CN109884404A - 一种信号接收分析仪器可变增益动态分配装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种信号接收分析仪器可变增益动态分配装置及方法，属于信号接收分析仪器射频信号接收与处理领域，本装置包括射频接收前端模块、第一数字控制可变增益衰减器、第一低噪声放大器、第二数字控制可变增益衰减器、第二低噪声放大器、混频器、信号采集分析模块、中央处理器。本发明通过采用低插损、低噪声系数的衰减器、放大器，在提高显示平均噪声电平性能的同时，保证射频接收通道的综合性能不发生变化；在现有射频接收电路中设计了两级可变增益单元，通过自动动态分配该部分射频增益，当信号幅度大时，自动减小增益，防止中频信号压缩；当信号幅度小时，自动增大增益，提高信号接收分析仪器的显示平均噪声电平。

Description

一种信号接收分析仪器可变增益动态分配装置及方法

技术领域

本发明属于信号接收分析仪器射频信号接收与处理领域，具体涉及一种信号接收分析仪器可变增益动态分配装置及方法。

背景技术

随着微波毫米波技术的不断发展，微波毫米波频段信号的应用越来越广泛，与此同时，对于微波毫米波信号接收分析仪器的要求也越来越高，特别是在微小信号测量方面，在小信号捕获能力、测量幅度准确度等方面都对信号接收分析仪器的射频接收与处理能力提出了更高的要求。

显示平均噪声电平是衡量信号接收分析仪器微小信号测量能力的核心指标。现有信号接收分析仪器的射频信号接收与处理方案受限于固有噪声、通道增益分配方式等方面的限制，已经无法提高其显示平均噪声电平性能，在微小信号的接收与分析能力方面有所欠缺，一方面由于显示平均噪声电平不能降低，不能改善微小信号的信噪比，导致幅度测量误差增大；另一方面，为减小幅度测量误差，需要采取减小分辨率带宽、通过多次测量取平均值等方式来补救，大大增加单次测量的时间，效率降低。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种信号接收分析仪器可变增益动态分配装置及方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种信号接收分析仪器可变增益动态分配装置，包括射频接收前端模块、第一数字控制可变增益衰减器、第一低噪声放大器、第二数字控制可变增益衰减器、第二低噪声放大器、混频器、信号采集分析模块、中央处理器；射频接收前端模块、第一数字控制可变增益衰减器、第一低噪声放大器、第二数字控制可变增益衰减器、第二低噪声放大器、混频器、信号采集分析模块通过线路依次连接，中央处理器分别与第一数字控制可变增益衰减器、第二数字控制可变增益衰减器、信号采集分析模块通过线路连接；第一数字控制可变增益衰减器的最大衰减量与第一低噪声放大器的增益量相等，第一数字控制可变增益衰减器和第一低噪声放大器组成第一级可变增益单元，第二数字控制可变增益衰减器的最大衰减量与第二低噪声放大器的增益量相等，第二数字控制可变增益衰减器和第二低噪声放大器组成第二级可变增益单元；第一级可变增益单元与第二级可变增益单元的增益变化范围相同。

此外，本发明还提到一种信号接收分析仪器可变增益动态分配方法，该方法采用如上所述的一种信号接收分析仪器可变增益动态分配装置，具体包括如下步骤：

步骤1：射频输入信号RF首先经过射频接收前端模块，经过衰减、滤波处理后，进入第一级可变增益单元；

步骤2：经过第一级可变增益单元处理后的信号进入第二级可变增益单元；

步骤3：经过第二级可变增益单元处理后的信号进入混频器；

步骤4：混频器将经过第二级可变增益单元处理后的信号与本振信号LO进行变频，产生中频信号IF，输出至信号采集分析模块；

步骤5：信号采集分析模块对中频信号IF进行包括调理、采样、抽取、滤波在内的处理，产生反馈信号FB，并将此反馈信号FB发送至中央处理器；

步骤6：中央处理器根据反馈信号FB幅度的大小，自动调整显示界面的参考电平值，将参考电平值降低到合适的程度，同时根据参考电平值通过控制信号Ctl1、Ctl2来控制第一数字控制可变增益衰减器和第二数字控制可变增益衰减器的衰减量；当反馈信号的幅度较小时，中央处理器控制第一数字控制可变增益衰减器和第二数字控制可变增益衰减器减小衰减量，为射频接收通道提供相应的射频增益；

具体的，当参考电平≤-60dBm的时候，可变增益动态分配装置的衰减值Att根据以下公式进行自动调整：

衰减值Att＝2*(第一低噪声放大器增益或者第二低噪声放大器增益)-(60+参考电平)，且最小步进量为1dB。

本发明所带来的有益技术效果：

1、本发明通过采用低插损、低噪声系数的衰减器、放大器，在提高显示平均噪声电平性能的同时，保证射频接收通道的综合性能不发生变化。

2、本发明在现有射频接收电路中设计了两级可变增益单元，通过自动动态分配该部分射频增益，当信号幅度大时，自动减小增益，防止中频信号压缩；当信号幅度小时，自动增大增益，提高信号接收分析仪器的显示平均噪声电平，有效增强信号接收分析仪器小信号测量的能力。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

实施例1：

一种信号接收分析仪器可变增益动态分配装置，其结构如图1所示，包括射频接收前端模块、第一数字控制可变增益衰减器、第一低噪声放大器、第二数字控制可变增益衰减器、第二低噪声放大器、混频器、信号采集分析模块、中央处理器；射频接收前端模块、第一数字控制可变增益衰减器、第一低噪声放大器、第二数字控制可变增益衰减器、第二低噪声放大器、混频器、信号采集分析模块通过线路依次连接，中央处理器分别与第一数字控制可变增益衰减器、第二数字控制可变增益衰减器、信号采集分析模块通过线路连接；第一数字控制可变增益衰减器的最大衰减量与第一低噪声放大器的增益量相等，第一数字控制可变增益衰减器和第一低噪声放大器组成第一级可变增益单元，第二数字控制可变增益衰减器的最大衰减量与第二低噪声放大器的增益量相等，第二数字控制可变增益衰减器和第二低噪声放大器组成第二级可变增益单元；第一级可变增益单元与第二级可变增益单元的增益变化范围相同。

图1中，RF为射频输入信号，LO为本振信号，IF为中频信号，FB为反馈信号，Ctl1、Ctl2为控制信号。

实施例2：

在上述实施例的基础上，本发明还提到一种信号接收分析仪器可变增益动态分配方法，具体包括如下步骤：

步骤1：射频输入信号RF首先经过射频接收前端模块，经过衰减、滤波处理后，进入第一级可变增益单元；

步骤2：经过第一级可变增益单元处理后的信号进入第二级可变增益单元；

步骤3：经过第二级可变增益单元处理后的信号进入混频器；

步骤4：混频器将经过第二级可变增益单元处理后的信号与本振信号LO进行变频，产生中频信号IF，输出至信号采集分析模块；

步骤5：信号采集分析模块对中频信号IF进行调理、采样、抽取、滤波等处理，产生反馈信号FB，并将此反馈信号FB发送至中央处理器；

步骤6：中央处理器根据反馈信号FB幅度的大小，自动调整显示界面的参考电平值，将参考电平值降低到合适的程度，同时根据参考电平值通过控制信号Ctl1、Ctl2来控制第一数字控制可变增益衰减器和第二数字控制可变增益衰减器的衰减量；当反馈信号的幅度较小时，中央处理器控制第一数字控制可变增益衰减器和第二数字控制可变增益衰减器减小衰减量，为射频接收通道提供相应的射频增益；

具体的，当参考电平≤-60dBm的时候，可变增益动态分配装置的衰减值Att根据以下公式进行自动调整：

衰减值Att＝2*(第一低噪声放大器增益或者第二低噪声放大器增益)-(60+参考电平)，且最小步进量为1dB。

其中，可变增益动态分配装置的衰减值Att与第一数字控制可变增益衰减器和第二数字控制可变增益衰减器的衰减值的对应关系如表1所示；具体的，当衰减值Att为1dB时，第一数字控制可变增益衰减器和第二数字控制可变增益衰减器的衰减值分别为1dB、0dB；当衰减值Att为2dB时，第一数字控制可变增益衰减器和第二数字控制可变增益衰减器的衰减值分别为1dB、1dB；当衰减值Att为3dB时，第一数字控制可变增益衰减器和第二数字控制可变增益衰减器的衰减值分别为2dB、1dB；随着衰减量的增加以此类推。

表1

表1列出了所述可变增益装置衰减值与第一数字控制衰减器及第二数字控制衰减器的衰减值的对应关系。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种信号接收分析仪器可变增益动态分配装置，其特征在于：包括射频接收前端模块、第一数字控制可变增益衰减器、第一低噪声放大器、第二数字控制可变增益衰减器、第二低噪声放大器、混频器、信号采集分析模块、中央处理器；射频接收前端模块、第一数字控制可变增益衰减器、第一低噪声放大器、第二数字控制可变增益衰减器、第二低噪声放大器、混频器、信号采集分析模块通过线路依次连接，中央处理器分别与第一数字控制可变增益衰减器、第二数字控制可变增益衰减器、信号采集分析模块通过线路连接；第一数字控制可变增益衰减器的最大衰减量与第一低噪声放大器的增益量相等，第一数字控制可变增益衰减器和第一低噪声放大器组成第一级可变增益单元，第二数字控制可变增益衰减器的最大衰减量与第二低噪声放大器的增益量相等，第二数字控制可变增益衰减器和第二低噪声放大器组成第二级可变增益单元；第一级可变增益单元与第二级可变增益单元的增益变化范围相同。

2.一种信号接收分析仪器可变增益动态分配方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的一种信号接收分析仪器可变增益动态分配装置，具体包括如下步骤：

步骤1：射频输入信号RF首先经过射频接收前端模块，经过衰减、滤波处理后，进入第一级可变增益单元；

步骤2：经过第一级可变增益单元处理后的信号进入第二级可变增益单元；

步骤3：经过第二级可变增益单元处理后的信号进入混频器；

步骤4：混频器将经过第二级可变增益单元处理后的信号与本振信号LO进行变频，产生中频信号IF，输出至信号采集分析模块；

步骤5：信号采集分析模块对中频信号IF进行包括调理、采样、抽取、滤波在内的处理，产生反馈信号FB，并将此反馈信号FB发送至中央处理器；

步骤6：中央处理器根据反馈信号FB幅度的大小，自动调整显示界面的参考电平值，将参考电平值降低到合适的程度，同时根据参考电平值通过控制信号Ctl1、Ctl2来控制第一数字控制可变增益衰减器和第二数字控制可变增益衰减器的衰减量；当反馈信号的幅度较小时，中央处理器控制第一数字控制可变增益衰减器和第二数字控制可变增益衰减器减小衰减量，为射频接收通道提供相应的射频增益；

具体的，当参考电平≤-60dBm的时候，可变增益动态分配装置的衰减值Att根据以下公式进行自动调整：

衰减值Att＝2*(第一低噪声放大器增益或者第二低噪声放大器增益)-(60+参考电平)，且最小步进量为1dB。