CN1330452A - 模拟前端 - Google Patents

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Abstract

一种例如在通信设备的接收机中使用的模拟前端,包括连接模/数变换器(4)的上游的多个模拟部件(1－3)。为了精确地控制单个模拟部件(1－3)的驱动电平,模/数变换器(4)的输入可以通过转接装置(8)任意连接到模拟部件(1－3)的任意一个部件的输出并且用于各个模拟部件(1－3)的驱动电平控制信号可以由数字控制装置(5)通过估计接着由模/数变换器(4)提供的采样值产生。

Description

模拟前端
本发明涉及一种模拟前端，它具有模拟输入信号馈入的多个模拟部件，具有连接模拟部件的下游的一个模/数变换器，用于将由模拟部件处理的模拟输入信号变换为数字输出信号，还具一个控制装置，用于控制模拟部件的驱动电平。
象这样的模拟前端例如用于电信接收机中，包括被安排在模/数变换器的上游的各种模拟部件。将在馈入到模/数变换器之前由该模拟部件处理用于采样和数字化的模拟接收信号提供给例如可以是放大器或滤波器的模拟部件。
模拟前端的精确驱动电平控制已经是非常重要的并且由于下面的原因在将来会变得更加重要。
随着集成电路的结构宽度变得越来越小，用于这些集成电路的钟频持续上升。这产生了模拟部件越来越多地受到来自位于各个集成电路和设计在恰好临近地区的集成电路的数字部件的干扰的后果。因此可以预期由噪声引起的干扰后果将变得越来越显著。相反，到模拟部件的电源电压将随着结构宽度变小而降低。使得增多的噪声分量和减少的电源电压之间的差距将减小。减小的结构宽度使数字部件变得越来越小。因为模拟部件不能以同样的方式在尺寸上减小，所以它们的重要性增加了。基于这个原因，以最佳方式控制模拟部件的驱动电平是重要的以便保持实现损耗尽可能地低，
迄今，所谓的峰值检测器已经用于控制不直接位于模/数变换器的上游的模拟部件的驱动电平。无论该模拟信号何时超过一个特定的阈值，这种超越会由该峰值检测器察觉。如果在一个特定的时间间隔内由峰值检测器检测到的峰值数超过一个特定的极限值则该模拟部件的驱动电平减小。另一方面，如果由峰值检测器检测到的峰值数目过少，则该模拟部件的驱动电平增加。
但是，控制模拟前端和/或使用峰值检测器的相应模拟部件的驱动电平伴随着许多问题。
首先模拟前端的主要线性性质和由限幅引起的信号失真之间的区域是流动的。也就是说存在模拟信号在模拟部件的所有上游无失真、较少失真、严重失真或非常严重失真的区域。但是，利用前面描述的峰值检测器，只能询问或监视这些阈值之一。但是，这个阈值作为模拟输入信号的幅度直方图的功能不得不改变以便能够以最佳方式控制模拟前端的驱动电平。但是，当利用卫星帮助接收数字电视信号时，纯QPSK(“正交相移键控”)信号，例如，与SCPC(“信号每信道单载波”)信号有相当大程度的不同。
如上所述峰值检测器登记在模拟前端的模拟信号失真为较大或较小程度的区域中的预定信号的幅度超越。当然，这种超越可能发生得很少使得模拟信号的全部失真足够小。峰值检测器应该关于模/数变换器的时钟，大约每10000个采样数量级触发一次，使得在每种情况下，在每10000个采样值之后执行模拟部件的驱动电平控制。但是，这意味着测量周期变得非常长并且测量的差异相当高。
因此该发明是基于提出模拟前端的目的，在模拟前端中以少量的追加支出就可以执行模拟部件，特别是不直接位于模/数变换器的上游的模拟部件的更精确的驱动电平控制。
此目的根据该发明利用具有这样的特征的模拟前端实现。即，提供转接装置用于将模/数变换器的输入任意连接到模拟部件的输出，并且以通过估计模/数变换器的数字输出信号这种方式配置控制装置，它产生用于模拟部件的驱动电平控制信号。从属权利要求描述本明的各种优选和有利的实施例。
在根据本发明的解决方法中，利用了通常以集成电路形式体现的模拟前端通过模/数变换器已经具有用于确定振幅的非常精确的测量仪器的事实。模/数变换器可以任选地连接每一级的下游，即模拟前端的每个模拟部件的下游以便测量处于该模拟信号电平的不同变换位置的模拟信号电平。连续估计模/数变换器的输出信号以便产生用于各个模拟部件的驱动电平控制信号。
模/数变换器的每个采样值在模拟前端的电平重调阶段可以用于这个目的，因为在这个阶段，接收的模拟信号的内容不产生影响，从而模拟前端，和因此的模拟接收信号可以很快和精确地设置。另一方面，在正在进行的操作阶段，接收信号的内容很重要。然而，必须监视模拟前端的信号电平因为接收条件可以在任意时间改变一例如，由于在接通或切断的各个接收机中的相邻信道的结果。为此在正进行的操作过程中，优选地只有模/数变换器的每个第k个采样值用于检查位于不同转接点的模拟前端的驱动电平控制。由于这个测量不能用于数字输出信号的采样值可以通过模/数变换器的相邻采样值的插值确定。
根据该发明的模拟前端因此可以用于可靠和精确地控制每个单独模拟部件的驱动电平。可能确定该模拟前端的每个点的模拟输入信号的柱状图以便能够保证可以改变振幅电平响应模拟输入信号的模拟部件的相应驱动电平控制。不必须使用峰值检测器。如果没有关于峰值执行控制而宁可说是，例如关于输入信号的差异执行控制，则控制或驱动电平控制可以反映得更快因为现在每个第k采样值而不是每个第10000个采样值，包含必须用于驱动电平控制的幅值信息。
该发明在原理上适于任意设计的任意模拟前端的精确驱动电平控制。但是，本发明特别适于在电信应用的接收机中使用的模拟前端，例如电缆调制解调器。
下面将参照附图利用优选的示意实施例详细说明该发明。
这里，唯一的图以方框电路图的形式示出根据该发明的模拟前端的结构。
模拟前端接收模拟信号x(t)，该信号馈入具有多个模拟部件的信号处理路径。在说明性的示例实施例中，模拟输信号x(t)在这个信号处理路径中，在经转换开关8馈入模/数变换器4之前，通过放大器1，抗混淆滤波器2和另一个放大器3用于采样和数字化
模/数变换器4可以通过转换开关8连接到这个信号处理路径的任意部件。特别是，模/数变换器4可以利用转换开关8连接该模拟前端的任意单个模拟部件1-3的下游，该模拟前端改变幅值电平响应该模拟输入信号。连接到模/数变换器4的输出是数字逻辑电路5，该电路估计由模/数变换器提供的采样值以便产生用于单独的模拟部件1-3的驱动电平控制信号。
在模拟前端的电平重新调整阶段，模拟接收的信号x(t)的内容不产生影响。在这个阶段中，数字逻辑电路5因此可以使用该模/数变换器4的任意采样值以便产生一个驱动电平控制信号。为此，转换开关8由数字逻辑电路5交替变换为所示的不同位置使得模拟接收信号x(t)的电平在通过模/数变换器4的模拟前端的不同变换位置，并且由模/数变换器4提供的采样值由数字逻辑电路5估计以便产生相应的驱动电平控制信号。
相反，在正在进行的操作阶段，模拟接收信号x(t)的内容具有重要影响。然而，使得模拟前端的单个模拟部件1-3的驱动电平也可以在这个阶段控制，只有模/数变换器4的第k个采样值在这个阶段估计以便检查处于不同变换位置的模拟前端的驱动电平控制。检查分别需要的变换位置通过数字逻辑电路5，依次通过转换开关8连接到模/数变换器4的输入。
但是，在这个过程中，问题在于用于驱动电平控制的模/数变换器4的采样值不适用于数字输出信号y(t)。但是，因此不能用于数字输出信号y(t)的采样值可以由相邻采样值的插值计算出。为此，执行上述插值的数字滤波器6，耦合到模/数变换器4的输出。而且均衡数字滤波器6的群延迟时间的n级数字延迟电路7，耦合到模/数变换器4的输出端。数字滤波器6和延迟电路7的输出通过另一个开关9连接到模拟前端的输出端。开关9以这种方式由数字逻辑电路5驱动，从而在正常的操作中，模拟前端的输出经过数字延迟电路7连接到模/数变换器4的输出，而在驱动电平控制方式中，模拟前端的输出通过数字滤波器6连接到模/数变换器4的输出以便输出一个用于数字输出信号y(t)的插值采样值数字输出信号y(t)因此可以在模拟前端的输出端连续记录。
数字滤波器6例如可以具有拥有传输函数z-4的数字延迟电路7，传输函数为：H(z)＝-1＋9*z-1－24*z-2＋40*z-3＋40*z-5－24*z-6＋9*z-7－z-9。

Claims (12)

1.模拟前端，具有模拟输入信号(x(t))馈入的多个模拟部件(1-3)，具有连接模拟部件(1-3)的下游的一模/数变换器(4)，用于将由模拟部件(1-3)处理的模拟输入信号(x(t))变换为数字输出信号(y(t))，还具有一个控制装置(5)，用于控制模拟部件(1-3)的驱动电平，其特征在于，提供转接装置(8)用于将模/数变换器(4)的输入任意连接到模拟部件(1-3)的输出，并且特征在于以通过估计模/数变换器(4)的数字输出信号这种方式配置控制装置(5)，它产生用于模拟部件(1-3)的驱动电平控制信号。
2.根据权利要求1所述的模拟前端，其特征在于，控制装置(5)以这样一种方式配置，即它产生一个用于转接装置(8)的控制信号以便将模/数变换器(4)的输入连接到模拟部件(1-3)之一的输出。
3.根据权利要求2所述的模拟前端，其特征在于，通过估计模/数变换器(4)的数字输出信号这种方式配置控制装置(5)，它产生用于模拟部件(1-3)的驱动电平控制信号，模拟部件(1-3)的输出经过转接装置(8)连接到模/数变换器(4)的输入
4.根据前面权利要求之一所述的模拟前端，其特征在于，控制装置(5)以这种方式配置，即在模拟前端的电平重调阶段过程中，它估计模/数变换器(4)的数字输出信号的每个采样值以便产生用于模拟部件(1-3)的驱动电平控制信号。
5.根据前面权利要求之一所述的模拟前端，其特征在于，控制装置(5)以这种方式配置，即在模拟前端的正常操作过程中，它估计模/数变换器(4)的数字输出信号的每个第k采样值以便产生用于模拟部件(1-3)的驱动电平控制信号。
6.根据权利要求5所述的模拟前端，其特征在于，模/数变换器的输出，利用与数字输出信号(y(k))的第k采样值相邻的采样值的插值，提供相应于模拟输入信号(x(t))的所述采样值给用于确定数字输出信号(y(k))的第k采样值的数字插值装置(6)。
7.根据权利要求6所述的模拟前端，其特征在于，插值装置以数字滤波器(6)的形式体现。
8.根据权利要求5-7之一所述的模拟前端，其特征在于，提供一个另外的转接装置(9)用于在模/数变换器(4)的数字输出信号和数字插值设备(6)的数字输出信号之间转接，控制装置(5)以这种方式配置，即在模拟前端正常操作的过程中，它转接另外的转接装置(9)，用于将模/数变换器(4)的每个第k采样值的转接到数字插值装置(6)的输出，和用于将模/数变换器(4)的其它采样值转接到模/数变换器(4)的输出，它能够在另外的转接装置(9)的输出分接相应于模拟输入信号(x(t))的数字输出信号(y(t))。
9.根据权利要求8所述的模拟前端，其特征在于，另外的转接装置(9)的输入端连接到数字插值装置(6)的输出端，而另外的转接装置(9)通过数字延迟电路(7)的另一个输入端连接到模/数变换器(4)的输出，提供数字延迟电路(7)用于均衡数字插值装置(6)的群延迟时间。
10.根据前面权利要求之一所述的模拟前端，其特征在于，以数字逻辑电路的形式配置控制装置(5)。
11.根据前面权利要求之一所述的模拟前端，其特征在于，可以由控制装置(5)的驱动电平控制信号启动的模拟部件(1-3)改变电平和/或幅值响应模拟输入信号。
12.根据权利要求11所述的模拟前端，其特征在于，模拟部件至少包括一个驱动电平可以被控制的放大器(1，3)，和/或至少一个模拟滤波器(2)。
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