CN111786691A - 一种接收机的自动增益控制方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本申请属于自动增益控制领域，具体涉及一种用于无模数转换器架构的接收机的自动增益控制方法。通过将输入信号的幅度转换成直流电压信号，并以直流电压信号作为输入信号强度的参考值，进一步根据直流电压信号与预设电压阈值的大小调整可变增益放大器的增益值，实现了无模数转换器的接收机中输入信号强度的提取以及自动增益控制。
Description
技术领域
本申请属于自动增益控制（ACG）领域，具体涉及一种用于无模数转换器架构的接收机的自动增益控制方法和系统。
背景技术
在无线通信系统中，随着传输距离的变化以及其他一些因素的影响，电波在空间传播过程中存在明显衰落，在接收机输入端的信号强度有很大的变化。自动增益控制系统能够使接收机的输出信号电平保持在一定的范围内，因此自动增益控制系统被广泛应用于各种接收机中。
现有的AGC系统包括：可变增益放大器、信号强度计算模块和AGC判决模块。可变增益放大器可以根据来自AGC判决模块的不同的输入控制值来调整其增益值，从而实现对输入信号强度的控制；信号强度计算模块根据输入的信号，计算出信号的强度值，信号的强度值用于在AGC判决模块中生成自动增益控制判决结果。
在具有模数转换器的接收机中，模数转换器可以将输入信号的功率以码字的形式输出，比如功率最低时对应10字节全0，功率最高时对应10字节全1，一半功率时对应10字节的1000000000等。AGC系统中的信号强度计算模块通过模数转换器获取输入信号的强度。
为了节省成本和降低能耗，低功耗蓝牙通信系统的接收机中可以不设置模数转换器。在不具有模数转换器的接收机中，输入信号的强度不能够直接获取，接收机中需要设置新的模块获取信号的强度，由于未设置模数转换器，获取的信号强度值需要用模拟信号；相应地，AGC判决模块也需要进行结构和算法上的调整。
因此，现有技术中亟需解决的技术问题是如何在无ADC架构的接收机中提取信号强度并实现自动增益控制。
发明内容
鉴于现有技术中的上述问题，本申请提供用于一种用于无模数转换器架构的接收机的自动增益控制方法和系统。
在本申请的一个技术方案中，提供一种用于无模数转换器架构的接收机的自动增益控制方法，其包括：将输入信号的幅度转换成直流电压信号，其中输入信号的幅度与直流电压信号呈正相关；进一步比较直流电压信号与预设电压阈值的大小，并根据比较结果将可变增益放大器的增益值调整至目标增益值。
在本申请的另一技术方案中，提供一种用于低功耗蓝牙的自动增益控制系统，其包括：信号幅度转换模块，其用于将实时的信号幅度转换成直流电压信号；电位对比模块包括电压阈值供给单元和比较器单元，其中电压阈值供给单元用于输出预设电压阈值，预设电压阈值被配置为比较器模块的基准电压，比较器单元用于比较直流电压信号与预设电压阈值的大小；逻辑处理模块包括数据存储单元和逻辑处理单元，其中，数据存储单元用于存储目标增益值，逻辑处理单元用于根据比较结果生成用于控制可变增益放大器调整增益的控制指令，并根据控制指令从存储单元中调取目标增益值，进而将可变增益放大器的增益值调整至目标增益值。
本申请技术方案可以达到的有益效果是：
本申请的技术方案，通过将输入信号的幅度转换成直流电压信号，并以直流电压信号做为输入信号强度的参考值，进一步根据直流电压信号与预设电压阈值的大小调整可变增益放大器的增益值，实现了无模数转换器的接收机中输入信号强度的提取以及自动增益控制。
附图说明
图1是本申请一种无模数转换器架构的接收机的自动增益控制方法的一个具体实施方式的示意图；
图2是本申请的一种无模数转换器架构的接收机的自动增益控制系统的一个具体实施方式的示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
图1示出了本申请一种无模数转换器架构的接收机的自动增益控制方法的一个具体实施方式。在该具体实施方式中，本申请一种无模数转换器架构的接收机的自动增益控制方法主要包括：步骤S101。该步骤主要包括：将输入信号的幅度转换成直流电压信号，其中输入信号的幅度与直流电压信号呈正相关。
在该具体实施方式中，将输入信号的幅度转换成直流电压信号是为了将转换后的直流电压信号做为输入信号强度的参考值。转换后的直流电压和输入信号的幅度呈一一对应关系，且转化后的直流电压信号和输入信号的幅度呈正相关。输入信号的幅度和直流电压信号同是模拟信号，该转化过程中不涉及模数转换，转换过程比模数转换的复杂度低。
在图1所示的具体实施方式中，本申请一种无模数转换器架构的接收机的自动增益控制方法还包括：步骤S102。该步骤主要包括：比较直流电压信号与预设电压阈值的大小，并根据比较结果将可变增益放大器的增益值调整至目标增益值。
在该具体实施方式中，比较直流电压信号与预设电压阈值的大小，并根据比较结果将可变增益放大器的增益值调整至目标增益值。当直流电压信号大于某个预设电压阈值时，说明此时的输入信号的功率较高，可变增益放大器的增益值需要降低，因此为可变增益放大器匹配一个比现有增益值低的目标增益值；当直流电压信号小于某个预设电压阈值时，说明此时的输入信号的功率较低，可变增益放大器的增益值需要提高，因此为可变增益放大器匹配一个比现有增益值高的目标增益值。
在本发明的一个具体实施例中，比较直流电压信号与预设电压阈值的大小之前，对直流电压信号进行高频滤波，滤除高频部分，从而使得直流电压信号平滑。
需要说明的是，预设电压阈值的个数可以是一个，也可以是多个，预设电压阈值的具体个数根据直流电压信号的具体情况而定。目标增益值能够根据接收机的使用场景具体配置。
在本申请的一个具体实施例中，比如若输入信号为-50dBm，对应的直流电压信号为200mV；若输入信号为-47dBm，对应的直流电压信号为400mV；当输入信号在-50dBm到-47dBm时，可变增益放大器就需要改变增益，此时将电压阈值设置为300mV。
另外，上述具体实施例只是示意性的，对电压阈值不做具体限制。
本申请第一实施例的一种无模数转换器架构的接收机的自动增益控制方法。本实施例的一种无模数转换器架构的接收机的自动增益控制方法增益控制方法的技术方案包括：将输入信号的幅度转换成直流电压信号，其中输入信号的幅度与直流电压信号呈正相关；比较直流电压信号与预设电压阈值的大小，其中预设电压阈值的个数为1，当确定直流电压信号小于预设电压阈值时，将可变增益放大器的增益值调整至目标增益值。本实施例的技术方案，用于无模数转换器架构的接收机需要不断提高可变增益放大器的增益值的情况下，如在特定条件下，输入信号的幅度一直在减小。
本申请第二实施例的一种无模数转换器架构的接收机的自动增益控制方法。本实施例的一种无模数转换器架构的接收机的自动增益控制方法增益控制方法的技术方案包括：将输入信号的幅度转换成直流电压信号，其中输入信号的幅度与直流电压信号呈正相关；比较直流电压信号与预设电压阈值的大小，其中预设电压阈值的个数为1，当确定直流电压信号大于预设电压阈值时，将可变增益放大器的增益值调整至目标增益值。本实施例的技术方案，用于无模数转换器架构的接收机需要不断降低可变增益放大器的增益值的情况下，如在特定条件下，输入信号的幅度一直在增大。
本申请第三实施例的一种无模数转换器架构的接收机的自动增益控制方法。本实施例的一种无模数转换器架构的接收机的自动增益控制方法增益控制方法的技术方案包括：将输入信号的幅度转换成直流电压信号，其中输入信号的幅度与直流电压信号呈正相关；比较直流电压信号与预设电压阈值的大小，其中，预设电压阈值的个数为N个，其中N大于等于2；N个预设电压阈值形成N加1个连续的电压阈值区间，其中每个电压阈值区间设有对应的目标增益值；根据比较结果确定直流电压信号所在的阈值区间，将可变增益放大器的增益值调整为与直流电压信号所在的阈值区间对应的目标增益值。
本申请第四实施例的一种无模数转换器架构的接收机的自动增益控制方法。本实施例的一种无模数转换器架构的接收机的自动增益控制方法的技术方案包括：将输入信号的幅度转换成直流电压信号，其中输入信号的幅度与直流电压信号呈正相关；比较直流电压信号与预设电压阈值的大小，其中预设电压阈值包括第一电压阈值和第二电压阈值，第二电压阈值大于第一电压阈值；当确定直流电压信号小于等于第一电压阈值时，将可变增益放大器的增益值不做调整；当确定直流电压信号大于第一电压阈值并小于等于第二电压阈值时，将可变增益放大器的增益值调整至第一目标增益值；当确定直流电压信号大于第二电压阈值时，将可变增益方大器的增益值调整至第二目标增益值。
在本申请的一个具体实施例中，假设接收机总增益为70dB时，可以预先设置三个电压阈值如300mV,600mV和900mV。当输入信号低于-60dBm时，直流电压信号低于300mV，此时不做调整，即目标增益值为0；当输入信号在-60dBm到-57dBm时，直流电压信号大于300mV小于600mV，目标增益设置为60dB；当输入信号为-50dBm到-47dBm时，直流电压信号为大于600mV小于900mV，目标增益设置为为50dB，当输入信号高于-40dBm时直流电压信号高于900mV，目标增益设置为20dB。
另外，上述具体实施例只是示意性的，对电压阈值和目标增益值不做具体限制。
在该具体实施方式中，通过将输入信号的幅度转换成直流电压信号，并以直流电压信号做为输入信号强度的参考值，进一步根据直流电压信号与预设电压阈值的大小调整可变增益放大器的增益值，能够实现无模数转换器的接收机中输入信号强度的提取以及自动增益控制。
图2示出了本申请的一种无模数转换器架构的接收机的自动增益控制系统的一个具体实施方式。在该具体实施方式中，本申请的一种无模数转换器架构的接收机的自动增益控制系统，主要包括：
接收信号强度指示器，其用于将输入信号的幅度转换成直流电压信号；
电位对比模块包括电压阈值供给单元和比较器单元，其中电压阈值供给单元用于输出预设电压阈值，预设电压阈值被配置为比较器单元的基准电压，比较器单元用于比较直流电压信号与预设电压阈值的大小；
逻辑处理模块包括数据存储单元和逻辑处理单元，其中，数据存储单元用于存储目标增益值，逻辑处理单元用于根据比较结果生成调整增益的控制指令，并根据控制指令从存储单元中调取目标增益值；以及
可变增益放大器，其用于根据逻辑处理模块生成的控制指令，将可变增益放大器的增益值调整至目标增益值。
在本发明的一个具体实施例中，在接收信号强度指示器与电位对比模块之间还包括:低通滤波器，其用于将信号强度指示器输出的直流电压信号进行高频滤波，滤除高频部分，从而使得直流电压信号平滑。
在本发明的一个具体实施例中，数据存储单元还用于配置目标增益值。
需要说明的是，折叠式共源共栅放大器可以在低电压1.2V条件下提供比较高的大于60dB增益；套筒式放大器需要更高电压比如1.8V，也能提供60dB增益；采用普通放大器在1.2V下可以工作，但是增益较低，大约40dB。因此作为优选的方案，本实施例中采用折叠式共源共栅放大器结构的运算放大器构成的比较器，能够实现低电压、高增益。
所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
需要说明的是，上述实施例提供的无模数转换器架构的接收机的自动增益控制系统，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即将本申请实施例中的模块或者步骤再分解或者组合，例如，上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本申请实施例中涉及的模块、步骤的名称，仅仅是为了区分各个模块或者步骤，不视为对本申请的不当限定。
所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块、方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，软件模块、方法步骤对应的程序可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
术语“第一”、 “第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。
术语“包括”或者任何其它类似用语旨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/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无模数转换器架构的接收机的自动增益控制方法，包括：
将输入信号的幅度转换成直流电压信号，其中所述输入信号的幅度与所述直流电压信号呈正相关；
比较所述直流电压信号与预设电压阈值的大小，并根据比较结果将可变增益放大器的增益值调整至目标增益值。
2.根据权利要求1所述自动增益控制方法，其特征在于，在所述比较所述直流电压信号与所述预设电压阈值的大小的步骤之前，还包括：对所述直流电压信号进行高频滤波，滤除高频部分，从而使得直流电压信号平滑。
3.根据权利要求1所述自动增益控制方法，其特征在于，所述根据比较结果将可变增益放大器的增益值调整至目标增益值，包括：
当确定所述直流电压信号小于所述预设电压阈值时，将所述可变增益放大器的增益值调整至目标增益值；以及
当确定所述直流电压信号大于所述预设电压阈值时，将所述可变增益放大器的增益值调整至目标增益值。
4.根据权利要求1所述自动增益控制方法，其特征在于，所述预设电压阈值的个数为N个，其中N大于等于2，N个所述预设电压阈值形成N加1个连续的电压阈值区间，其中每个电压阈值区间设有对应的目标增益值；
所述根据比较结果将可变增益放大器的增益值调整至目标增益值包括：根据比较结果确定所述直流电压信号所在的阈值区间，将可变增益放大器的增益值调整至与所述直流电压信号所在的阈值区间对应的目标增益值。
5.根据权利要求4所述自动增益控制方法，其特征在于，所述预设电压阈值包括第一电压阈值和第二电压阈值，其中所述第二电压阈值大于所述第一电压阈值；
所述根据比较结果将可变增益放大器的增益值调整至目标增益值，包括：
当确定所述直流电压信号小于等于所述第一电压阈值时，将所述可变增益放大器的增益值不做调整；
当确定所述直流电压信号大于所述第一电压阈值并小于等于所述第二电压阈值时，将所述可变增益放大器的增益值调整至第一目标增益值；
当确定所述直流电压信号大于所述第二电压阈值时，将所述可变增益放大器的增益值调整至第二目标增益值。
6.一种无模数转换器架构的接收机的自动增益控制系统，包括：
接收信号强度指示器，其用于将输入信号的幅度转换成直流电压信号；
电位对比模块包括电压阈值供给单元和比较器单元，其中所述电压阈值供给单元用于输出预设电压阈值，所述比较器单元用于比较所述直流电压信号与所述预设电压阈值的大小；
逻辑处理模块包括数据存储单元和逻辑处理单元，其中，数据存储单元用于存储目标增益值，逻辑处理单元用于根据比较结果生成调整增益的控制指令，并根据所述控制指令从数据存储单元中调取目标增益值；以及
可变增益放大器，其根据所述逻辑处理模块生成的控制指令，将增益值调整至所述目标增益值。
7.根据权利要求6所述自动增益控制系统，其特征在于，在所述接收信号强度指示器与所述电位对比模块之间还包括:低通滤波器，其用于将信号强度指示器输出的直流电压信号进行高频滤波，滤除高频部分，从而使得所述直流电压信号平滑。
8.根据权利要求6所述自动增益控制系统，其特征在于，所述预设电压阈值的个数为N个，其中N大于等于2，N个所述预设电压阈值形成N加1个连续的电压阈值区间，其中每个电压阈值区间设有对应的目标增益值；
所述逻辑处理单元用于根据比较结果生成调整增益的控制指令的过程为：根据所述比较结果确定所述直流电压信号所在的阈值区间的控制指令。
9.根据权利要求6所述自动增益控制系统，其特征在于，所述数据存储单元还用于配置所述目标增益值。
10.根据权利要求6所述自动增益控制系统，其特征在于，所述比较器单元采用折叠式共源共栅结构的运算放大器。
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