CN107112966A - 带自动增益控制的基于数据包的无线电接收机 - Google Patents

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Abstract

一种基于数据包的无线电接收机(10)包括自动增益控制系统(17)和用于监控从由无线电接收机接收的无线电信号得到的模拟信号的信号电平检测器(18、19、20)。信号电平检测器(18、19、20)包括二进制存储器单元(22、24)和监控系统。所述监控系统包括布置成接收在第一输入端的参考电压和在第二输入端的模拟信号的比较器(21、23)。监控系统被布置成(i)连续监控模拟信号的电压，(ii)检测监控的信号何时超过参考电压，以及(iii)将预定二进制值存储在存储器单元(22、24)中以响应此种检测。自动增益控制系统(17)被布置成根据二进制存储器单元(22、24)的内容控制无线电接收机的可变增益部件(12、13、14)的增益。

Description

带自动增益控制的基于数据包的无线电接收机
技术领域
本发明涉及接收基于数据包的无线电传输的装置。
背景技术
无线电接收机通常具有接收跨宽频率范围的所有无线电信号的天线。须衰减无用信号使得可以以可接受的信噪比提取感兴趣信道以用于后续处理。此衰减可通过包括沿信号路径串联的一个或多个级的信道滤波器来实现。滤波可应用于模拟信号或数字信号或上述两个信号。例如，在信号通过外差混频级后低通滤波器可应用于该信号以去除期望信道之外的信号分量。
无线电接收机通常必须放大相对较弱的接收到的无线电信号以便提供有用输出。这种放大可在沿信号路径的一个或多个级中实现；例如，对从天线接收的RF信号和/或外差作用后的中频(IF)信号的放大。放大可被视为沿信号路径的一个分级，或者可被看作为滤波级或混频级的一部分；例如，如果它立即出现在滤波或混频操作之前或之后或期间。
无线电接收机通常包括一些形式的自动增益控制(AGC)以根据接收的信号强度改变接收机中放大器的增益。在无任何AGC的情况下，放大器会超载，造成在输出中产生错误的非线性行为，或者放大器可能对要正确解调或解码的所接收信号放大不足。
图1示出了基于数据包的无线电接收机的一个示例性已知配置图。无线电接收机1接收来自天线2的RF信号。在这些信号进入混频器4之前，低噪声放大器(LNA)3将它们放大。混频器4对中频(IF)进行模拟降混频；例如，将信号从约2.4GHz偏移至约1MHz。
然后，信号通过信道滤波器的第一模拟级5，其衰减包含期望信道的范围以外的频率(例如，当信道为2MHz宽时，以6MHz带宽进行滤波)。然后，在进入信道滤波器的第二数字级7之前，由模数转换器(ADC)6将部分滤波的信号数字化，其中无用信号分量出现进一步衰减(例如，以2MHz带宽进行滤波，刚好离开期望信道)。然后滤波信号离开信道滤波器的第二级7以用于进一步处理，诸如解调、解码等。在这种配置中，信道滤波器的第二级7通常比信道滤波器的第一级5具有更窄的带宽。
自动增益控制(AGC)系统包括用于控制LNA 3增益的AGC逻辑8。它是基于从被布置成测量LNA 3和混频器4之间信号电平的前置信道滤波器电平检测器9和被布置成测量在第二信道滤波器7输出端的信号电平的后置信道滤波器电平检测器10接收的信息做到这一点的。AGC系统6的目的可以是在不使信号路径中任何分量饱和的情况下最大化LNA 3的增益，或者其目的可以是在仍然为接收的数据包的后续解调和解码在第二信道滤波器级7的输出端提供所需的信噪比的同时最小化LNA 3的增益。不同于一些可能具有相对长时间优化增益的非基于数据包的无线电接收机，基于数据包的无线电可需要在接收其余数据包之前在数据包前导码的持续时间内非常快速地优化其增益。
发明内容
本发明旨在改进已知的无线电接收机，并且从第一方面，本发明提供一种基于数据包的无线电接收机，其包括：
用于衰减期望频道以外的所接收的无线电信号的分量的信道滤波器，其中所述信道滤波器包括沿信号路径串联连接的第一信道滤波器级和第二信道滤波器级，其中所述第二信道滤波器级处于所述第一信道滤波器级的下游；
位于第一信道滤波器级上游的信号路径上的第一信号电平检测器；
位于第二信道滤波器级下游的信号路径上的第二信号电平检测器；
位于第一信道滤波器级和第二信道滤波器级之间的信号路径上的第三信号电平检测器；以及
自动增益控制系统，其被布置成接收来自第一信号电平检测器、第二信号电平检测器和第三信号电平检测器的电平检测信息，并使用所接收的电平检测信息控制位于信号路径上的一个或多个可变增益部件的增益。
因此，本领域技术人员将看到，根据本发明，自动增益控制(AGC)系统使用两个信道滤波器级之间的以及来自信道滤波器级前后的信号电平控制沿信号路径的增益。已发现这使得性能更好。特别是在一些实施例中AGC系统被布置成控制在第一信道滤波器级的增益。这使得AGC在避免饱和的同时增大在第一信道滤波器级的增益。已发现，与已知布置相比，特别在期望信道的相邻信道中有强干扰信号时，这改进了接收机的整体接收。在没有本发明的情况下，在干扰信号被第二较窄信道滤波器级去除之前它可能容易地使第一相对宽的信道滤波器级饱和。
一个或多个可变增益部件可包括任何形式的放大和/或衰减装置或系统。这些可被认为是AGC系统的一部分。在一些实施例中，AGC系统被布置成控制在出现任何滤波之前接收天线信号的放大器(例如，低噪声放大器)的增益。AGC可另外地或可替换地被布置成控制第一信道滤波器级和第二信道滤波器级中的一个或两个的增益。在此类实施例中，滤波器级可包括作为滤波器一部分的可变放大器和/或衰减器，或者可变放大器和/或衰减器可紧邻滤波器级的上游或下游。在一些实施例中，无线电接收机可包括模拟混频器，其可包括作为混频器一部分的可变放大器和/或衰减器(例如，作为混频器设计的整体部分，或者具有紧邻主滤波器电路的上游或下游的可变放大器和/或衰减器)。AGC可另外地或可替换地被布置成控制模拟混频器的增益。
第一信道滤波器级优选地具有比第二信道滤波器级更宽的带宽。例如，可以为两倍、三倍、四倍宽或更宽。在一些实施例中，大约是信道宽度的三倍。第一信道滤波器级可以是模拟滤波器。第二信道滤波器级可以为数字滤波器，尽管这不是必要的。在其他实施例中，第一信道滤波器级和第二信道滤波器级两者都滤波模拟信号，或者两者都滤波数字信号。
在一些实施例中，AGC系统可被布置成从一个或多个进一步的信号电平检测器接收进一步的电平检测信息，并且当控制位于信号路径上的一个或多个可变增益部件的增益时使用除来自第一信号电平检测器、第二信号电平检测器和第三信号电平检测器的信息外的这种进一步的信息。在一些实施例中，无线电接收机包括两个以上的可串联布置的信道滤波器级(例如，三个、四个或更多个信道滤波器级)，并且AGC系统然后可接收每个相邻对的信道滤波器级之间的电平检测信息。AGC系统可被布置成控制这些信道滤波器级中的一些或全部的增益。例如，无线电接收机可包括在每个双二阶滤波器之间具有信号电平检测器的一系列两个、三个或更多个的双二阶滤波器。每个双二阶滤波器可具有可变增益，并且AGC系统可基于来自信号电平检测器的电平检测信息控制每个的增益。
在一些实施例中，AGC系统基本上或完全基于从第三信号电平检测器(例如从位于信道滤波器输出端的信号电平检测器)获得的电平检测信息控制第一信道滤波器级的增益。AGC系统可被布置成当信号电平检测器指示不饱和时增大第一信道滤波器级的增益，并且当信号电平检测器指示饱和时减小第一信道滤波器级的增益。当达到或超过预定模拟或数字阈值时可确定出现饱和。
无线电接收机可包括模数转换器(ADC)，其可位于第一信道滤波器级和第二信道滤波器级之间的信号路径中。在此类实施例中，第三信号电平检测器优选地位于ADC的下游，例如，以监控ADC的输出。这样，AGC系统可以用来自第三信号电平检测器的信息检查ADC输出不饱和。优选地，第一信道滤波器级和ADC被设计成ADC将在比第一信道滤波器级更低的信号电平下饱和；这样，通过检查ADC输出没有饱和来确定第一信道滤波器级未饱和。第三信号电平检测器被可布置成向AGC传达ADC输出何时饱和(例如，当输出都是二进制“1”时)。在一些实施例中，这可通过二进制信号的形式传达，如下更详细解释。在一些实施例中，ADC为逐次逼近寄存器(SAR)型ADC；由于这种ADC在饱和时不回绕而是保持在轨道，这是可取的。这意味着，仅仅使用几个逻辑门便可相对容易地实施监控SAR ADC输出是否饱和的信号电平检测器。此种布置也比在第一信道滤波器级的输出端具有模拟信号电平检测器功率高效得多。
通常，信号电平检测器可以采取任何合适的形式。信号电平检测器中的一个或多个可被布置成确定在一段时间内模拟信号的均方根功率。例如，此种信号电平检测器可在一段时间内整流信号并平均整流的信号。
AGC系统可每隔一段时间——优选地每隔一定时间，诸如每隔一毫秒或两毫秒，接收和/或采样来自信号电平检测器的输出。在一组优选的实施例中，信号电平检测器被布置成在一个或两个时钟周期内测量和输出提供给AGC系统的信号电平。这对于在监控数字信号的信号电平检测器来说相对容易实现，但对于在监控模拟信号的信号电平检测器来说不容易实现。传统上，此类模拟信号电平检测器相对较慢，因为它们需要在相当长的时间内整合或平均信号功率。这导致非期望的滞后，特别当无线电接收机需要在其余数据包到达之前在传入的数据包的前导码的时间内优化其增益时。
本申请人已经设计了一种更好的方法。因此，用于监控模拟信号的信号电平检测器的一个或多个(例如，第一信号电平检测器)优选地包括二进制存储器单元(例如触发器)和监控系统，其中所述监控系统被布置成(i)连续监控模拟信号的电压，(ii)检测监控的信号何时超过预定电压阈值，和(iii)响应此检测将预定二进制值存储在储存单元中。
这种信号电平检测器可比平均检测器更快地响应。本申请人也已认识到基于确定何时超过电压阈值用自动增益控制系统接收的无线电可以是特别高效的。如在优选实施例中，当无线电接收机被布置成接收和处理(例如解调和/或解码)使用恒包络调制诸如高斯频移键控(GFSK)传输的数据包时，此种方法特别有用。这是因为此种调制会产生具有相对电平振幅(例如，与OFDM相比)的接收信号，其特别适合本文所述的电压阈值控制技术。
此种布置本身就新颖，因此从另一方面来说，本发明提供了一种基于数据包的无线电接收机，其包括自动增益控制系统和用于监控从无线电接收机接收的无线电信号提取的模拟信号的信号电平检测器，其中所述信号电平检测器包括二进制存储器单元和监控系统，其中所述监控系统被布置成(i)连续监控模拟信号的电压，(ii)检测监控的信号何时超过预定电压阈值，和(iii)将预定二进制值存储在储存单元中以响应此种检测，并且其中所述自动增益控制系统被布置成根据二进制存储器单元的内容控制无线电接收机的可变增益部件的增益。
可变增益部件可以是或可以包括放大器、衰减器、混频器、滤波器或任何其他合适的部件或系统。AGC系统被可布置成根据二进制存储器单元的内容控制无线电接收机的多个可变增益部件的增益。当然，除了二进制存储器单元的内容外，它也可以使用其他信息确定如何控制一个或多个可变增益部件。
本发明的第一方面的任何可选或基本特征也可以是该方面的特征。
在本文所述的任何方面和实施例中，此种信号电平检测器优选地被布置成保留二进制存储器单元的内容直至其接收到复位信号。它优选地包括复位机构，其被布置成响应于接收到复位信号将二进制存储器单元的内容设置成不同于预定二进制值的默认值。用这种方式，信号电平检测器可用于在检测器复位后确定监控信号何时首次超过预定电压阈值。在一些实施例中，AGC系统可提供复位信号。无线电接收机被布置成使得信号电平检测器每隔一段时间被复位一次——优选地每隔一定时间——例如，由AGC系统每隔一段时间向信号电平检测器发送复位信号。AGC系统可被布置成每隔一段时间(优选地每隔一定时间)确定存储在存储器单元中的值；它可被布置成在每个此种确定后复位信号电平检测器。
监控系统可包括并且优选地包括比较器。该比较器可接收并且优选地接收在一个输入端的参考电压和在第二输入端的监控信号。此种布置可以是特别灵敏的，即使是对仅可短暂超过参考电压的瞬时峰值。因此，本发明的一个方面提供了一种基于数据包的无线电接收机，其包括：
自动增益控制系统；以及
用于监控从由无线电接收机接收的无线电信号中提取的模拟信号的信号电平检测器，其中：
所述信号电平检测器包括二进制存储器单元和监控系统；
所述监控系统包括被布置成接收在第一输入端的参考电压和在第二输入端的模拟信号的比较器；
所述监控系统被布置成(i)连续监控模拟信号的电压，(ii)检测监控的信号何时超过参考电压，以及(iii)将预定二进制值存储在存储部件中以响应此种检测；以及
所述自动增益控制系统被布置成根据二进制存储器单元的内容控制无线电接收机的可变增益部件的增益。
在本文所述的任何方面和实施例中，当比较器的输出变高(或变低，取决于电路如何设计)时，比较器的输出可被发送到触发器的置位或复位输入端或用于将预定二进制值写入存储器单元的一些其他电路。
监控系统连续监控模拟信号的电压；即，它不使用离散采样过程。然而，可以理解为它停止监控电压一段时间。
信号电平检测器被优选地布置成使二进制存储器单元的内容可用于AGC系统，例如，通过从存储器单元到AGC系统的线路(此线路可选地包含一个或多个逻辑部件，诸如非门)。二进制存储器单元可以是RAM单元或其他合适的存储器单元，但在优选实施例中二进制存储器单元是触发器。
阈值可为最小电压阈值，且信号电平检测器可被布置成检测监控的信号在复位后何时首次超过最小电压阈值，或者阈值可为最大电压阈值，且信号电平检测器可被布置成检测监控的信号在复位后何时超过最大电压阈值。在一些实施例中，信号电平检测器包括：第一二进制存储器单元；第二二进制存储器单元；用于检测模拟信号何时超过最小电压阈值和用于将预定二进制值存储在第一二进制存储器单元以响应此种检测的装置(例如监控系统)，与用于检测模拟信号何时超过高于最小电压阈值的最大电压阈值和用于将预定二进制值存储在第二二进制存储器单元中以响应此种检测的装置(例如同一个或另一个监控系统)。存储器单元可以是相应的置位复位触发器。预定二进制值是同一个值或不同的值。信号电平检测器被优选地布置以至于单个复位信号(例如，来自AGC系统)将两个存储器单元的内容复位到相应的默认值。
一般而言，在一些实施例中，当监控的信号电平在一段时间内(例如在由检测器最后接收到复位信号后的时间内)超过了阈值(例如电压阈值或数字值阈值)时，无论什么类型(数字或模拟)的信号电平检测器中的一个、一些或全部可输出第一组信号中的一个，和当监控的信号电平在一段时间内未超过阈值时输出不同于第一组的第二组信号中的一个。第一组信号可包括其中特殊信号线处于第一二进制逻辑状态(例如“1”位或高电压)的信号，并且第二组信号可包括其中信号线处于第二二进制逻辑状态(例如“0”位或低电压)的信号。一条或多条信号线可通向AGC系统。
因此，在一些实施例中，当监控的信号电平在一段时间内(例如在由检测器最后接收到复位信号后的时间内)超过最大阈值(例如电压阈值或数字值阈值)时，无论什么类型的信号电平检测器中的一个、一些或全部可输出第一信号(例如在特殊信号线上)，与当监控的信号电平在一段时间内未超过最大阈值时输出第二信号(例如在同一信号线上)。第一信号可作为第一二进制逻辑状态(例如“1”位或高电压)通过二进制信道输出到AGC，并且第二信号可作为第二二进制逻辑状态(例如“0”位或低电压)输出。
在一些实施例中，当监控的信号电平在一段时间内(例如在由检测器最后接收到复位信号后的时间内)未达到最小阈值(例如电压阈值或数字值阈值)时，无论什么类型的信号电平检测器中的一个、一些或全部可输出第一信号(例如在特殊信号线上)中的一个，与当监控的信号电平在一段时间内达到最小阈值时输出第二信号(例如在同一条信号线上)。第一信号可作为第一二进制逻辑状态(例如“1”位或高电压)通过二进制信道输出到AGC，并且第二信号可作为第二二进制逻辑状态(例如“0”位或低电压)输出。
在一些实施例中，当监控的信号电平在一段时间内(例如在由检测器最后接收到复位信号后的时间内)超过最大阈值(例如电压阈值或数字值阈值)时，无论什么类型的信号电平检测器中的一个、一些或全部可被布置成输出第一信号(例如跨两条二进制信号线)，与当监控的信号在一段时间内未超过小于最大阈值的最小阈值(例如电压阈值或数字值阈值)时输出第二信号(例如跨相同的两条信号线)。当监控的信号在一段时间内达到最小阈值且未超过最大阈值时，信号电平检测器中的一个、一些或全部也可被布置成输出第三信号(例如跨相同的两条信号线)。在一些实施例中，这三个信号可通过2位信道诸如一对电线输出到AGC系统，其中所述的一对电线的每条可在二进制“1”电压电平或者二进制“0”电压电平。例如，如果监控的信号自从上次复位后变得过高，则信号电平检测器可将第一二进制线设高，且否则设低，并且如果监控的信号自从上次复位后一直过低，则信号电平检测器可将第二二进制线设高，且否则设低。在这种情况下，分别对于过高和过低线的“0 0”的信号指示信号电平可接受；“1 0”指示信号已过高；“0 1”指示信号保持过低；以及“1 1”不是合法输出。如果AGC系统接收指示监控的信号在一段时间内超过了最大电压阈值且未达到最小电压阈值的信号，则可推断出发生错误。例如，它可以输出错误条件，例如通过触发微处理器中的中断。
已经发现，通过允许AGC系统作为相对简单的有限状态机来执行，此种配置有助于特别功率高效的增益控制。如果有三个信号电平检测器，每个输出将三个状态中的一个编码的信号到AGC，然后AGC共有3 x 3 x 3＝27个输入条件来响应(忽略任何错误条件)。AGC系统优选地实施具有至少每个非错误输入组合(例如27个不同的输入条件)的目录的逻辑表。
因此，在一组优选实施例中，AGC系统包括状态机，其状态由其从信号电平检测器接收的电平检测信息(全部或部分)确定。在一些实施例中，状态机不接收来自无线电接收机中的任何其他部件的输入。
一般而言，AGC系统的输出由它从信号电平检测器接收的电平检测信息优选地确定。它也可由可变增益部件中的一个或多个的电流增益设置确定。例如，如果第一可变增益部件已处在最小或最大设置，则这可引起AGC系统调节第二可变增益部件的增益，否则它将调节第一可变部件的增益。
AGC系统可通过将命令输出到相应部件来控制一个或多个可变增益部件；例如，通过输出命令来增大增益或减小增益或可能保持当前增益。这可以以任何适当的方式完成，例如，通过产生合适的模拟或数字信号。这些命令可包括或伴有表示任何期望的增益变化大小的量指示。或者，增益变化可以通过预定大小的增量步骤实现。
在优选实施例中，AGC系统被配置成使来自信号电平检测器中的至少两个或可能三个或更多个的信息影响单个可变增益部件的控制。例如，第一信号电平检测器和第三信号电平检测器(和也可能第二信号电平检测器)的输出可共同确定什么控制应用于位于任何滤波部件(或一些其他的可变增益部件)上游的低噪声放大器，其中单独采用每个检测器的输出不足以完全确定控制。在一些实施例中，来自一个信号电平检测器的信息用于确定应用于两个或更多个可变增益部件的控制，该可变增益部件位于信号路径中不同点(例如通过滤波器彼此分离)。
应认识到，本文描述为属于AGC系统的元件在合适的情况下可以为信号电平检测器的一部分或为可变增益部件的一部分，反之亦然。一个此种部件终止和另一个开始的位置可以有些主观或任意，特别当它们之间有数据逻辑的情况下。AGC系统可被视为包括信号电平检测器和/或一个或多个可变增益部件的部分或全部，或者可被看作与此不同。因此，例如本文中从信号电平检测器到AGC系统的输出的性质的参考不一定意指电路部件的任何特殊的物理或结构布置。
在一些实施例中，无线电接收机作为集成设备实施，例如在硅上(带有天线或没有天线)。它可以与布置成接收来自无线电接收机的解调接收无线电信号的微控制器相集成。无线电接收机或微控制器可解码来自所接收的数据包的数据并根据所接收的数据执行操作。无线电接收机可被布置成接收和处理符合一个或多个BluetoothTM标准的数据包。无线电接收机可与无线电发射机相结合，该无线电发射机与无线电接收机可具有一些共同的部件。应认知到，正如本文所述的任何部件或系统可包括任何数量的特征，诸如开关或电阻器或电容器和它们之间的任何合适的连接。
在适当的情况下，本文所述的任何方面或实施例的特征可应用于本文所述的任何其他方面或实施例。凡提及的不同实施例或实施例组，应理解为这些不一定不同而是可以有共同部分。
附图说明
现仅通过示例参考附图描述本发明的某些优选实施例，在附图中：
图1是现有技术无线电接收机的部件示意图；
图2是体现本发明的无线电接收机的部件示意图；以及
图3是体现本发明的电平检测器的电路图。
具体实施方式
图2示出了基于数据包的无线电接收机10，其接收来自天线11的RF信号并且传输来自感兴趣的信道(例如，在大约2.4GHz的2MHz宽信道)的信号以用于由数字逻辑进一步处理。
在接收的射频信号进入混频器13之前，低噪声放大器(LNA)12将它们放大。该混频器13进行模拟降混频至中频(IF)；例如将信号从约2.4GHz偏移至约1MHz。然后，信号通过信道滤波器的第一模拟级14，其衰减超出范围的频率，该范围包含期望信道(例如，以6MHz带宽滤波)。在进入信道滤波器的第二数字级16之前，部分滤波的信号然后由逐次逼近寄存器(SAR)型模数转换器(ADC)15数字化，其中进一步衰减无用的信号分量(例如以2MHz带宽滤波，以刚好离开期望的信道)。滤波的信号然后离开信道滤波器的第二级16以用于进一步处理，诸如所接收的数据包的解调和解码。信道滤波器的第二级16具有比信道滤波器的第一级14更窄的带宽。
自动增益控制(AGC)系统包括被布置成控制LNA 12的增益的AGC逻辑17、混频器13和信道滤波器的第一级14。在一些实施例中，它还控制其他部件，诸如第二信道滤波器级16。它使用状态机实现了这种控制，该状态机接收信号作为输入，该信号来自(i)被布置成测量LNA 12和混频器13之间的模拟电压电平的前置信道滤波器电平检测器18，(ii)被布置成测量在第二信道滤波器16的输出端的数字信号电平的后置信道滤波器电平检测器19，以及(iii)被布置成测量在ADC 15的输出端的数字信号电平的中置信道滤波器电平检测器20。
图3更详细地示出了前置信道滤波器电平检测器18，如下所述。
后置信道滤波器电平检测器19和中置信道滤波器电平检测器20被布置成检测数字信号何时达到或超过预定的最大阈值，诸如达到相应的紧邻上游的部件可输出的最大二进制值。它们也可各自监控信号以检查自检测器19、20上次复位后是否至少达到最小阈值一次。这可通过测量信号峰值并将其与最小和最大阈值进行比较以检测自上次复位后信号是否过高或持续过低来实现。检测器19、20可将这个监控的结果存储在存储器单元(例如触发器)中并使它们对AGC逻辑17可用，或者AGC逻辑17可从检测器19、20接收一个或多个定量测并且本身执行任何所需的比较操作。当从AGC逻辑17接收到复位信号时任何此类存储器单元可复位为默认值。第一信道滤波器级14和ADC 15被设计成使得ADC 15将在第一信道滤波器级14之前饱和，使得最大阈值可仅仅是ADC 15的最大可能输出。
AGC逻辑17定期检查信号电平检测器18、19、20中的每个的输出以确定在信号路径中相应点的信号是(i)过低、(ii)过高或是(iii)在可接受的水平。它将针对检测器18、19、20中的每个使这三个可能条件输入其状态机中，以确定LNA 12、混频器13和信道滤波器的第一级14中的每个所需的命令。状态机也知道当前增益设置，并且当确定所需命令时也可使用此信息。这些命令可以是(i)增大增益，(ii)减小增益，或者(iii)不变。根据来自状态机的所需命令，AGC逻辑17发送适当的信号至这些可变增益部件。例如，如果后置信道滤波器检测器19检测过高信号幅度，然后如果LNA 12增益和混频器13增益已经到达最小，泽AGC逻辑17将减小第一信道滤波器级14的增益，但是如果LNA 12增益和混频器13增益不是最小，则AGC逻辑17将首先减小这两个增益。
状态机可实现任何适当的判定逻辑。然而，在一些实施例中，它被设计成尽可能地最小化LNA 12和混频器13的增益，同时在第二信道滤波器级16的输出端提供满足最小阈值电平的信噪比。这确保可可以有效地执行所接收的数据包的后续解调和解码，同时如果在靠近期望信道的信道上出现强干扰信号，则减小无线电接收机部件中的任一个饱和的可能性。
图3示出了前置信道滤波器电平检测器18的设计，其具有一个来自信号路径的输入，并且通过三条线：复位线、“过高”线和“过低”线连接到AGC逻辑17。它也接收两个参考电压作为输入：Vref1和Vref0，其中Vref1>Vref0。检测器18具有第一比较器21，其将模拟信号输入与Vref1进行比较，并将其输出发送至第一触发器22的设置输入S。第一触发器22的输出Q通过“过高”线被发送到AGC逻辑17。检测器18还具有第二比较器23，其将模拟信号输入与Vref0进行比较，并将其输出发送至第二触发器24的设置输入S。第二触发器24的输出Q由非门25倒置并通过“过低”线发送至AGC逻辑17。触发器22、24两者的复位输入R连接到来自AGC逻辑17的复位线。
在使用中，AGC逻辑17每隔一定时间复位前置信道滤波器电平检测器18，使得复位线有效并使触发器22和24两者复位、发送“过高”线低和“过低”线高(由于非门25)。如果监控的模拟信号的电压然后超过Vref1，则第一触发器22的输出将变高直至下次复位，这意味着“过高”输出有效。如果监控的模拟信号的电压从未达到Vref0，则第二触发器24继续低输出直至下次复位；该输出将由非门倒置以至于“过低”输出线有效。如果监控的模拟信号在复位后确实超过Vref0至少一次，则第二触发器24将转为高输出，使得“过低”输出无效。在监控间隔结束，AGC逻辑17将捕获“过高”和“过低”线的输出并将这些输出作为输入传到其状态机。它也将复位第一触发器22和第二触发器24以开始下一监控间隔。
本领域技术人员应理解，本发明已通过描述其一个或多个具体实施例进行了说明，但并不限于这些实施例；在所附权利要求的范围内可进行许多变动和修改。本文所包含的对现有技术的任何引用不构成对这种技术形成世界各国公知常识的一部分的承认。除非因明确语言或必要含义而上下文另有要求外，否则单词“包括”及其变体，诸如“包含”和“正在包括”，用于包容的或开放的意义(即，以便不排除进一步特征的存在或添加)。

Claims (22)

1.一种基于数据包的无线电接收机包括：
自动增益控制系统；以及
用于监控从由所述无线电接收机接收的无线电信号得到的模拟信号的信号电平检测器，
其中：
所述信号电平检测器包括二进制存储器单元和监控系统；
所述监控系统包括布置成接收在第一输入端的参考电压和在第二输入端的所述模拟信号的比较器；
所述监控系统被布置成(i)连续监控所述模拟信号的电压，(ii)检测所述监控的信号何时超过所述参考电压，和(iii)将预定二进制值存储在所述存储器单元中以响应此种检测；以及
所述自动增益控制系统被布置成根据所述二进制存储器单元的内容控制所述无线电接收机的可变增益部件的所增益。
2.根据权利要求1所述的基于数据包的无线电接收机，其中所述自动增益控制系统被布置成根据所述二进制存储器单元的所述内容控制所述无线电接收机的多个可变增益部件的所述增益。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的基于数据包的无线电接收机，其中所述信号电平检测器被布置成保留所述二进制存储器单元的所述内容直至它接收到复位信号。
4.根据任一项前述权利要求所述的基于数据包的无线电接收机，被布置成每隔一定时间复位所述信号电平检测器。
5.根据任一项前述权利要求所述的基于数据包的无线电接收机，其中所述自动增益控制系统被布置成每隔一定时间确定存储在所述存储器单元中的所述值。
6.根据任一项前述权利要求所述的基于数据包的无线电接收机，其中所述信号电平检测器包括触发器，并且其中所述比较器的输出被发送以置位或复位所述触发器的输入。
7.根据任一项前述权利要求所述的基于数据包的无线电接收机，其中所述信号电平检测器包括第一二进制存储器单元和第二二进制存储器单元，并且其中所述监控系统被布置成检测所述模拟信号何时超过最小电压阈值并将预定二进制值存储在所述第一二进制存储器单元中以响应此种检测，并且被进一步布置成检测所述模拟信号何时超过高于所述最小电压阈值的最大电压阈值，并将预定二进制值存储在所述第二二进制存储器单元中以响应此种检测。
8.根据任一项前述权利要求所述的基于数据包的无线电接收机，其中所述信号电平检测器被布置成当所述模拟信号在一段时间内超过最大电压阈值时将第一信号输出到所述自动增益控制系统，并且当所述监控的信号在一段时间内未达到小于所述最大电压阈值的最小电压阈值时输出第二信号。
9.根据任一项前述权利要求所述的基于数据包的无线电接收机，包括：
用于衰减所需频道以外的所接收的无线电信号的分量的信道滤波器，其中所述信道过滤器包括沿信号路径串联连接的第一信道滤波器级和第二信道滤波器级，其中所述第二信道滤波器级处于所述第一通滤波器级的下游；
位于所述第一信道滤波器级上游的所述信号路径上的第一信号电平检测器；
位于所述第二信道滤波器级下游的所述信号路径上的第二信号电平检测器；以及
位于所述第一信道滤波器级和第二信道滤波器级之间的所述信号路径上的第三信号电平检测器，
其中所述自动增益控制系统被布置成接收来自所述第一信号电平检测器、第二信号电平检测器和第三信号电平检测器的电平检测信息，并且使用所述所接收的电平检测信息以控制位于所述信号路径上的一个或多个可变增益部件的所述增益。
10.根据权利要求9所述的基于数据包的无线电接收机，其中所述自动增益控制系统被布置成控制所述第一信道滤波器级的所述增益。
11.根据权利要求9或权利要求10所述的基于数据包的无线电接收机，其中所述自动增益控制系统被布置成控制位于所述信道滤波器上游的低噪声放大器、混频器、所述第一信道滤波器级和所述第二信道滤波器级的一个或多个的增益。
12.根据权利要求9至权利要求11中任一项权利要求所述的基于数据包的无线电接收机，其中所述第一信道滤波器级具有比所述第二信道滤波器级更宽的带宽。
13.根据权利要求9至权利要求12中任一项权利要求所述的基于数据包的无线电接收机，其中所述第一信道滤波器级是模拟滤波器和所述第二信道滤波器级是数字滤波器。
14.根据权利要求9至权利要求12中任一项权利要求所述的基于数据包的无线电接收机，进一步包括模数转换器(ADC)，其中所述第三信号电平检测器被布置成监控所述ADC的输出。
15.根据权利要求14所述的基于数据包的无线电接收机，其中所述第一信道滤波器级和所述ADC设计成所述ADC将在比所述第一信道滤波器级更低的信号电平下饱和。
16.根据权利要求14或权利要求15所述的基于数据包的无线电接收机，其中所述ADC是逐次逼近寄存器型ADC。
17.根据权利要求9至权利要求16中任一项权利要求所述的基于数据包的无线电接收机，其中所述自动增益控制系统被布置成每隔一定时间采样来自所述信号电平检测器的输出。
18.根据权利要求9至权利要求17中任一项权利要求所述的基于数据包的无线电接收机，其中所述无线电接收机被布置成使用恒包络调制方式接收和解调传输的数据包。
19.根据权利要求9至权利要求18中任一项权利要求所述的基于数据包的无线电接收机，其中所述信号电平检测器中的至少一个被布置成当监控的信号电平在一段时间内超过预定最小阈值时输出第一信号，并且当所述监控的信号电平在所述一段时间内未超过所述预定最小阈值时输出第二信号。
20.根据权利要求19所述的基于数据包的无线电接收机，其中所述信号电平检测器被进一步布置成当所述监控的信号电平在所述一段时间内达到所述最小阈值但未超过预定最大阈值时输出第三信号。
21.根据权利要求9至权利要求20中任一项权利要求所述的基于数据包的无线电接收机，其中所述自动增益控制系统包括状态机，其状态由从所述三个信号电平检测器接收的信号检测信息和并由一个或多个可变增益部件的当前增益设置确定。
22.根据权利要求9至权利要求21中任一项权利要求所述的基于数据包的无线电接收机，其中来自所述信号电平检测器中的至少两个的信号电平信息影响所述信号路径中的单个可变增益部件的控制。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111147094A (zh) * 2018-11-06 2020-05-12 派诺特佛吉亚汽车有限公司 接收无线电信号的电子设备和方法及其实现用集成电路
CN113517873A (zh) * 2021-07-06 2021-10-19 北京奕斯伟计算技术有限公司 信号增益的控制电路、控制方法及存储介质
CN114097280A (zh) * 2019-07-05 2022-02-25 瑞典爱立信有限公司 无线设备
CN114257257A (zh) * 2021-12-17 2022-03-29 清华大学深圳国际研究生院 一种多阶峰值检测脉冲超宽带接收机

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10469112B2 (en) * 2017-05-31 2019-11-05 Silicon Laboratories Inc. System, apparatus and method for performing automatic gain control in a receiver for a packet-based protocol
JP7218637B2 (ja) 2019-03-20 2023-02-07 ヤマハ株式会社 Ａ／ｄ変換デバイスおよびａ／ｄ変換方法
US11139791B2 (en) 2019-09-18 2021-10-05 Texas Instruments Incorporated Integrated circuit devices with receiver chain peak detectors
US11356125B2 (en) * 2019-11-22 2022-06-07 Texas Instruments Incorporated Dual-band AGC for RF sampling receivers
US11539338B2 (en) 2021-02-23 2022-12-27 Shenzhen GOODIX Technology Co., Ltd. Radio frequency level indicator
CN113966580A (zh) * 2021-02-23 2022-01-21 深圳市汇顶科技股份有限公司 射频电平指示器
CN115065370B (zh) * 2022-03-31 2024-04-02 北京全路通信信号研究设计院集团有限公司 一种增益控制方法、装置、设备和介质

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5999578A (en) * 1996-04-19 1999-12-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Automatic gain control circuit of radio receiver
CN1263384A (zh) * 1999-01-12 2000-08-16 摩托罗拉公司 接收机的自动增益控制及其方法
CN1650516A (zh) * 2002-04-30 2005-08-03 先进微装置公司 收发器装置的数字式自动增益控制
CN101247149A (zh) * 2007-02-16 2008-08-20 日本电气株式会社 基站接收电路
CN101479947A (zh) * 2006-06-27 2009-07-08 新泻精密株式会社 自动增益控制电路
US20120244825A1 (en) * 2011-03-24 2012-09-27 Green Brian D Statistical Gain Control In A Receiver
CN202750081U (zh) * 2012-06-11 2013-02-20 桂林电子科技大学 包含多级自动增益控制模块的软件无线电接收机

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7149263B2 (en) * 2000-06-26 2006-12-12 Hitachi Kokusai Electric Inc. AGC method and circuit for digital radio receiver
US6670901B2 (en) * 2001-07-31 2003-12-30 Motorola, Inc. Dynamic range on demand receiver and method of varying same
US7212798B1 (en) * 2003-07-17 2007-05-01 Cisco Technology, Inc. Adaptive AGC in a wireless network receiver
TW200518450A (en) * 2003-11-26 2005-06-01 Niigata Seimitsu Co Ltd Automatic gain control device
US7773702B2 (en) * 2004-05-03 2010-08-10 Qualcomm Incorporated Gain control for a receiver in a multi-carrier communication system
US7606544B2 (en) * 2004-12-28 2009-10-20 Microtune (Texas), L.P. System for dynamic control of automatic gain control take-over-point and method of operation
US7498882B2 (en) * 2006-04-18 2009-03-03 Rambus Inc. Signaling system with low-power automatic gain control
US7853227B2 (en) * 2006-05-26 2010-12-14 Microtune (Texas), L.P. AGC system and method for broadband tuners
US20090031485A1 (en) * 2007-07-30 2009-02-05 Robert Prusinski Face Shield for Safety Helmet
WO2010123573A1 (en) * 2009-04-23 2010-10-28 Maxlinear, Inc. Channel-sensitive power control
US8675789B2 (en) * 2012-04-23 2014-03-18 Cambridge Silicon Radio Limited Receiver with variable gain elements and automatic gain control to maintain a positive signal to noise ratio margin
US9264280B1 (en) * 2015-01-23 2016-02-16 Freescale Semiconductor, Inc. Automatic received gain control

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5999578A (en) * 1996-04-19 1999-12-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Automatic gain control circuit of radio receiver
CN1263384A (zh) * 1999-01-12 2000-08-16 摩托罗拉公司 接收机的自动增益控制及其方法
CN1650516A (zh) * 2002-04-30 2005-08-03 先进微装置公司 收发器装置的数字式自动增益控制
CN101479947A (zh) * 2006-06-27 2009-07-08 新泻精密株式会社 自动增益控制电路
CN101247149A (zh) * 2007-02-16 2008-08-20 日本电气株式会社 基站接收电路
US20120244825A1 (en) * 2011-03-24 2012-09-27 Green Brian D Statistical Gain Control In A Receiver
CN202750081U (zh) * 2012-06-11 2013-02-20 桂林电子科技大学 包含多级自动增益控制模块的软件无线电接收机

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111147094A (zh) * 2018-11-06 2020-05-12 派诺特佛吉亚汽车有限公司 接收无线电信号的电子设备和方法及其实现用集成电路
CN114097280A (zh) * 2019-07-05 2022-02-25 瑞典爱立信有限公司 无线设备
CN113517873A (zh) * 2021-07-06 2021-10-19 北京奕斯伟计算技术有限公司 信号增益的控制电路、控制方法及存储介质
CN114257257A (zh) * 2021-12-17 2022-03-29 清华大学深圳国际研究生院 一种多阶峰值检测脉冲超宽带接收机

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