CN106330218A - 一种接收机及可降低噪声系数且增加隔离度的agc控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可降低噪声系数且增加隔离度的AGC控制系统，自动增益控制电路包括两个射频开关及低噪声放大器；低噪声放大器连接于两个射频开关之间；耦合电路的输出端连接检波电路的输入端，检波电路的输出端连接控制器的输入端；控制器的输出端分别连接两个射频开关及低噪声放大器的控制端，用于判断直流电压信号是否大于预设大信号门限值，若是，控制两个射频开关使接收端直接连接耦合电路，控制低噪声放大器关闭；若否，控制两个射频开关使接收端通过低噪声放大器连接耦合电路。本发明能够在大信号情况下，避免低噪声放大器饱和失真，也能够在小信号情况下，减小插损对接收机整体噪声系数的影响。本发明还公开了一种接收机，包括上述系统。

Description

一种接收机及可降低噪声系数且增加隔离度的AGC控制系统

技术领域

本发明涉及自动增益控制技术领域，特别是涉及一种可降低噪声系数且增加隔离度的AGC控制系统。本发明还涉及一种接收机。

背景技术

接收机在接收信号过程中，由于距离发射机位置不定及周围环境因数影响，其接收端信号电平会在很大范围内变化(小到灵敏度电平以下，大到+10dBm以上)，在接收大信号时，为了避免射频前端的低噪声放大器(LNA)出现饱和失真，同时也为保证后级射频链路始终处于线性状态，通常会在低噪声放大器前端设计自动增益控制电路。

参见图1和图2所示，图1为现有的一种接收机自动增益系统的结构示意图；图2为现有的另一种接收机自动增益系统的结构示意图。其工作原理是，当天线接收的有用信号幅度较小时，控制器控制两个射频开关切换到直通通路，有用信号不被衰减，不会影响到小信号接收。当天线接收的有用信号幅度较大时，控制器控制两个射频开关切换到衰减网络，有用信号被衰减一定值，从而保证后级链路不会进入非线性状态。

但是，在图1中，AGC(automatic gain control，自动增益控制)控制电路设计在低噪声放大器前端，虽然大信号情况下，AGC控制电路可以保证低噪声放大器不会饱和失真，但在小信号情况下，低噪声放大器前端有两个射频开关，两个射频开关自身的插损会增加接收机的整体噪声系数，降低接收机的灵敏度。在图2中，AGC控制电路设计在低噪声放大器后端，在小信号情况下，由级联噪声系数公式可知，两个射频开关自身的插损不会恶化接收机的整体噪声系数，对接收机的灵敏度不会带来影响，但在大信号情况下，AGC控制电路对低噪声放大器不能起到保护作用，容易使低噪声放大器出现饱和失真现象，甚至出现损坏现象。

因此，如何提供一种能够既能避免低噪声放大器出现饱和失真现象也能尽可能降低接收机的整体噪声系数的接收机及可降低噪声系数且增加隔离度的AGC控制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可降低噪声系数且增加隔离度的AGC控制系统，既能够避免大信号情况下，低噪声放大器出现饱和失真的情况，也能够在小信号情况下，减小插损对接收机整体噪声系数的影响，进而减小对接收机灵敏度的影响。本发明的另一目的是提供一种接收机。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种可降低噪声系数且增加隔离度的AGC控制系统，包括自动增益控制电路、用于对所述自动增益控制电路进行增益调整后输出的信号进行耦合处理的耦合电路、用于对耦合后的信号进行检波处理生成直流电压信号的检波电路以及控制器；

所述自动增益控制电路包括两个射频开关以及一个低噪声放大器；所述低噪声放大器连接于两个所述射频开关之间，两个所述射频开关用于选择性的控制所述接收机的接收端通过所述低噪声放大器连接所述耦合电路，或直接连接所述耦合电路；

所述耦合电路的输出端连接所述检波电路的输入端，所述检波电路的输出端连接所述控制器的输入端；

所述控制器的输出端分别连接两个所述射频开关以及所述低噪声放大器的控制端；所述控制器用于判断所述直流电压信号是否大于预设大信号门限值，如果是，控制两个所述射频开关使所述接收机的接收端直接连接所述耦合电路，并控制所述低噪声放大器处于关闭状态；如果否，控制两个所述射频开关使所述接收机的接收端通过所述低噪声放大器连接所述耦合电路。

优选地，还包括：

第一滤波器，所述第一滤波器串接于所述接收机的接收端与所述自动增益控制电路的输入端之间。

优选地，还包括：

第二滤波器，所述第二滤波器串接于所述自动增益控制电路的输出端与所述耦合电路之间。

优选地，所述第一滤波器与所述第二滤波器均为带通滤波器。

优选地，两个所述射频开关均具体为单刀双掷开关，所述第一单刀双掷开关的不动端作为所述自动增益控制电路的输入端，所述第一单刀双掷开关的第一动端与所述低噪声放大器的输入端相连，所述第一单刀双掷开关的第二动端与所述第二单刀双掷开关的第二动端相连；

所述第二单刀双掷开关的第一动端与所述低噪声放大器的输出端相连，所述第二单刀双掷开关的不动端作为所述自动增益控制电路的输出端。

优选地，两个所述射频开关均为隔离度不小于20dB的开关。

优选地，当所述直流电压信号大于预设大信号门限值时，所述控制器具体用于控制两个所述射频开关使所述接收机的接收端直接连接所述耦合电路，并关闭所述低噪声放大器的供电电源或发送使能信号控制所述低噪声放大器处于关闭状态。

优选地，所述低噪声放大器为增益不小于15dB的低噪声放大器。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种接收机，包括如以上任一项所述的可降低噪声系数且增加隔离度的AGC控制系统。

本发明提供了一种可降低噪声系数且增加隔离度的AGC控制系统，该系统的自动增益控制电路包括两个射频开关以及位于两个射频开关之间的低噪声放大电路，当检波电路检波后得到的直流电压信号大于预设大信号门限值时，表明接收机接收到的为大信号，此时通过控制射频开关进行切换来使得接收端直接连接耦合电路，并控制低噪声放大器关闭，即不将低噪声放大器接入电路，不对接收到的大信号进行放大处理，从而避免了大信号情况下，低噪声放大器出现饱和失真的情况；当检波电路检波后得到的直流电压信号小于预设大信号门限值时，表明接收机接收到的为小信号，此时通过控制射频开关进行切换来使得接收端通过低噪声放大器连接耦合电路，即小信号情况下接入低噪声放大器来对信号进行放大处理，由于此时低噪声放大器前端仅有一个射频开关，故减小了插损对接收机整体噪声系数的影响，进而减小了对接收机灵敏度的影响。可见，本发明兼顾了低噪声放大器饱和失真的情况以及接收机整体噪声系数的情况，可靠性更高。本发明还提供了一种接收机，也具有上述优点，在此不再赘述。

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为现有的一种接收机自动增益系统的结构示意图；

图2为现有的另一种接收机自动增益系统的结构示意图；

图3为本发明提供的一种可降低噪声系数且增加隔离度的AGC控制系统的结构示意图；

图4为本发明提供的一种可降低噪声系数且增加隔离度的AGC控制系统大信号情况的结构示意图；

图5为本发明提供的一种可降低噪声系数且增加隔离度的AGC控制系统小信号情况的结构示意图。

其中，图1-图5中：

LNA—低噪声放大器。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种可降低噪声系数且增加隔离度的AGC控制系统，既能够避免大信号情况下，低噪声放大器出现饱和失真的情况，也能够在小信号情况下，减小插损对接收机整体噪声系数的影响，进而减小对接收机灵敏度的影响。本发明的另一核心是提供一种接收机。

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。

本发明提供了一种可降低噪声系数且增加隔离度的AGC控制系统，包括自动增益控制电路11、用于对自动增益控制电路11进行增益调整后输出的信号进行耦合处理的耦合电路12、用于对耦合后的信号进行检波处理生成直流电压信号的检波电路13以及控制器14；

自动增益控制电路11包括两个射频开关以及一个低噪声放大器；低噪声放大器连接于两个射频开关之间，两个射频开关用于选择性的控制接收机的接收端通过低噪声放大器连接耦合电路12，或直接连接耦合电路12；

耦合电路12的输出端连接检波电路13的输入端，检波电路13的输出端连接控制器14的输入端；

控制器14的输出端分别连接两个射频开关以及低噪声放大器的控制端；控制器14用于判断直流电压信号是否大于预设大信号门限值，如果是，控制两个射频开关使接收机的接收端直接连接耦合电路12，并控制低噪声放大器处于关闭状态；如果否，控制两个射频开关使接收机的接收端通过低噪声放大器连接耦合电路12。

可以理解的是，本发明在小信号时，由于低噪声放大器前端仅有一个射频开关，只受到一个射频开关的插损影响，从而降低了接收机的整体噪声系数，例如，若一个射频开关的插损为0.5dB，则相比图1，本发明的整体噪声系数降低了0.5dB，接收灵敏度提高了0.5dB，可见，低噪声放大器前端的射频开关的插损越小越好。

作为优选地，该系统还包括：

第一滤波器15，第一滤波器15串接于接收机的接收端与自动增益控制电路11的输入端之间。

进一步的，该系统还包括：

第二滤波器16，第二滤波器16串接于自动增益控制电路11的输出端与耦合电路12之间。

具体的，第一滤波器15与第二滤波器16均为带通滤波器。

可以理解的是，接收机接收的信号一般带有杂波，为了保证后续耦合及检波判断过程的准确性，需要对接收到的信号进行滤波操作，分别在自动增益控制前后进行滤波，能够最大程度上滤除接收信号内的杂波，可靠性高。

作为优选地，两个射频开关均具体为单刀双掷开关，第一单刀双掷开关的不动端作为自动增益控制电路11的输入端，第一单刀双掷开关的第一动端与低噪声放大器的输入端相连，第一单刀双掷开关的第二动端与第二单刀双掷开关的第二动端相连；

第二单刀双掷开关的第一动端与低噪声放大器的输出端相连，第二单刀双掷开关的不动端作为自动增益控制电路11的输出端。

可以理解的是，采用单刀双掷开关能够尽可能减少元器件的数量，节约成本，也方便安装。

当然，这里的射频开关也可以由两个单刀单掷开关组成，两个单刀单掷开关的不动端相连。本发明对此不作限定。

作为优选地，两个射频开关均为隔离度不小于20dB的开关。

可以理解的是，在图1或图2的系统结构中，假设衰减网络衰减40dB，射频开关的隔离度均为20dB，当射频开关切换到直通通路时，直通通路的增益为0dB，衰减网络通路的增益为-80dB，两通路(直通通路与衰减网络通路)之间的隔离度为80dB；而切换至衰减网络通路时，直通通路的增益为-40dB，衰减网络通路的增益为-40dB，两通路之间的隔离度为0dB，这种情况下，由于隔离度过小，两个通路之间的信号会互相干扰，即此时衰减网络通路输入的信号会受到直通通路的影响，从而使自动增益控制电路11输出的信号出现混乱。故两个通路之间的隔离度越大越好，才能够有效避免两通路间信号干扰。

参见图3、图4和图5所示，图3为本发明提供的一种可降低噪声系数且增加隔离度的AGC控制系统的结构示意图；图4为本发明提供的一种可降低噪声系数且增加隔离度的AGC控制系统大信号情况的结构示意图；图5为本发明提供的一种可降低噪声系数且增加隔离度的AGC控制系统小信号情况的结构示意图。

在本发明中，假设低噪声放大器的增益为25dB，射频开关的隔离度均为20dB，当射频开关切换到直通通路(接收端直接连接耦合电路12)时，直通通路增益为0dB，放大器通路增益为-65dB(由于此时低噪声放大器关闭，故其增益为-25dB)，两个通路之间的隔离度为65dB；当射频开关切换到放大通路(接收端通过低噪声放大器连接耦合电路12)时，直通通路增益为-40dB，放大器通路增益为25dB，两个通路之间的隔离度为65dB。可见，本发明的结构中不管射频开关切换至哪个通路，两通路之间的隔离度相同，当然，为保证隔离度足够大，需要射频开关的隔离度足够大。

进一步可知，当直流电压信号大于预设大信号门限值时，控制器14具体用于控制两个射频开关使接收机的接收端直接连接耦合电路12，并关闭低噪声放大器的供电电源或发送使能信号控制低噪声放大器处于关闭状态。

可以理解的是，由上述分析可知，为了保证两通路间的隔离度足够大，在切换至直通通路后，需要关闭低噪声放大器，才能使低噪声放大器的增益为负值。

作为优选地，低噪声放大器为增益不小于15dB的低噪声放大器。

可以理解的是，在切换至放大通路时，自动增益控制电路11会对信号进行放大，故当切换至直通通路时，相当于对信号进行了衰减，此时对信号的衰减值与低噪声放大器的增益有关。例如，第一滤波器15插损：1dB；射频开关插损：0.5dB，隔离度：20dB；低噪声放大器增益：25dB，噪声系数：1.0dB，低噪声放大器断电时隔离度：25dB；耦合电路12插损：2dB；据此可得，当切换至放大通路时，通路增益为-1-0.5+25-0.5-2＝21dB,当切换至直通通路时，通路增益为-1-0.5-0.5-2＝-4dB，两者相差25dB，相当于当射频开关切换到直通通路时，对信号额外衰减了25dB。若需要更小的衰减值，可以选择增益较低的低噪声放大器；若需要更大的衰减值，可以通过在低噪声放大器后再级联一级低噪声放大器来实现。同时，为保证自动增益的控制范围足够大，需要低噪声放大器至少为15dB。当然，本发明不限定低噪声放大器的增益数值以及级联的低噪声放大器的个数。

本发明提供了一种可降低噪声系数且增加隔离度的AGC控制系统，该系统的自动增益控制电路包括两个射频开关以及位于两个射频开关之间的低噪声放大电路，当检波电路检波后得到的直流电压信号大于预设大信号门限值时，表明接收机接收到的为大信号，此时通过控制射频开关进行切换来使得接收端直接连接耦合电路，并控制低噪声放大器关闭，即不将低噪声放大器接入电路，不对接收到的大信号进行放大处理，从而避免了大信号情况下，低噪声放大器出现饱和失真的情况；当检波电路检波后得到的直流电压信号小于预设大信号门限值时，表明接收机接收到的为小信号，此时通过控制射频开关进行切换来使得接收端通过低噪声放大器连接耦合电路，即小信号情况下接入低噪声放大器来对信号进行放大处理，由于此时低噪声放大器前端仅有一个射频开关，故减小了插损对接收机整体噪声系数的影响，进而减小了对接收机灵敏度的影响。可见，本发明兼顾了低噪声放大器饱和失真的情况以及接收机整体噪声系数的情况，可靠性更高。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种接收机，包括以上可降低噪声系数且增加隔离度的AGC控制系统。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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 (9)

1.一种可降低噪声系数且增加隔离度的AGC控制系统，其特征在于，包括自动增益控制电路、用于对所述自动增益控制电路进行增益调整后输出的信号进行耦合处理的耦合电路、用于对耦合后的信号进行检波处理生成直流电压信号的检波电路以及控制器；

所述自动增益控制电路包括两个射频开关以及一个低噪声放大器；所述低噪声放大器连接于两个所述射频开关之间，两个所述射频开关用于选择性的控制所述接收机的接收端通过所述低噪声放大器连接所述耦合电路，或直接连接所述耦合电路；

所述耦合电路的输出端连接所述检波电路的输入端，所述检波电路的输出端连接所述控制器的输入端；

所述控制器的输出端分别连接两个所述射频开关以及所述低噪声放大器的控制端；所述控制器用于判断所述直流电压信号是否大于预设大信号门限值，如果是，控制两个所述射频开关使所述接收机的接收端直接连接所述耦合电路，并控制所述低噪声放大器处于关闭状态；如果否，控制两个所述射频开关使所述接收机的接收端通过所述低噪声放大器连接所述耦合电路。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

第一滤波器，所述第一滤波器串接于所述接收机的接收端与所述自动增益控制电路的输入端之间。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括：

第二滤波器，所述第二滤波器串接于所述自动增益控制电路的输出端与所述耦合电路之间。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一滤波器与所述第二滤波器均为带通滤波器。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，两个所述射频开关均具体为单刀双掷开关，所述第一单刀双掷开关的不动端作为所述自动增益控制电路的输入端，所述第一单刀双掷开关的第一动端与所述低噪声放大器的输入端相连，所述第一单刀双掷开关的第二动端与所述第二单刀双掷开关的第二动端相连；

所述第二单刀双掷开关的第一动端与所述低噪声放大器的输出端相连，所述第二单刀双掷开关的不动端作为所述自动增益控制电路的输出端。

6.根据权利要求1-5任一项所述的系统，其特征在于，两个所述射频开关均为隔离度不小于20dB的开关。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，当所述直流电压信号大于预设大信号门限值时，所述控制器具体用于控制两个所述射频开关使所述接收机的接收端直接连接所述耦合电路，并关闭所述低噪声放大器的供电电源或发送使能信号控制所述低噪声放大器处于关闭状态。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述低噪声放大器为增益不小于15dB的低噪声放大器。

9.一种接收机，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的可降低噪声系数且增加隔离度的AGC控制系统。