CN108111177A - 一种超大动态范围的自动增益控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种超大动态范围的自动增益控制装置,包括定向耦合器、放大器、检波器、门限比较器、延时器、第一切换开关、固定衰减器、第一放大器、第二切换开关、第二放大器、滤波器、步进衰减器、第三放大器、下变频器、中频放大器、A/D转换单元、基带处理单元,所述定向耦合器的输入端与所述延时器的输入端耦合,所述定向耦合器的输出端与所述放大器的输入端连接,所述放大器的输出端与所述检波器的输入端连接,所述检波器的输出端与所述门限比较器的输入端连接。本发明还提供了一种超大动态范围的自动增益控制方法。本发明的有益效果是:可以解决在输入大信号状态下链路器件不会产生非线性失真,有利于后序电路及基带解调正常工作。

Description

一种超大动态范围的自动增益控制方法及装置
技术领域
本发明涉及无线通信,尤其涉及一种超大动态范围的自动增益控制方法及装置。
背景技术
在无线通信系统接收下变频后的中频芯片进行邻道和阻塞测试的时候,当有大单音存在时,有可能会导致模数转换器(Analog to Digital Converter,简称ADC) 饱和阻塞,造成信号压缩,基带处理单元(Base Band Unit,简称BBU) 无法正常解码。同时接收机接收到的信号强度将受到信号收发双方的距离、信号传输信道的状态等多种因素的影响,因此,接收方接收到的信号强度是不固定的,如果接收到的信号太大,会超出射频放大器的线性范围;如果接收的信号较弱,可能会难以识别。同时无线通信系统中的信号接收机只有在接收到的信号强度与噪声比值在某一特定的范围内才能达到最佳的接收效果。但是需要接收机接收的信号强度范围却是很大的,在某些特殊用途中会要求高达110dB动态范围,因此无线通信系统中的信号接收机必须要有自动增益控制(AutomaticGain Control,简称AGC)的能力,把接收到的信号强度调节到特定的范围之内,避免射频放大器及ADC饱和阻塞以使后序的基带处理电路达到最佳的解调效果。
传统自动增益控制原理:输入射频信号由第一级、第二级放大进行信号放大后经过滤波器进行选带,再经第三级放大后下变频至中频信号;中频信号经过可变增益放大器后通过工A/D转化到基带信号处理。控制可变增益放大器的控制信号产生是由A/D后的定向耦合器耦合部分主路信号,经过检波器检波,通过门限比较后产生的不同控制信号来控制可变增益放大器的增益。
传统自动增益控制存在以下缺陷:
1. 在已有技术中的第一级放大、第二级放大、第三级放大并非是理想放大器,在输入大于0dBm信号时,放大器就会进入饱和状态,放大器就会对有用射频信号产生失真,这会严重影响基带解调功能。
2. 在已有技术中的对可调增益放大器的控制信号的产生都是从电路耦合再经检波产生,从时域分析,那么有用射频信号在耦合部分信号检波比较在这段时域内不受可调增益放大器控制,这就会造成基带解调电路在这段时域内阻塞失效,会导致有用信号的流失,严重时会损坏器件。
发明内容
为了解决现有技术中的问题,本发明提供了一种超大动态范围的自动增益控制方法及装置。
本发明提供了一种超大动态范围的自动增益控制装置,包括定向耦合器、放大器、检波器、门限比较器、延时器、第一切换开关、固定衰减器、第一放大器、第二切换开关、第二放大器、滤波器、步进衰减器、第三放大器、下变频器、中频放大器、A/D转换单元、基带处理单元,其中,所述定向耦合器的输入端与所述延时器的输入端耦合,所述定向耦合器的输出端与所述放大器的输入端连接,所述放大器的输出端与所述检波器的输入端连接,所述检波器的输出端与所述门限比较器的输入端连接;所述延时器的输出端通过所述第一切换开关与所述固定衰减器的输入端或者第一放大器的输入端连接,所述固定衰减器的输出端或者所述第一放大器的输出端通过所述第二切换开关与所述第二放大器的输入端连接,所述第二放大器的输出端与所述滤波器的输入端连接,所述滤波器的输出端与所述步进衰减器的输入端连接,所述步进衰减器的输出端与所述第三放大器的输入端连接,所述第三放大器的输出端与所述下变频器的输入端连接,所述下变频器的输出端与所述中频放大器的输入端连接,所述中频放大器的输出端与所述A/D转换单元的输入端连接,所述A/D转换单元的输出端与所述基带处理单元的输入端连接,所述门限比较器的输出端分别与所述第一切换开关、第二切换开关和步进衰减器连接,分别对所述第一切换开关、第二切换开关和步进衰减器进行增益控制。
本发明还提供了一种超大动态范围的自动增益控制方法,基于上述的超大动态范围的自动增益控制装置,进行以下步骤:
a.输入的射频信号经过定向耦合器耦合部分射频信号;
b. 定向耦合器耦合的部分射频信号经过放大器进行放大、检波器进行检波、门限比较器进行门限比较产生自动增益控制的控制脉冲信号,分别对第一切换开关、第二切换开关和步进衰减器进行增益控制;
c.输入的射频信号经过延时器,延时器的延时时间与耦合的部分射频信号经过放大、检波、门限比较产生的控制脉冲信号所产生的时间相等;
d. 当检测的输入信号大于设定值时,第一切换开关、第二切换开关切换到固定衰减器通路,当检测的输入信号小于设定值时,第一切换开关、第二切换开关切换到第一放大器通路;
e.信号经过第二放大器进行放大与滤波器进行滤波;
f. 信号经过步进衰减器对射频信号进行增益控制,控制脉冲信号来自b步骤;
g. 信号经过第三放大器、下变频器、中频放大器、A/D转换单元送到基带处理单元。
作为本发明的进一步改进,在步骤d中,当检测的输入信号大于-20dBm时,第一切换开关、第二切换开关切换到固定衰减器通路,当检测的输入信号小于-20dBm时,第一切换开关、第二切换开关切换到第一放大器通路。
本发明的有益效果是:
1. 可以解决在输入大信号状态下链路器件不会产生非线性失真,有利于后序电路及基带解调正常工作;
2. 全时域内信号都受自动增益控制,射频信号在时域内不会有过冲现象。
附图说明
图1是本发明一种超大动态范围的自动增益控制装置的示意图。
图2是本发明一种超大动态范围的自动增益控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1所示,一种超大动态范围的自动增益控制装置,包括定向耦合器14、放大器15、检波器16、门限比较器17、延时器1、第一切换开关2、固定衰减器4、第一放大器3、第二切换开关5、第二放大器6、滤波器7、步进衰减器8、第三放大器9、下变频器10、中频放大器11、A/D转换单元12、基带处理单元13,其中,所述定向耦合器14的输入端与所述延时器1的RFIN端耦合,所述定向耦合器14的输出端与所述放大器15的输入端连接,所述放大器15的输出端与所述检波器16的输入端连接,所述检波器16的输出端与所述门限比较器17的输入端连接;所述延时器1的输出端通过所述第一切换开关2与所述固定衰减器4的输入端或者第一放大器3的输入端连接,所述固定衰减器4的输出端或者所述第一放大器3的输出端通过所述第二切换开关5与所述第二放大器6的输入端连接,所述第二放大器6的输出端与所述滤波器7的输入端连接,所述滤波器7的输出端与所述步进衰减器8的输入端连接,所述步进衰减器8的输出端与所述第三放大器9的输入端连接,所述第三放大器9的输出端与所述下变频器10的输入端连接,所述下变频器10的输出端与所述中频放大器11的输入端连接,所述中频放大器11的输出端与所述A/D转换单元12的输入端连接,所述A/D转换单元12的输出端与所述基带处理单元13的输入端连接,所述门限比较器17的输出端分别与所述第一切换开关2、第二切换开关5和步进衰减器8连接,分别对所述第一切换开关2、第二切换开关5和步进衰减器8进行增益控制。
如图2所示,一种超大动态范围的自动增益控制方法,基于上述的超大动态范围的自动增益控制装置,进行以下步骤:
a.输入的射频信号经过定向耦合器14耦合部分射频信号;
b. 定向耦合器14耦合的部分射频信号经过放大器15进行放大、检波器16进行检波、门限比较器17进行门限比较产生自动增益控制的控制脉冲信号,分别对第一切换开关2、第二切换开关5和步进衰减器8进行增益控制;
c.输入的射频信号经过延时器1,延时器1的延时时间与耦合的部分射频信号经过放大、检波、门限比较产生的控制脉冲信号所产生的时间相等;
d. 当检测的输入信号大于设定值时,第一切换开关2、第二切换开关5切换到固定衰减器4通路,当检测的输入信号小于设定值时,第一切换开关2、第二切换开关5切换到第一放大器3通路;
e.信号经过第二放大器6进行放大与滤波器7进行滤波;
f. 信号经过步进衰减器8对射频信号进行增益控制,控制脉冲信号来自b步骤;
g. 信号经过第三放大器9、下变频器10、中频放大器11、A/D转换单元12送到基带处理单元13。
在步骤d中,当检测的输入信号大于-20dBm时,第一切换开关2、第二切换开关5切换到固定衰减器4通路,当检测的输入信号小于-20dBm时,第一切换开关2、第二切换开关5切换到第一放大器3通路。
本发明提供的一种超大动态范围的自动增益控制方法及装置,基于控制信号在RFIN输入端就耦合部分信号经过放大、检波、门限比较根据输入射频信号大小产生的控制信号分别对第一切换开关2、第二切换开关5、步进衰减器8进行调整。同时主路的射频信号经过延时器1后进入后序电路。
由图1得知:输入信号分成两路:
一、 定向耦合信号:
定向耦合信号耦合部分射频信号经过放大、检波器16后对信号大小进生门限比较,分别对第一切换开关2、第二切换开关5、步进衰减器8进行增益控制。
二、 主路射频信号:
主路射频信号通过延时器1延时(延时器1时延大小就等于定向耦合路经过放大、检波器16、门限比较器17产生的控制信号的时间),按控制信号对以下2路路径选1路通过:
1、射频信号在于-20dBm时,这时信噪比很高,通过第一切换并关2、固定衰减器4、第二切换开关5对第一放大器3进行旁路。
2、对于信号小于-20dBm时,通过第一切换开关2、第一放大器3、第二切换开关5,选择对放大管路对射频信号进行放大。
经过二选一的射频信号后进入第二级放大器6进行信号放大后经过滤波器7进行选带;再经过步进衰减器8按定向耦信号路检测到射频信号的大小进行衰减设置后再经第三放大器9后下变频至中频信号;中频信号经过放大后通过A/D转化到基带处理单元13处理。
增益控制信号的时间与延时器1的延时时间相等,这样射频信号在全时或内都受控制,射频信号在全时域内就不会有过冲现象产生,后序电路不会进入饱和阻塞状态。
第一切换开关2与第二切换开关5按输入信号大小进行2路选择,有效保证在输入射频信号较大时电路不过入非线性失真状态。
本发明提供的一种超大动态范围的自动增益控制方法及装置,具有以下优点:
1. 可以解决在输入大信号状态下链路器件不会产生非线性失真,有利于后序电路及基带解调正常工作;
2. 全时域内信号都受自动增益控制,射频信号在时域内不会有过冲现象。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种超大动态范围的自动增益控制装置,其特征在于:包括定向耦合器、放大器、检波器、门限比较器、延时器、第一切换开关、固定衰减器、第一放大器、第二切换开关、第二放大器、滤波器、步进衰减器、第三放大器、下变频器、中频放大器、A/D转换单元、基带处理单元,其中,所述定向耦合器的输入端与所述延时器的输入端耦合,所述定向耦合器的输出端与所述放大器的输入端连接,所述放大器的输出端与所述检波器的输入端连接,所述检波器的输出端与所述门限比较器的输入端连接;所述延时器的输出端通过所述第一切换开关与所述固定衰减器的输入端或者第一放大器的输入端连接,所述固定衰减器的输出端或者所述第一放大器的输出端通过所述第二切换开关与所述第二放大器的输入端连接,所述第二放大器的输出端与所述滤波器的输入端连接,所述滤波器的输出端与所述步进衰减器的输入端连接,所述步进衰减器的输出端与所述第三放大器的输入端连接,所述第三放大器的输出端与所述下变频器的输入端连接,所述下变频器的输出端与所述中频放大器的输入端连接,所述中频放大器的输出端与所述A/D转换单元的输入端连接,所述A/D转换单元的输出端与所述基带处理单元的输入端连接,所述门限比较器的输出端分别与所述第一切换开关、第二切换开关和步进衰减器连接,分别对所述第一切换开关、第二切换开关和步进衰减器进行增益控制。
2.一种超大动态范围的自动增益控制方法,其特征在于:基于权利要求1所述的超大动态范围的自动增益控制装置,进行以下步骤:
a.输入的射频信号经过定向耦合器耦合部分射频信号;
b. 定向耦合器耦合的部分射频信号经过放大器进行放大、检波器进行检波、门限比较器进行门限比较产生自动增益控制的控制脉冲信号,分别对第一切换开关、第二切换开关和步进衰减器进行增益控制;
c.输入的射频信号经过延时器,延时器的延时时间与耦合的部分射频信号经过放大、检波、门限比较产生的控制脉冲信号所产生的时间相等;
d. 当检测的输入信号大于设定值时,第一切换开关、第二切换开关切换到固定衰减器通路,当检测的输入信号小于设定值时,第一切换开关、第二切换开关切换到第一放大器通路;
e.信号经过第二放大器进行放大与滤波器进行滤波;
f. 信号经过步进衰减器对射频信号进行增益控制,控制脉冲信号来自b步骤;
g. 信号经过第三放大器、下变频器、中频放大器、A/D转换单元送到基带处理单元。
3.根据权利要求1所述的超大动态范围的自动增益控制方法,其特征在于:在步骤d中,当检测的输入信号大于-20dBm时,第一切换开关、第二切换开关切换到固定衰减器通路,当检测的输入信号小于-20dBm时,第一切换开关、第二切换开关切换到第一放大器通路。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication
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