CN1073762C - 自动增益控制装置 - Google Patents

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Abstract

自动增益控制装置，包括以一放大倍数对一信号进行放大的可变增益放大器5和对可变增益放大器5的放大倍数进行控制的增益控制器6。设置了一增益限制器7，以将所述放大倍数的幅度限制在预定范围内。因而即使在输入信号电平由于发射机天线或载波频率的切换而刚刚突然改变之后，该放大倍数的改变也不大。因此，可以在不要求自动增益控制装置之后的电路具有大动态范围的情况下，对输入信号的改变进行迅速的响应。

Description

自动增益控制装置
本发明涉及最好是用于无线电通信接收机的自动增益控制器(AGC)，且更具体地说，是涉及一种自动增益控制器(AGC)，它能对幅度急剧变化的输入信号进行适当的增益控制。
陆地移动通信，诸如便携电话和汽车电话，一般受到严酷的电场环境的影响。为了在这种严酷的条件下保证稳定的通信，近来已经采用了数字调制系统和时分多路系统。另外，现在正在检验发射机天线跳跃和频率跳跃的应用。
发射机天线跳跃的特征在于在设置在发射机上的多个天线中的天线抽取，从而即使在通信条件改变或恶化的情况下也总能够获得最佳的信号。类似地，频率跳跃的特征在于从多个载波频率中的频率抽取，以优化信号接收条件。
同时，无线电通信接收机装有自动增益控制器，以对输入信号由于电场环境变化等造成的改变进行适当的响应。
用于进行自动增益控制器的典型的传统无线电通信接收机，如图3所示，包括检测射频频带信号的接收机天线1、从检测的射频频带信号中抽取所需的频带信号的接收机滤波器2、对抽取的信号进行放大的第一级放大器3、将来自射频频带的一输入信号转换到中频频带的频率转换器4、对中频频带信号进行放大的可变增益放大器5、以及控制可变增益放大器5的增益控制器6。
根据上述的传统接收机，天线1接收发射机(未显示)送来的射频频带信号A，并将该射频频带信号A输出到接收机滤波器2。接收机滤波器2从输入的射频频带信号A中抽取所需的射频频带信号B，并将此所需射频频带信号B输出到第一级放大器3。第一级放大器3对该抽取射频频带信号B进行放大，并将放大的信号C输出到频率转换器4。频率转换器4将射频频带信号C转换成中频频带信号D，并将该中频频带信号D输出到可变增益放大器5。
可变增益放大器5，通过根据增益控制器6提供的增益控制信号F改变其放大倍数，对中频频带信号D进行放大，并产生一IF(中频)信号E，送到下一级电路(未显示)和增益控制器6。增益控制器6将增益控制信号F送到可变增益放大器5，以便以这样的方式控制可变增益放大器5的放大倍数，即使得IF信号E的时间平均值保持恒定。
然而，这种传统的自动增益控制器具有以下问题，即当输入信号电平急剧改变时，其自动控制功能不能跟随这种信号改变。更具体地，如图4所示，其中一射频频带信号从一采用天线跳跃系统或频率跳跃系统的发射机传来时，响应于发射机天线或载波频率的切换，所接收的输入信号的电平会急剧地变化。上述的传统自动增益控制器装置不能跟随输入信号电平的这种突然变化。
这是由于增益控制特性本身包含一时间常数。因而所需的射频频带信号B的幅度在发射机的天线从天线#1切换到天线#2时突然减小，增益控制信号F的幅度的相应减小则需要较长的时间。可变增益控制放大器5的放大倍数随增益控制信号F的幅度的减小而增大。其结果，在发射机天线刚被切换到天线#2之后，可变增益控制器5不能放大其幅度刚刚变小的射频频带信号B，而是出人预料得降低信号B的幅度。
类似地，当所需的射频频带信号的幅度在发射机天线从天线#2切换到天线#1时突然增大时，增益控制信号F的幅度需要较长的时间才能相应地增大。结果，在发射机天线刚被切换到天线#1之后，可变增益控制器5不能对其幅度刚刚变大的射频频带信号B进行衰减，而是出人预料地增大信号B的幅度。
因此，可变增益放大器5产生的IF信号的范围变得很宽，这要求自动增益控制器以后的电路具有很大的动态范围。除非自动增益控制器之后的电路具有足够大的动态范围，否则将产生信号失真。
通过减小时间常数来消除这一缺点是不可取的，因为自动增益控制功能本身已不再可用了。
因而，鉴于先有技术遇到的上述问题，本发明的一个主要目的，是提供一种自动增益控制装置，它能增加采用天线或频率跳跃系统的通信设备的质量，而不受输入信号电平的突然改变的不利影响，且不要求在增益控制电路之后的电路具有大的动态范围。
为了实现这个和其他有关的目的，本发明提供了一种自动增益控制装置，包括：可变增益放大装置，用于利用放大倍数放大信号；增益控制装置，用于控制所述可变增益放大装置的放大倍数；增益限制装置，用于将放大倍数的幅度限制在一个上限值和一个下限值之间的预定范围内，以便防止自动增益控制的输出信号的失真或过度减小；所述增益限制装置根据在发射方进行的切换操作改变上述的予定范围，所述切换操作包括，发射机天线跳越，用于从多个天线中选择最佳的天线，以及频率跳跃，用于选择最佳的载波频率，以便优化接收机的整体接收性能。
借助上述的装置，即使输入信号电平由于发射机天线的载波频率的切换等等而突然改变，增益限制装置也会对放大倍数的幅度进行抑制。因而放大倍数不象在传统系统中那样大幅度地变化。因此，本发明使系统能迅速地响应这种改变。所以，增益控制电路之后的电路不需要有大的动态范围。
另外，通过在发射机天线或载波频率每次被切换时进行放大倍数控制，可在每一个接收脉冲串中实现自动增益控制。
通过以下结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其他目的、特征和优点将变得更为明显。
图1是显示根据本发明的自动增益控制装置的框图；
图2是显示根据本发明的自动增益控制装置的控制特性的波形图；
图3是显示传统的自动增益控制装置的框图；
图4是显示传统的自动增益控制装置的控制特性的波形图。
以下，将结合图1和2，对本发明的最佳实施例进行详细描述。
采用本发明的自动增益控制装置的无线电通信接收机，如图1所示，包括检测射频频带信号的接收机天线1、从检测的射频频带信号抽取所需的频带信号的接收机滤波器2、对抽取的信号进行放大的第一级放大器3、将来自射频频带的输入信号转换到中频频带的频率转换器4、对中频频带信号进行放大的可变增益放大器5、以及控制可变增益放大器5的增益控制器6。另外，本发明的无线电通信接收机包括限制增益控制器6产生的增益控制信号F的幅度的增益限制器7。该增益限制器7输入一跳跃定时信号G；后者表示发射机天线或载波频率的切换，并且是从输入信号再现的。增益限制器7对频率转换器4转换的中频频带信号D和从增益控制器6发射到可变增益放大器5的增益控制信号F进行监测。
根据实施本发明的上述无线电通信接收机，天线1接收频率发射机送来的射频频带信号A，并将该射频频带信号A输出到接收机滤波器2。接收机滤波器2从输入的射频频带信号A中抽取所需的射频频带信号B，并将次需要的射频频带信号B输出到第一级放大器3。第一级放大器3对抽取的射频频带信号B进行放大，并将放大的信号C输出到频率转换器4。频率转换器4将射频频带信号C转换成一中频带信号D，并将该中频频带信号D输出到可变增益放大器5。
可变增益放大器5，通过根据从增益控制器6提供的增益控制信号F而改变其放大倍数，对中频频带信号D进行放大，并产生一IF(中频)信号E，送到下一级电路(未显示)和增益控制器6。在增益限制器7的限制下，增益控制器6将增益控制信号F输出到可变增益放大器5，以便以这样的方式控制可变增益放大器5的放大倍数，即使得IF信号E被保持在恒定的值。
在接收到跳跃定时信号G时，增益限制器7将一限制信号H输出到增益控制器6。该限制信号H以这样的方式限制可变增益放大器5的放大倍数，即使得该放大倍数保持在由预定的上和下限值所限定的范围内。
为了确定这些上和下限值，增益限制器7对各个发射机天线(或载波频率)的输入信号D和增益控制信号F的电平进行监测。根据如此监测的输入信号D和增益控制信号F的电平，与各个发射机天线(或载波频率)相对应的上和下限值被仔细地确定，以使IF信号的幅度，在发射机天线(或载波频率)被切换时，不超过自动增益控制电路之后的电路的动态范围。因此，可以防止信号造成失真。另外，在确定与各个发射机天线(或载波频率)对应的上和下限值时，应考虑到，太小的信号会使自动增益控制电路之后的电路的精度降低。一旦获得各个发射机天线(或载波频率)的上和下限值，这些上和下限值将在随后选择同一天线或载波频率时得到使用。
因此，输出其幅度被增益限制信号H限制的增益控制信号F的增益控制器6，以这样的方式控制可变增益放大器5的放大倍数，即使得IF信号E的平均值保持在为各个发射机天线(或载波频率)确定的预定范围中。
图2显示了在发射机天线跳跃数是2的情况下，所需的射频频带信号B、增益控制信号F和IF信号E之间的关系。增益控制信号F的幅度得到了严格的限制，以便在预定的上和下限值限定的范围内变化；该上和下限值是由增益限制器7给定并根据发射机天线的种类而彼此不同。
根据这种发射机天线跳跃系统，所希望的射频频带信号B的幅度可能会变化较大。然而，在本实施例中说明的自动增益放大装置能将增益控制信号F的幅度限制在预定的上和下限值之间。因而，即使在发射机天线刚被切换时，增益控制信号F的幅度也不会变化很大。因此，可对输入信号的改变进行迅速的响应。所以，防止了可变增益放大器5过度减小小幅度信号的幅度或过度增大大幅度信号的幅度，从而解决了传统系统的问题。
以此方式，限制增益控制信号F的幅度，使得系统能够在短时间内对由于发射机天线的切换等而引起的输入信号突然改变进行响应，虽然IF信号E的平均宽度在从一个发射机天线接收发射的信号期间被略微增大了。从总体上看，IF信号E变得更稳定了。
因此，可实现一种自动增益控制系统，它防止了当发射机天线(或载波频率)切换时IF信号的幅度超过自动增益控制电路之后的电路的动态范围，或防止了自动增益控制电路之后的电路的精度由于信号过小而被降低。
增益控制信号F的幅度的上和下限值可以取恒定的值，而不管发射机天线的种类或载波频率如何。
如上所述，本发明使得自动增益控制装置能迅速响应由于发射机天线的切换或频率跳跃等而产生的输入信号电平改变。因而，改善了通信质量，且不再需要扩大增益控制电路之后的电路的动态范围。
由于本发明可在不脱离其主要特征的精神的前提下以多种形式进行实施，因而所述的本实施例只是用于说明而不是限定的，由于本发明的范围是由所附的权利要求书而不是在其之前的描述限定的，因此该权利要求书包括属于界限或该界限的等价物以内的所有改变。

Claims (1)

1．自动增益控制装置，包括：
可变增益放大装置(5)，用于利用放大倍数(F)放大信号；
增益控制装置(6)，用于控制所述可变增益放大装置(5)的放大倍数(F)；
增益限制装置(7)，用于将放大倍数的幅度限制在一个上限值和一个下限值之间的预定范围内，以便防止自动增益控制的输出信号的过度波动；
所述增益限制装置(7)根据在发射方进行的切换操作改变上述的予定范围，所述切换操作包括，发射机天线跳越，用于从多个天线中选择最佳的天线，以及频率跳跃，用于选择最佳的载波频率，以便优化接收机的整体接收性能。
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