CN1266551A - 无线电接收机与其增益控制放大器 - Google Patents

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Abstract

一种用于选择呼叫系统的增益控制无线电接收机包括:一个多级增益控制RF放大器(44)用以接收输入信号,一个测量电路(42),用于测量所要的被下变频信号的电平。该多级增益控制放大器(44)包括:一个输入终端(RIP,RIN),多个N增益级(76A至76E),其中N是至少为2的一个整数,其输出连到一个公共输出级(82)。N增益级的第1级(76A)连到所述的输入终端(RIP,RIN),(N－1)级电容梯形衰减器(86)的输入连到输入终端,其输出分别连到第2至第N增益级(76B至76E)中每一级的输入。该测量电路(42)有一个电平控制输出(45),用于接通增益级中所选的一级,由此提供一个已放大信号至公共输出级供下变频和解调。

Description

无线电接收机与其增益控制放大器
技术领域
本发明涉及无线电接收机，尤其是在无线电接收机中使用的增益控制放大器。无线电接收机或增益控制放大器可由分立元件或集成电路做成。采用集成形式、可将无线电接收机及增益控制放大器用于电池供电的通信设备，例如数字寻呼机以及蜂窝/无绳电话中。
背景技术
为描述方便起见，本发明将参考一种在数字寻呼机中使用的集成接收机来描述。
通常在如数字寻呼机这样一些应用中用的低功率接收机不装入自动增益控制(AGC)。然而，存在这样一些情况，如在接收机RF带宽内的邻近信道上有许多非常高功率的发射机的环境中接收信号时，接收机电路可能被饱和。当所要的信号幅度足够高时，为了使RF增益降低，AGC提供一种将接收到的输入信号降低到可以管理的水平的装置，这是基于这样的事实，即由大的干扰引起的不要的产物按平方或立方规律降低，而所要的信号线性下降。由提供AGC给一个无线电接收机的输入级以衰减过分大的输入RF信号的一分欧洲专利说明书EP-A-0795967可知，这种已知的解决办法需要一个PIN二极管，这是不容易集成的。
本发明的公开内容
本发明的目的是在一个低功率无线电接收机中提供可集成的AGC系统。
依据本发明的一个方面，在此提供一种接收机，包括：用于接收输入信号的装置；连到所述的接收装置的多级增益控制RF放大器；用于将被放大的信号下变频的装置；测量所要信号的电平的装置；以及将所述的信号解调的装置，其特征在于：该多级增益控制放大器包括输入终端，多个N增益级，其中N是至少为2的整数，其输出被连接到一个公共输出上，该N增益级的第一级被连到所述的输入终端，(N-1)级电容梯形衰减器的一个输入连到输入终端，其输出分别被连接到第二至第N增益级中每一级的输入；在所述的测量装置中有一个电平控制输出，用于切换到增益级中被选的一级上。
依据本发明的第二方面，在此提供一种增益控制放大器，包括：一个输入终端；多个N增益级，其中N是至少为2的一个整数，其输出被连到一个公共输出上，N增益级的第一级被连接到所述的输入终端；(N-1)级电容梯形衰减器的一个输入连到输入终端，和其输出被分别连到第二至第N增益级中每一级的输入；和切换装置，响应外部信号用于切换到增益级中所选的一级上。
依据本发明制作的接收机或放大器可制成为集成电路而不需要任何外部的AGC元件。
当在增益降低状态中工作时，多级，增益控制放大器具有高线性度及低增益，然而当AGC不工作时具有低噪声，高增益。
如希望的话，增益级的增益可以是相同的或者它们可以是不同的，这要视应用而定。电容梯形衰减器级中每级的衰减可以是相同的或者可以不同，这也取决于应用。
使用电容梯形衰减器的一个优点是它基本上是一种多频带设备，虽然它总的电抗将随频率而改变，但相对电抗率是保持不变的。
附图简述
本发明通过举例的方法参考附图进行描述，其中：
图1是一种选择呼叫系统的方框简图，包括一个主站和许多副站；
图2是用于副站中的一种无线电接收机的方框简图；和
图3是用于图2所示的无线电接收机中的一种RF放大器的实施方案的方框简图。
在这些图中同样的标号用来表明相应的特征。
实现本发明的方法
参照图1，选择呼叫系统包括一个主站10，该主站包括一个系统控制器，被依据一个适当的协议编程来操纵本系统，在单向寻呼系统的情况下此协议可以是POCSAG，否则为CCIR无线电寻呼码No.1。
提供许多副站12，这些站能够相对于主站10漫游。副站12典型情况下包括一个接收机14，有一个天线16用于检测来自主站10的发送信号。解码器18被连到接收机14的输出并连到微控制器20。可供选择的是解码器18可被略去，解码功能在微控制器20中由软件实现，微控制器20按照存贮在只读存贮器(ROM)22中的程序工作，告示设备包括发光二极管24，声音传感器26和/或振动器马达28都被连接到微控制器20上。假定，副站12是一个消息寻呼机，其中输入消息被存贮在随机存取存贮器(RAM)30中，由使用者通过激活键板32的键来恢复并由驱动器34提供在LCD面板36上显示。通过一方面连到微控制器20另一方面连到接收机14的功率控制器38使电池节省很有效。
既然POCSAG寻呼协议是众所周知的，说一下可能够了，到副站的寻呼机消息是在八个时间帧之一被发送的，它们合起来组成以同步码字开始的批。每个寻呼机被分配在8个时间帧之一，这样只需要给接收同步码字供给能量并且在其帧的持续时间内。在其余时间内，可以处于功率降低或休眠模式，其中接收机，或许某些微控制器功能被断开。
在图2中所示的接收机14包括一个超外差级，连到零IF级，更具体而言，一个输入匹配网络40被连到天线16，提供最佳功率/噪声匹配。一种以下将参考图3作描述的自动增益控制RF放大器44被连到输入匹配网络40。
带通滤波器48被连到RF放大器44的输出，由此的输出被连到超外差下变频级50。级50包括一个混频器51，其输入连到带通滤波器48的输出以及本地振荡器52，其输出连到另一个带通滤波器54用于选择IF信号。IF信号被供给零IF级的信号分离器56，包括由混频器58，60组成的正交相关通道，每个混频器的一个输入连到信号分离器56，第二输入用于由本地振荡器62驱动的本地振荡器信号，施加到混频器60的本地振荡器信号的相位在移相器64中被移了90度。低通滤波器66，68分别在混频器58，60的输出上选择混合的零IF产物，由此在所要信号带宽外提供对所有不要的信号的最大选择性(或者鉴频)。所选的混频产物被供给解调器70，在输出72上供给用于解码的信号。用于测量所要信号电平的测量级42的输入被连到低通滤波器66，68和解调器70之间的信号通路、测量级有一个控制输出45，连到RF放大器44的电平控制输入46。
图3示出多级增益控制RF放大器44，由1.0V的稳定电源线74供电工作，放大器44作为一个集成电路被制作。
放大器44包括N个，其中N＝5，差分输入放大器级76A至76E，每个差分放大器级的结构是相同的，所以为了描述方便起见，只描述级76A，但在其它级76B至76E中相应的元件将由各自的字母后缀来识别。
差分输入放大器级76A包括发射极耦合NPN晶体管78A，79A以及还有一个集电极一基极被互联构成一个电压源的NPN晶体管80A。晶体管78A，79A和80A的发射极被耦合到地：晶体管78A，79A的基极被连到各自的信号输入RIP和PIN。晶体管78A，79A的基极偏置电流是通过晶体管80A的基极的各自的10KΩ电阻RIA，RIB来得到。晶体管78A，79A的集电极被连到对所有级76A至76E公共的输出级82上，开关84A至84E被示意性的示于晶体管80A至80E中每一个的发射极电路中。在输入46上的控制信号将影响偏置电流的dc切换，因此在任何时候只有一个输入级是有效的。
电容梯形衰减器86被连到差分输入放大器级76B至76E的输入级。电容梯形衰减器86包括分别与输入RIP和PIN串联的电容C1B至C1E和C2B至C2E。电容C1B，C1C，C1D和C1E的结合点J1B至J1E分别被连到晶体管79B至79E的基极。电容C2B，C2C，C2D和C2E的结合点J2B至J2E分别被连至晶体管78B至78E的基极。电容C3B至C3E分别将结合点对J1B，J2B；J1C，J2C；J1D，J2D和J1E，J2E互联，由电容梯形加上的输入电容电抗在输入匹配网络40(图2)的设计中被补偿。
电容分配器的步距是根据设计要求选取的，可以是均匀的或非均匀的，例如，按预先规定的进程变化，典型的均匀值步距是6至8dB的量级。在一种最多6个输入级和最高达930MHZ频率工作的实施方案中，电容C1B至C1E的值是2PF的量级，电容C3B至C3E是1PF的量级，电容梯形衰减器86的特点是不管其实际电抗随频率改变，相对电抗比率是保持不变的。
第一差分输入放大器级76A在其前面没有误减器部分，因此能够在最低噪声数值和最大增益下工作，第二级76B由第一衰减器保护，这就是电容C1B，C2B，C3B，其噪声数值随衰减因数增加，其增益以相应的数量下降。
第三级76c由第一和第二衰减器保护，这分别是电容C1B，C2B，C3B以及C1C，C2C，C3C，以此类推。因为级76B至76E由无源网络保持，当它们由衰减器良好保护时，就有可能降低后面各级的功率消耗。
有关的放大器电流和衰减器步距大小的各种组合可被选择，放大器级76A至76E可包括任何适当的放大器配置的增益单元并可以任何适当的技术，包括FET和MOS，来制作，并且，增益单元可采用非平衡电容梯形衰减器86成为非平衡的。
图3中所示的RF放大器可用在任何适当的应用场合。
通过阅读本公开内容，对于本领域的技术人员来说作些其它的修改将是明显的，这样一些修改可包括在接收机，RF放大器及元部件的设计，制造和使用中已知的其它特点，可被用来代替或者增加在此已描述过的特征。
工业可用性
一种增益控制RF放大器用于许多应用场合，尤其是但非排它性地应用在用于远程通信的接收机和消息联系的应用中。

Claims (9)

1.一种接收机，包括用于接收输入信号的装置，连到所述的接收装置的多级增益控制RF放大器，用于对被放大的信号下变频的装置，用于测量所要信号的电平的装置，对所述的信号解调的装置，其特征在于：该多级增益控制放大器包括一个输入终端，多个N增益级，其中N是至少为2的一个整数，各个增益级的输出连到一个公共的输出上，N增益级的第一级被连到所述的输入终端，(N-1)级电容梯形衰减器的一个输入连到输入终端上，各个输出分别被连到第二至第N增益级中每一级的输入；所述的测量装置有一个电平控制输出，用于切换到增益级中所选的一级上。
2.根据权利要求1的接收机，其特征在于所述的增益级的增益基本上是相同的。
3.根据权利要求1或2的接收机，其特征在于电容梯形衰减器级中每一级的衰减基本上是相同的。
4.根据权利要求1至3的任一项的接收机，其特征在于电容梯形衰减器是一种宽带设备。
5.根据权利要求1至4的任一项的接收机，其特征在于每个所述的增益级包括一个差分输入放大器及一个基极偏置电流供电电路，其中测量装置的控制输出用来按需要接通与断开基极偏置电流电源。
6.一种增益控制放大器，包括：一个输入终端，多个N增益级，其中N是至少为2的一个整数，各个输出被连到一个公共输出上，N增益级的第一级被连到所述的输入终端，(N-1)级电容梯形衰减器的一个输入连到输入终端，其输出分别连到第二至第N增益级中每一级的输入，切换装置，对外部信号作出响应接通增益级中被选的一级。
7.根据权利要求6的放大器，其特征在于每个所述的增益级包括一个差分输入放大器和一个基极偏置电流供电电路，其中切换装置按需要将基极偏置电流电源接通与断开。
8.一种集成增益控制放大器，包括：一个输入终端，多个N增益级，其中N是至少为2的一个整数，其输出连到一个公共的输出上，N增益级的第一级被连到所述的输入终端，(N-1)级电容梯形衰减器的一个输入连到输入终端，其输出分别连到第二至第N增益级中每一级的输入，切换装置，对一个增益控制信号作出响应以接通增益级中所选的一级。
9.根据权利要求8的集成放大器，其特征在于每个所述的增益级包括一个差分输入放大器和一个基极偏置电流供电电路，其中切换装置按需要接通与断开基极偏置电流电源。
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