CN113872540A - 环路自动增益控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种环路自动增益控制装置，该环路自动增益控制装置的射频可变增益模块的输出端与峰值检波器的输入端连接；峰值检波器的输出端与比较器的第一输入端连接；参考电压产生电路的输出端与比较器的第二输入端连接，将参考电压信号发送给比较器，自动增益控制模块的输入端与比较器的输出端连接，输出端与可变增益模块连接，自动增益控制模块调整射频可变增益模块的增益，并在比较结果满足预设条件时锁定可变增益模块的增益。本发明避免了射频前端输出的提前饱和或压缩，并解决了ADC输入饱和，无法正常输出信号的问题，提高了信号的稳定性和通信质量。

Description

环路自动增益控制装置

技术领域

本发明涉及导航通信领域，尤其涉及一种环路自动增益控制装置。

背景技术

导航通信的射频前端工作的环境千差万别，从天线接收到的除了信号外，还包含各种噪声和干扰信号。其中，民用接收机主要面对的噪声和干扰包括大气空间噪声、天线热噪声、连续波干扰、电磁兼容性干扰等，由于这些干扰和噪声信号的存在，导致天线接收的信号经放大和滤波后到达ADC(analog to digital converte，模拟数字转换器)的时候信号强度存在较大幅度的起伏，导致接收机难以正常工作。例如，在强干扰信号存在的情况下会导致ADC输入的饱和，而无法正常输出信号；或者由于射频前端接收带宽较宽，信号与干扰信号的混合会导致射频前端输出提前饱和或压缩，造成信号失常。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出一种环路自动增益控制装置，将峰值检波器分别与射频可变增益模块、比较器连接，自动增益控制模块分别与比较器、射频可变增益模块连接，并利用参考电压产生电路向比较器发送参考电压，利用峰值检波器输出的极值信号与参考电压的比较结果进行增益调节和增益锁定，解决了ADC输入饱和，无法正常输出信号的问题，提高了信号的稳定性和通信质量。

为解决上述问题，本发明采用的一个技术方案为：一种环路自动增益控制装置，所述环路自动增益控制装置包括：射频可变增益模块、峰值检波器、比较器、参考电压产生电路以及自动增益控制模块，所述射频可变增益模块的输出端与所述峰值检波器的输入端连接，将信号放大后输出给所述峰值检波器；所述峰值检波器的输出端与所述比较器的第一输入端连接，所述峰值检波器将所述信号对应的极值信号发送给所述比较器，所述极值信号为波峰信号或波谷信号；所述参考电压产生电路的输出端与所述比较器的第二输入端连接，将参考电压信号发送给所述比较器，所述自动增益控制模块的输入端与所述比较器的输出端连接，输出端与所述可变增益模块连接，所述比较器获取比较结果，将所述比较结果发送给所述自动增益控制模块，所述自动增益控制模块根据所述比较结果调整所述射频可变增益模块的增益，并在所述比较结果满足预设条件时锁定所述可变增益模块的增益，所述比较结果为所述极值信号与所述参考电压信号的比较结果。

进一步地，所述环路自动增益控制装置还包括混频器，所述混频器的输出端与所述射频可变增益模块的输入端连接，将接收的射频信号与本振信号进行混频、下变频处理后传输给所述射频可变增益控制模块。

进一步地，所述环路自动增益控制装置还包括低噪声放大器，所述低噪声放大器的输出端与所述混频器连接，将天线传输的信号低噪声放大处理后传输给所述混频器。

进一步地，所述环路自动增益控制模块还包括滤波器，所述滤波器的一端与所述峰值检波器连接，另一端与所述比较器连接，将所述峰值检波器传输的信号滤波处理后传输给所述比较器。

进一步地，所述参考电压包括第一参考电压、第二参考电压、第三参考电压，所述第一参考电压、第二参考电压、第三参考电压的电压依次减小。

进一步地，所述比较器包括第一比较器、第二比较器以及第三比较器，所述第一比较器、第二比较器以及第三比较器的第二输入端与所述参考电压产生电路连接以依次获取第一参考电压、第二参考电压、第三参考电压。

进一步地，所述预设条件包括：第一预设条件、第二预设条件、第三预设条件，所述第一预设条件为所述极值信号的电压大于等于所述第二参考电压且小于等于所述第一参考电压，所述第二预设条件为所述极值信号的电压大于第一参考电压且所述射频可变增益控制模块的增益为最小增益，所述第三预设条件为所述极值信号的电压小于所述第二参考电压且所述射频可变增益模块的增益为最大增益。

进一步地，所述自动增益控制模块根据所述比较结果调整所述射频可变增益模块的增益的步骤具体包括：判断所述极值信号的电压是否小于所述第二参考电压，且所述射频可变增益控制模块的增益不为最大增益；若是，则控制所述射频可变增益模块进行加增益调节。

进一步地，所述控制所述射频可变增益模块进行加增益调节的步骤之后还包括：根据上一次增益调节后的比较结果与当前增益调节后的比较结果判断是否存在反复跳变；若是，则选择上一次增益调节与当前增益调节中较低的增益为锁定增益；若否，则继续进行增益调节。

进一步地，所述环路自动增益控制装置还包括中频增益控制模块，所述中频增益控制模块与所述射频可变增益模块连接，用于对所述射频可变增益模块锁定增益后输出的信号进行增益调节。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：将峰值检波器分别与射频可变增益模块、比较器连接，自动增益控制模块分别与比较器、射频可变增益模块连接，并利用参考电压产生电路向比较器发送参考电压，利用峰值检波器输出的极值信号与参考电压的比较结果进行增益调节和增益锁定，解决了ADC输入饱和，无法正常输出信号的问题，提高了信号的稳定性和通信质量。

附图说明

图1为本发明环路自动增益控制装置一实施例的结构图；

图2为本发明环路自动增益控制装置另一实施例的结构图；

图3为本发明环路自动增益控制装置中锁定区间和调整区间一实施例的示意图；

图4为本发明环路自动增益控制装置中增益调节一实施例的流程图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

请参阅图1-4，图1为本发明环路自动增益控制装置一实施例的结构图；图2为本发明环路自动增益控制装置另一实施例的结构图；图3为本发明环路自动增益控制装置中锁定区间和调整区间一实施例的示意图；图4为本发明环路自动增益控制装置中增益调节一实施例的流程图。结合图1-4对本发明环路自动增益控制装置进行详细说明。

在本实施例中，环路自动增益控制装置包括：射频可变增益模块、峰值检波器、比较器、参考电压产生电路以及自动增益控制模块，射频可变增益模块的输出端与峰值检波器的输入端连接，将信号放大后输出给峰值检波器；峰值检波器的输出端与比较器的第一输入端连接，峰值检波器将信号对应的极值信号发送给比较器，极值信号为波峰信号或波谷信号；参考电压产生电路的输出端与比较器的第二输入端连接，将参考电压信号发送给比较器，自动增益控制模块的输入端与比较器的输出端连接，输出端与可变增益模块连接，比较器获取比较结果，将比较结果发送给自动增益控制模块，自动增益控制模块根据比较结果调整射频可变增益模块的增益，并在比较结果满足预设条件时锁定可变增益模块的增益，比较结果为极值信号与参考电压信号的比较结果。

在本实施例中，射频可变增益模块的功能为调节射频前端增益，峰值检波器的功能为检测信号的波谷或波峰值，参考电压产生电路的功能是产生参考电压，比较器的功能是将滤波后的波峰或波谷值和参考产生电路产生的参考电压进行比较，自动增益控制模块的功能是接收比较器输出的结果来产生增益控制字送到射频可变增益模块进行调节。

环路自动增益控制装置还包括混频器，混频器的输出端与射频可变增益模块的输入端连接，将接收的射频信号与本振信号进行混频、下变频处理后传输给射频可变增益控制模块。

在一个具体的实施例中，射频信号为1268.52MHZ，本振信号为1250MHZ，下变频后得到18.52MHZ的信号。峰值检波器对该18.52MHZ的信号进行检波处理。

在本实施例中，环路自动增益控制装置还包括低噪声放大器，低噪声放大器的输出端与混频器连接，将天线传输的信号低噪声放大处理后传输给混频器。

在本实施例中，环路自动增益控制模块还包括滤波器，滤波器的一端与峰值检波器连接，另一端与比较器连接，将峰值检波器传输的信号滤波处理后传输给比较器。

在本实施例中，滤波器为低频滤波器，在其他实施例中，滤波器也可以为中频滤波器以及其他类型的滤波器，只需能够对峰值检波器发送的波峰或波谷信号进行滤波处理即可，在此不做限定。

在本实施例中，参考电压包括第一参考电压、第二参考电压、第三参考电压，第一参考电压、第二参考电压、第三参考电压的电压依次减小。

在本实施例中，第一参考电压为锁定区间上限阈值电压，第二参考电压为锁定区间下限阈值电压，第三参考电压为下限阈值电压。

在本实施例中，比较器包括第一比较器、第二比较器以及第三比较器，第一比较器、第二比较器以及第三比较器的第二输入端与参考电压产生电路连接以依次获取第一参考电压、第二参考电压、第三参考电压。根据第一参考电压、第二参考电压、第三参考电压与极值信号之间的比较结果判断信号输出功率是否满足锁增益的要求。

在本实施例中，预设条件包括：第一预设条件、第二预设条件、第三预设条件，第一预设条件为所述极值信号的电压大于等于第二参考电压且小于等于第一参考电压，第二预设条件为极值信号的电压大于第一参考电压且射频可变增益控制模块的增益为最小增益，第三预设条件为极值信号的电压小于第二参考电压且射频可变增益模块的增益为最大增益。

在本实施例中，环路自动增益控制装置还包括中频增益控制模块，中频增益控制模块与射频可变增益模块连接，用于对射频可变增益模块锁定增益后输出的信号进行增益调节。

在本实施例中，中频增益模块包括滤波器、可编程增益放大器中的至少一种。

在一个具体的实施例中，调节后的信号经过峰值检波器检测出信号极值，生成极值信号，比较器将该极值信号的大小与参考电压进行比较，比较器送出比较结果到自动增益控制模块，自动增益控制模块发出增益调节信号控制射频可变增益模块，直至信号大小进入设置的锁定阈值区间或强制锁定范围锁定后，发出锁定信号以锁定射频可变增益模块的增益，并送到中频增益控制模块进行处理；通过设置锁定区域阈值的方式，避免由于射频可变增益模块的增益步径不准或偏大而导致自动增益控制失锁。其中，锁定区间上限阈值电压为VREF_up，锁定区间下限阈值电压为VREF_down，小于锁定区间下限阈值电压的下限阈值电压设置为VREF_low，参考电压阈值与极值信号的输出功率之间的对应关系如下表1所示：

VRFE_电压	Po_功率
		VREF_up	Po_up
VREF_down	Po_down
		VREF_low	Po_low

表一、参考电压阈值与输出功率对应关系表

结合上表，预设条件为：当检测出的极值信号对应的波峰或波谷值大于等于VREF_down且小于等于VREF_up时，即检测出的输出功率处于锁定区间Po_down≤Po≤Po_up，信号锁定；当检测出的波峰或波谷值大于VREF_up且射频可变增益为最小值时，即检测出的输出功率大于锁定区间Po>Po_up且射频可变增益为最小值，信号锁定；当检测出的波峰或波谷值小于VREF_down且射频可变增益为最大值时，即检测出的输出功率小于锁定区间Po<Po_down且射频可变增益为最大值，信号锁定。

在本实施例中，比较器根据输出功率与锁定区间对应的功率之间的比较结果输出不同的状态标识符。具体的，不同比较结果与状态标识符之间的对应关系如表二所示：

比较结果	状态标识符
		<Po_low	000
Po_low～Po_down	001
		Po_down～Po_up	011
>Po_up	111

表二、比较结果与比较器的状态标识符对应关系表

自动增益控制模块根据比较结果调整射频可变增益模块的增益的步骤具体包括：判断极值信号的电压是否小于第二参考电压，且射频可变增益控制模块的增益不为最大增益；若是，则控制射频可变增益模块进行加增益调节。若否，则判断比较结果是否满足预设条件。

在一个具体的实施例中，自动增益模块判断比较结果不满足预设条件，且检测出的波峰或波谷值小于VREF_low时，即检测出的输出功率Po<Po_low时，根据比较器比较的结果，自动增益模块会反馈增益给射频可变增益会进行加增益调节，直到满足预设条件。

在本实施例中，判断比较结果不满于预设条件，当极值信号的电压大于第三参考电压且小于第二参考电压时，自动增益控制模块根据比较器输出的结果控制射频可变增益模块进行加增益调节。

在一个具体的实施例中，当预设条件都不满足，且检测出的波峰或波谷值大于等于VREF_low且小于VREF_down时，即检测出的输出功率Po_low≤Po<Po_down时，根据比较器比较的结果，自动增益模块会反馈增益给射频可变增益会进行加增益调节。

在上述实施例中，自动增益通知模块每隔时间T获取比较器生成的比较结果，判断比较结果是否满足预设条件。其中，时间T的大小可根据实际需求进行设置。

在本实施例中，控制射频可变增益模块进行加增益调节的步骤之后还包括：根据上一次增益调节后的比较结果与当前增益调节后的比较结果判断是否存在反复跳变；若是，则选择上一次增益调节与当前增益调节中较低的增益为锁定增益；若否，则继续进行增益调节。具体的，根据本次增益调节后的比较结果确定输出功率小于设置的最小参考值即下限阈值对应的Po_low时，判断上一次的增益调节是否为减增益调节(即增益上次降低)，若是，则确定存在反复跳变。或者根据本次增益调节后的比较结果确定输出功率不小于设置的最小参考值即下限阈值对应的Po_low时，判断上一次的增益调节是否为加增益调节(即增益上次增大)，若是，则确定存在反复跳变。

在一个具体的实施例中，当射频可变增益步径大于锁定区间范围时，增加增益会导致输出信号超出锁定区间上限(大于功率Po_up)，此时比较器会送出信号给到自动增益控制模块，自动增益模块会反馈增益给射频可变增益会进行减增益调节，自动增益控制模块调节出的增益会在两个区间反复跳变，从而进入一个死循环，此时传统的方式会导致自动增益控制失锁，在此方法中，反复跳变时，自动增益控制模块会根据上一次增益的调节状态，默认选择相对较低的增益档，强制锁定。

有益效果：本发明的环路自动增益控制装置将峰值检波器分别与射频可变增益模块、比较器连接，自动增益控制模块分别与比较器、射频可变增益模块连接，并利用参考电压产生电路向比较器发送参考电压，利用峰值检波器输出的极值信号与参考电压的比较结果进行增益调节和增益锁定，解决了ADC输入饱和，无法正常输出信号的问题，提高了信号的稳定性和通信质量。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种环路自动增益控制装置，其特征在于，所述环路自动增益控制装置包括：射频可变增益模块、峰值检波器、比较器、参考电压产生电路以及自动增益控制模块，所述射频可变增益模块的输出端与所述峰值检波器的输入端连接，将信号放大后输出给所述峰值检波器；

所述峰值检波器的输出端与所述比较器的第一输入端连接，所述峰值检波器将所述信号对应的极值信号发送给所述比较器，所述极值信号为波峰信号或波谷信号；

所述参考电压产生电路的输出端与所述比较器的第二输入端连接，将参考电压信号发送给所述比较器，所述自动增益控制模块的输入端与所述比较器的输出端连接，输出端与所述可变增益模块连接，所述比较器获取比较结果，将所述比较结果发送给所述自动增益控制模块，所述自动增益控制模块根据所述比较结果调整所述射频可变增益模块的增益，并在所述比较结果满足预设条件时锁定所述可变增益模块的增益，所述比较结果为所述极值信号与所述参考电压信号的比较结果。

2.如权利要求1所述的环路自动增益控制装置，其特征在于，所述环路自动增益控制装置还包括混频器，所述混频器的输出端与所述射频可变增益模块的输入端连接，将接收的射频信号与本振信号进行混频、下变频处理后传输给所述射频可变增益控制模块。

3.如权利要求2所述的环路自动增益控制装置，其特征在于，所述环路自动增益控制装置还包括低噪声放大器，所述低噪声放大器的输出端与所述混频器连接，将天线传输的信号低噪声放大处理后传输给所述混频器。

4.如权利要求1所述的环路自动增益控制装置，其特征在于，所述环路自动增益控制模块还包括滤波器，所述滤波器的一端与所述峰值检波器连接，另一端与所述比较器连接，将所述峰值检波器传输的信号滤波处理后传输给所述比较器。

5.如权利要求1所述的环路自动增益控制装置，其特征在于，所述参考电压包括第一参考电压、第二参考电压、第三参考电压，所述第一参考电压、第二参考电压、第三参考电压的电压依次减小。

6.如权利要求5所述的环路自动增益控制装置，其特征在于，所述比较器包括第一比较器、第二比较器以及第三比较器，所述第一比较器、第二比较器以及第三比较器的第二输入端与所述参考电压产生电路连接以依次获取第一参考电压、第二参考电压、第三参考电压。

7.如权利要求5所述的环路自动增益控制装置，其特征在于，所述预设条件包括：第一预设条件、第二预设条件、第三预设条件，所述第一预设条件为所述极值信号的电压大于等于所述第二参考电压且小于等于所述第一参考电压，所述第二预设条件为所述极值信号的电压大于第一参考电压且所述射频可变增益控制模块的增益为最小增益，所述第三预设条件为所述极值信号的电压小于所述第二参考电压且所述射频可变增益模块的增益为最大增益。

8.如权利要求5所述的环路自动增益控制装置，其特征在于，所述自动增益控制模块根据所述比较结果调整所述射频可变增益模块的增益的步骤具体包括：

判断所述极值信号的电压是否小于所述第二参考电压，且所述射频可变增益控制模块的增益不为最大增益；

若是，则控制所述射频可变增益模块进行加增益调节。

9.如权利要求8所述的环路自动增益控制装置，其特征在于，所述控制所述射频可变增益模块进行加增益调节的步骤之后还包括：

根据上一次增益调节后的比较结果与当前增益调节后的比较结果判断是否存在反复跳变；

若是，则选择上一次增益调节与当前增益调节中较低的增益为锁定增益；

若否，则继续进行增益调节。

10.如权利要求1所述的环路自动增益控制装置，其特征在于，所述环路自动增益控制装置还包括中频增益控制模块，所述中频增益控制模块与所述射频可变增益模块连接，用于对所述射频可变增益模块锁定增益后输出的信号进行增益调节。

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