路中的衰减单元；

各级所述链路中的衰减单元，用于分别根据所述衰减控制信号对输入所述衰减单元的信号进行增益控制处理；判断该帧内保护头内的信号的衰减次数是否达到预设次数，若未达到，返回触发所述采集单元重复对各级所述链路的该帧内保护头内的信号进行上述采集操作；若达到，触发所述采集单元继续采集下一帧信号且不清零各级所述链路中的衰减单元。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述接收机为采用二次变频的接收机。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，该系统还包括：

各级所述链路中的滤波器，用于在当各级所述链路中的信号输入各级所述链路中的衰减单元之前，分别对所述信号进行滤波处理。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，该系统还包括：

各级所述链路中的放大器，用于分别对各级所述链路中滤波后的信号进行放大处理，并将放大后的信号分别对应地输入各级所述链路中的衰减单元。