CN1218330A - 增益控制方法和电路 - Google Patents

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Abstract

增益控制电路控制一个可变增益放大器的增益,用于放大多个预定发送速率的至少之一的射频信号。从该可变增益放大器所放大的接收信号检测该接收信号的电平并且确定接收信号的发送速率。随后,根据以接收信号的电平和接收信号的发送速率为基础产生的增益控制信号控制调节该可变增益放大器的增益。

Description

增益控制方法和电路
本发明设计可以操作在不同发射速率的无线接收机，特别是涉及自动控制已接收无线信号的增益的电路和方法。
随着最近的无线选呼系统的用户的增加，已经开始尝试增加发送速率(下称“比特速率”)。通过增加该比特速率，有可能增加数据的接收量并由此防止信道占据上因数升高。已经提出来用于在发送信号的发送期间改变比特速率的方法，以便实现增加发送数据的数据量。
而且已经知道，由相邻频道的高电场所引起的互调(IM)对于目前使用中的信道接收特性有不利影响。为了抑止这种互调干扰，无线选呼接收机通常配备有自动增益控制(AGC)电路，用以克服这种互调。更具体地说，这样的一个AGC电路控制一个高频放大器，使其增益随着解调器的输入电平的增加而降低。
同时已经知道，该解调器的输入电平是正比于比特速率的增加而升高。所以，当组成这种抵消互调的AGC电路的时候，有必要考虑从这种现象所引发的问题。
例如在待公开的日本专利申请4-150232中已经提出带有多个衰减器的解调器，根据比特速率选择其一。这种普通的解调器能够解决AGC电路的动态范围随着比特速率的增加而扩大的问题。
但是，在控制高频放大器使其增益随着该解调器的输入电平的增加而降低的这种传统的AGC电路存在着缺点。由于工作点是固定到一个单一点而与比特速率无关，因此引发的问题是当比特速率被改变时，其灵敏度不必降低、必要的增益控制变得无效等等。
例如，当无线选呼信号已经从低比特速率变为高比特速率时，该解调器的输入电平增加。结果是，该AGC电路的操作的结果将使得高频放大器的增益降低，由此导致在高比特速率时的接收灵敏度的劣变。为了防止此现象的出现，当进行AGC电路的工作点设置时，使得其符合在高比特速率时的接收信号电平，该AGC电路在低比特速率时将不工作，除非输入电平是高值。
而且，在待公开日本专利申请4-150232中公开的具有用于多个比特速率的每一个的衰减器的构型中，则难于实现电路的小型化和简单化。
根据本发明目标的增益控制电路和方法能够实现无线接收机的高度可靠性而不增加其复杂性。
根据本发明，控制用以放大具有多种预定发送速率之一的无线射频信号的可变增益放大器。从该可变增益放大器放大的接收信号检测已收信号的电平并确定已收信号的发送速率。随后，根据以接收信号电平和接收信号的发送速率为基础产生的一个增益控制调节信号控制该可变增益放大器的增益。
该增益控制调节信号可以按照下述的方式产生：根据已收信号的发送速率确定变化量，以便抵消由于发送速率的改变所引起的接收信号电平的改变；并且以该变化量改变已收信号的电平以便产生该增益控制调节信号。当增益控制调节信号的电平高于一个预定电平时，该可变增益放大器的增益即可被控制而与发送速率无关。
根据本发明已收信号的电平不是直接地用于增益控制。就是说，已收信号的电平的调节是根据已收信号的发送速率执行的，从而有可能容易地克服由于发送速率中变化所引发的已收信号的浮动。
而且，有可能通过调节已收信号的电平而容易地设置增益控制的起始点。此时，如果在该增益控制调节信号已经上升到不低于独立于发送速率的一个预定操作电平的同时控制该可变增益放大器的增益，就可能容易地根据发送速率设置用于该自动增益控制的操作起始点，以便执行更稳定的增益控制。
图1是根据本发明一实施例的一个无线选呼信号接收机的框图；
图2是表示接收信号电平检测器109和控制切换电路110的一个电路图的实例；
图3是表示从控制切换电路110输出的、与射频系统101输出的已收信号SR的增益(dB)相关的增益控制调节电压VCTRL的输出特性曲线；
图4是增益控制器111的特性曲线，表示相关于增益控制调节电压VCTRL的可变增益高频放大器的放大电平的衰减量；
图5是表示由本实施例接收的无线选呼信号的结构示意图；
图6是表示本实施例的操作的流程图；
图7是控制切换电路110的另一个实例的详细电路示意图。
参考图1，该射频系统101包括用于对经过天线接收的射频信号进行放大的可变增益高频放大器100。该射频系统101还具有包括用于把该射频信号转换成中频的变频器在内的其它必要的电路。射频系统101输出的已收信号SR由解调器102解调成基带信号。该解调器102用于有选择地解调具有多种不同比特速率的已收信号。其有关说明将在下面1600bps、3200bps和6400bps的三种比特速率实例的情况进行。
已经由解调器102解调的基带信号输出到执行解码和其它信号处理的处理器103。在该基带信号进行解码并由此产生已收数据之后，处理器103把包含在已收数据中的选呼号码和存储在识别号码存储器(ID-ROM)104中的识别号码相比较，从而确定该已收数据是否被编址到当前接收机本身。如果该接收的数据是编址到接收机本身，处理器103将通过接口电路105以告警、液晶显示之类的方式通知用户进入的呼叫，从而在屏幕上显示已收的信息和其它必要的信息。处理器103还执行该无线选呼接收机的接收控制。例如处理器103执行射频系统101的间歇接收操作或电池节省(BS)控制。就是说，射频系统101在接收操作(BS-OFF)期间输出已收的信号SR，并且在(BS-ON)期间不执行接收操作。
比特速率鉴别器107检测来自接收数据同步部分的比特速率信息，由此确定已收数据信息场的比特速率，并随后将其输出到比特速率切换器108。根据处理器103的控制，比特速率切换器108产生比特速率切换信号，用于切换解调器102和控制切换电路110的设置状态。该比特速率切换信号使得解调器102和控制切换电路110被设置到由比特速率鉴别器107所确定的比特速率。
接收信号电平检测器109输入来自射频系统101的已收信号SR并检测已收信号的电平SL，以便将其输出到控制切换电路110。根据来自比特速率切换器108的比特速率切换信号SSW，控制切换电路110执行已收信号电平SL的调节，从而产生增益控制调节电压VCTRL并将其输出到增益控制器111。该增益控制器111具有将参考图4描述的预置控制特性。当增益控制调节电压VCTRL高于一个预定的电压时，该增益控制器111将输出对应于射频系统101的可变增益放大器100的控制特性的衰减控制信号CATT。在本发明中，增益调节控制电压VCTRL不是从接收信号电平检测器109输入而是从控制切换电路110输入。根据增益控制调节电压VCTRL，执行射频系统101的可变增益放大器100的增益控制。
参考图2，接收信号电平检测器109具有对已收信号SR进行放大的放大器电路，并且在该放大器电路的最后级具有限幅放大器。该限幅放大器的输出连接到一支NPN晶体管Q1的基极。而且该NPN晶体管Q1的发射极被接地而集电极通过电阻R0接到电源Vcc以及集电极通过电容C接地。并且该NPN晶体管Q1的集电极是作为接收信号电平检测器109的输出端。
由放大器电路所放大具有已经从射频系统101输出的中频的已收信号SR，并且由此输出到NPN晶体管Q1的基极。在该NPN晶体管Q1中，在集电极电路根据基极电路流动的同时，该集电极电流通过电阻R0和电容C的时间常数进行平滑滤波。所以，流经电阻R0的电流变为反映已收信号SR幅度的DC直流，并且被输出到控制切换电路110作为已收信号电平SL。
控制切换电路110的构成包括NPN晶体管Q2-Q4以及具有不同阻值的电阻R1-R3。NPN晶体管Q2-Q4的发射极被分别接地，而集电极分别通过电阻R1-R3接到接收信号电平检测器109的输出端。NPN晶体管Q2-Q4各个基极输入已经在比特速率切换器108中产生的比特速率切换信号SSW1、SSW2和SSW3。其中，该比特速率切换信号SSW1、SSW2和SSW3分别地对应于1600bps、3200bps和6400bps。根据比特速率切换信号SSW1、SSW2和SSW3,NPN晶体管Q2-Q4之一被强制导通，即变为接通状态。
例如，当已经确定接收信号的比特速率是1600bps时，则从比特速率切换器108输出的比特速率切换信号只有SSW1是高电平而另外两个SSW2和SSW3具有低电平。结果是只有NPN晶体管Q2单独处于导通状态，而其它的两支晶体管处于截止状态。在此情况中，由于接收信号的电平SL是流经NPN晶体管Q2的电阻R1的直流，所以就在电阻R1的两端产生对应于电阻R1阻值的电压，并且该电压被输出到增益控制器111作为增益控制调节电压VCTRL。
类似地，当已经确定接收信号的比特速率是3200bps时，由于从比特速率切换器108输出的比特速率切换信号只有SSW2是高电平而另外两个SSW1和SSW3具有低电平，结果是只有NPN晶体管Q3单独处于导通状态，而其它的两支晶体管处于截止状态。在此情况中，由于接收信号的电平SL是流经NPN晶体管Q3的电阻R2的直流，所以输出对应于电阻R2阻值的电压到增益控制器111作为增益控制调节电压VCTRL。当已经确定接收信号的比特速率是6400bps时，此外，类似地，由于比特速率切换信号只有SSW3是高电平，响应流经NPN晶体管Q4的电阻R3的接地信号电平SL输出对应于其阻值的电压到增益控制器111作为增益控制调节电压VCTRL。
因此，增益控制调节电压VCTRL是通过根据比特速率调节接收信号电平SL获得的。换句话说，控制切换电路110能够根据比特速率切换信号SSW1、SSW2和SSW3，即根据比特速率通过把电阻R1-R3设置到各个适当的数值而输出不同的增益控制调节电压VCTRL。电阻R1-R3的不同的阻值能够因此设置为消除在射频系统101的输出信号中由于比特速率的改变而引起的输出电平的改变。
参考图3，随着接收信号的比特速率以1600bps、3200bps和6400bps的方式增加，该已收电场的灵敏度(即已收信号SR的电平)增加。因此为了总能够执行相同的增益控制而与比特速率的改变无关，就需要根据由示出的曲线A(1600bps)、B(3200bps)和C(6400bps)所指示的比特速率移动增益控制调节电压VCTRL的的特性曲线。换句话说，设置控制切换电路110的电阻R1-R3的各个阻值完全能够得到特性曲线A、B和C。
例如，在发送速率是1600bps的情况中，增益控制调节电压VCTRL是相对于沿着特性曲线A的已收信号SR中的电平变化而产生的，从而执行增益控制。但是，当发送速率变为3200bps时，是沿着特性曲线B作出变化以实现增益控制的。因此，当比特速率被改变时，有可能执行适于改变的比特速率的增益控制。
如图4所示，当增益控制调节电压VCTRL，不低于预定电压VX时，本实施例的增益控制器111执行增益控制，即对于可变增益放大器100的放大衰减控制。换句话说，VCTRL＞=VX的区域是是增益控制器111的工作区域。该电压VX是高于对应于比特速率的各个电场灵敏度起始点。
因此，如图3所示，增益控制器111的操作起始点设置的位置远离各个比特速率的电场灵敏度起始点区域，并且由此根据比特速率移动到点PA、PB和PC。结果是，没有可能出现增益控制将在电场灵敏度起始点的每一个的周边被开始的情况。
此外，即使当比特速率出现改变时，仍然有可能利用图4的相同的特性曲线执行对于RF放大器100的稳定的增益控制。
如图5所示，H小时的周期被分成M组，每一组又被进一步分成一个同步部分和N个数据块。每一组的同步部分包括第一同步部分(SYNC-1)、一个组信息部分和第二同步部分(SYNC-2)。第一同步部分(SYNC-1)在比特速率的开始处被接收并且包括比特速率改变信息。在比特速率改变的情况中，第二同步部分(SYNC-2)被用于建立以改变的比特速率实现的同步。N个数据块被分成地址部分和信息数据部分。在本实施例中，开始的比特速率是1600bps，而第二个同步部分(SYNC-2)由包括在第一同步部分(SYNC-1)中的比特速率改变信息改变成3200bps或6400bps。随后，例如采用在图5中示出的信号格式，详细解释本实施例的操作。
参考图6，当电源开关106接通时(步骤S301)，处理器103把比特速率鉴别器107设置成初始的比特速率(在此是1600bps)(步骤S302)。结果是，比特速率切换器108把解调器102设置成初始的比特速率并且使得仅仅比特速率切换信号SSW1是高电平，从而象前述的那样使得控制切换电路110的NPN晶体管Q2处于接通状态(步骤S303)。所以，根据图3的曲线A执行控制。
在此状态中，处理器103执行间歇接收控制并且等待接收的信号(步骤S304和步骤S305)。即在BS-OFF之时，接收的信号SR从射频系统101输出并且其信号电平被接收信号电平检测器109所检测并且象前述那样用于增益控制。而且，接收的信号SR由解调器102解调成基带信号，输出到处理器103。一旦从解调器102输入了接收的信号(在步骤S305中的是)，首先，从接收信号搜寻第一同步部分(SYNC-1)(步骤S306)。一旦检测到第一同步部分(SYNC-1)(步骤S306)，比特速率鉴别器107即核查在该第一同步部分(SYNC-1)中是否存在比特速率改变信息(步骤S307)。而且，处理器103核查第一同步部分(SYNC-1)之后的组信息(步骤S308)。随后，处理器103确认涉及ID-ROM104的将要接收的该组，并且随后确定在随后的定时应该接收哪一组。
已经由第一同步部分SYNC-1读出的比特速率改变信息被送到比特速率鉴别器107。该比特速率鉴别器107把改变的比特速率输出到比特速率切换器108。结果是，解调器102和控制切换电路110每一个的比特速率被切换到如前所述的被改变的比特速率(步骤S309)。更具体地说，当比特速率被改变为3200bps时，只使得比特速率切换信号SSW2具有高电平，从而使得控制切换电路110只有NPN晶体管Q3处在导通状态(步骤S310)。而且，当比特速率被改变为6400bps时，只使得比特速率切换信号SSW3具有高电平，从而使NPN晶体管Q4处在导通状态(步骤S311)。因此，根据图4的曲线B和C执行增益控制。
一旦根据此方式完成比特速率的切换操作，则利用可变的比特速率搜寻该第二同步部分SYNC-2(步骤S312)。当发现该第二同步部分SYNC-2时(步骤S312中的是)，则执行接收处理(步骤S313)并且流程返回到步骤S302。而且每当该第二同步部分SYNC-2没有被找到时(步骤S312中的否)，则流程也是返回到步骤S302，把比特速率鉴别器107设置为初始的比特速率。所以，根据与在先接收的组信息一致的信息，射频系统101被接通，使之处于(BS-OFF)状态，从而再次执行接收操作。
在步骤S309中已经确定没有比特速率改变出现的情况中，将保持初始的1600bps的比特速率，并且使用该比特速率搜寻第二同步部分SYNC-2(步骤S314)。当第二同步部分SYNC-2被检测时，执行接收处理(步骤S315)并且流程返回到步骤S304，其中该处理器103进入到对于下一组信号的接收的等待状态。而且，在没有发现该第二同步部分SYNC-2的情况中，流程也是返回到步骤S304，也是类似地进入到等待状态。
参考图7，控制切换电路110可以具有另一种电路构型，它包括NPN晶体管Q5和Q6，而电阻R4和R5具有不同的电阻值。由于其基本电路的构型与图2的相同，所以其描述被省略。
其中，通过两个比特速率切换信号SSW4和SSW5的组合，比特速率切换器108依次鉴别三个比特速率(1600bps,3200bps,6400bps)。就是说，当已经确定已收信号的比特速率是1600bps时，比特速率切换信号SSW4和SSW5都被置为高电平，从而使得NPN晶体管Q5和Q6都处在导通状态。当接收信号的比特速率是3200bps和6400bps时，只有比特速率切换信号SSW4和只有SSW5是高电平。通过以这种方式的连接，还可能实现和图2的电路结构达到的相似的效果。
如同上面详细解释的那样，根据本发明的增益控制的电路和方法使得有可能改变对应于比特速率而开始进行增益控制操作的接收信号的电平。为此原因，不论比特速率是否为高速率，都能够得到最优的增益控制。而且，由于不必要提供用于每一个比特速率的衰减器，所以本发明在降低接收机装置的大小和重量上有益。

Claims (14)

1．在具有用于放大包括多个预定发送速率的至少之一的射频信号的可变增益放大器的无线接收机中，一种增益控制方法包括下列步骤：
a)从可变增益放大器放大的接收信号中检测已收信号的电平；和
b)确定已收信号的发送速率；
其特征在于步骤
c)根据以接收信号电平和接收信号的发送速率为基础产生的增益控制调节信号控制该可变增益放大器的增益。
2．根据权利要求1的增益控制方法，其中的步骤c)包括有步骤：
c-1)根据接收信号的发送速率改变接收信号的电平，以便产生增益控制调节信号；和
c-2)根据增益控制调节信号控制该可变增益放大器的增益。
3．根据权利要求2的增益控制方法，其中步骤c-1泡括步骤：
根据接收信号的发送速率确定改变量，以便抵消由于发送速率的改变所引起的接收信号电平的改变；和
以该改变量改变接收信号的电平来产生增益控制调节信号。
4．根据权利要求2或3的增益控制方法，其中的步骤c-2)中，当增益控制调节信号的电平是高于一个预定的电平时，该可变增益放大器的增益被控制而与发送速率无关。
5．根据权利要求2的增益控制方法，其中的步骤c-1)泡括步骤：
根据接收信号的发送速率选择多个增益控制特性之一，该增益控制特性分别地对应于预定的发送速率；和
根据所选择的增益控制特性改变接收信号电平以便产生增益控制调节信号。
6．根据权利要求5的增益控制方法，其中的增益控制特性的确定是使得由于每一个发送速率所引起的接收信号的改变被抵消。
7．根据权利要求5或6的增益控制方法，其中的步骤c-2)中，当增益控制调节信号的电平是高于一个预定的电平时，该可变增益放大器的增益被控制而与发送速率无关。
8．一种用于控制放大具有在无线接收机中提供的多个预定发送速率的至少之一的射频信号的可变增益放大器的增益控制电路，包括：
检测器，用于从可变增益放大器放大的接收信号中检测已收信号的电平；和
鉴别器，用于在发送速率之间进行鉴别，以确定已收信号的发送速率；
其特征在于
控制器，根据以接收信号电平和接收信号的发送速率为基础产生的增益控制调节信号控制该可变增益放大器的增益。
9．根据权利要求8的增益控制电路，其中的控制装置包括：
增益控制调节器，根据接收信号的发送速率改变接收信号的电平，以便产生增益控制调节信号；和
增益控制器，根据增益控制调节信号控制该可变增益放大器的增益。
10．根据权利要求9的增益控制电路，其中的增益控制调节器包括：
确定器，根据接收信号的发送速率确定改变量，以便抵消由于发送速率的改变所引起的接收信号电平的改变；和
电平改变器，以该改变量改变接收信号的电平来产生增益控制调节信号。
11．根据权利要求9或10的增益控制电路，当增益控制调节信号的电平是高于一个预定的电平时，其中的增益控制器控制该可变增益放大器的增益而与发送速率无关。
12．根据权利要求9的增益控制电路，其中的增益调节器包括：
选择器，根据接收信号的发送速率选择多个增益控制特性之一，该增益控制特性分别地对应于预定的发送速率；和
电平改变器，根据所选择的增益控制特性改变接收信号电平以便产生增益控制调节信号。
13．根据权利要求12的增益控制电路，其中的增益控制特性的确定是使得由于每一个发送速率所引起的接收信号的改变被抵消。
14．根据权利要求12或13的增益控制电路，当增益控制调节信号的电平是高于一个预定的电平时，其中的增益控制器控制该可变增益放大器的增益而与发送速率无关。
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