CN1478327A - 接收机 - Google Patents
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Abstract
依据本发明的接收机,包括:对接收的高频信号进行频率变换且输出基带信号的混频部(9);放大基带信号的放大部(10);设于混频部(9)和上述放大部(10)之间的负载电阻(21、22);以及通过改变所述负载电阻的电阻值来控制输入所述放大部(10)的基带信号的信号电平的控制部(3),从而,以简单的结构且简单的控制,达到扩大接收机的线性范围的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于移动电话等的移动通信无线收发机的接收机,其接收特性限制在线性范围内。
背景技术
对于移动电话等,与基站进行通信的移动通信无线收发机,为了适当地进行通信控制及向用户显示,有必要测量从基站接收的电波的强度。因此,在这种用于移动通信无线收发机的接收机中,为了掌握接收输入功率电平,一直以来都进行接收电场强度的(RSSI)的检测。图7是表示包含传统的接收机的移动电话的方框图。图中,1是天线,2是通过天线1收发的无线信号的无线部,3是进行基带信号的处理、使用天线1及无线部2进行无线通信的控制、以及进行后述的可变增益放大器10的增益控制的控制部。无线部2由天线共用器4、与此天线共用器4相连接的接收部5及发送部7、以及向接收部5和发送部7提供本地振荡信号的合成器6所构成。而且,接收部5由放大从天线共用器4输入的接收信号的低噪声放大器(LNA)8、高频滤波器11、将接收信号和来自合成器6的本地振荡信号混合并输出基带信号的混频器(MIX)9、滤波器12、以及可变增益放大器(AGC放大器)10所构成。
下面说明其操作。经由天线1接收的无线信号,通过天线共用器4输入接收部5。接收部5中,经LNA8放大,经高频滤波器11滤波后,于MIX9中与来自合成器6的本地振荡信号相混合,成为基带信号。再由滤波器12滤波并输入AGC放大器10。AGC放大器10通过控制部3进行增益控制,使其输出信号成为预定的一定值。控制部3由此增益控制值检测出所接收的无线信号的接收电场强度。
在此,若所接收的信号的接收输入功率电平大的场合,接收部5的特别是在后级,AGC放大器10中将发生饱和,其控制部3中进行的接收电场强度(RSSI)检测的线性变坏。因此,当接收输入功率电平较大时,把LNA8的电源或MIX9为无源元件时的电源断开,以调低接收部5的后级输入的信号电平。
或者,如图8所示,设置直通LNA8的通路13和开关14,平时把开关断开,当接收输入功率电平偏大时,把开关合上,以降低LAN8的增益。
但是,前者的情况下,LAN8和MIX9,由于在电源断开时的增益、频率特性、以及温度特性的个体差异大,而且,LNA8对应于电源导通/断开的阻抗不同,其按每个个体的修正复杂且困难。而在后者的情况下,因设计通路13,使LNA8的输入部中产生损耗,LNA8的噪声系数变坏。结果,接收部5的接收灵敏度下降。而且,切换开关14时,由于通路被切换,产生相位的不连续,有所谓的接收特性恶化的问题。
发明内容
本发明的接收机包括:频率变换所接收的高频信号并输出基带信号的混频部;放大基带信号的放大部;设于混频部和放大部之间的负载电阻;以及通过改变负载电阻的电阻值来控制输入放大部的基带信号的信号电平的控制部,因而可以以简单的结构且简单的控制来扩大接收机的线性范围。
而且,本发明的接收机还备有检测所接收的高频信号电平的高频信号电平检测部,当信号电平超过预定的阈值时,控制部通过改变负载电阻的电阻值来调低输入到放大部的基带信号的信号电平,因而,可以以简单的构成和简单的控制,可扩大接收机的线性范围。
另外,本发明的接收机,其控制部具有预定的第一阈值和小于第一阈值的第二阈值,当高频信号的信号电平大于第一阈值时,通过改变负载电阻的电阻值来调低输入放大部的基带信号的信号电平;当高频信号的信号电平小于第二阈值时,通过改变负载电阻的电阻值来提高输入放大部的基带信号的信号电平,从而可避免过度控制,达到稳定控制。
另外,本发明的接收机,还设有检测输入放大部的基带信号的信号电平的基带信号电平检测部,当基带信号电平检测部的检测电平大于预定的阈值时,控制部通过改变负载电阻的电阻来降低输入信号电平,因而可以进行高精度的控制。
另外,本发明的接收机,控制部设有预定的第一阈值和小于该第一阈值的第二阈值,当基带信号电平检测部的检测电平大于第一阈值时,通过改变负载电阻的电阻值来降低输入放大部的基带信号的信号电平,当输入信号电平小于第二阈值时,通过改变负载电阻的电阻值来提高输入放大部的基带信号的信号电平,因而可以进行高精度的稳定控制。
而且,本发明的接收机包括:频率变换所接收的高频信号并输出基带信号的混频部;放大基带信号的可变增益放大部;控制可变增益放大器的增益使其输出成为一定的增益控制部;当增益控制部所控制的可变增益放大部的增益值小于预定的阈值时,控制降低输入可变增益放大部的基带信号的信号电平的控制部,因而可以以简单的构成且更简单的控制来扩大接收机的线性范围,同时能够进行高精度的控制。
最后,本发明的接收机,控制部设有预定的第一阈值和小于该第一阈值的第二阈值,当可变增益放大部的增益超过第一阈值时,通过控制提高输入可变增益放大部的基带信号的信号电平,当可变增益放大部的增益小于第二阈值时,控制降低基带信号的信号电平,因而可以进行高精度的稳定控制。
附图说明
图1是本发明实施例1的移动电话的功能方框图。
图2是本发明实施例1的移动无线收发机的接收输入功率电平和AGC放大器输入电平的关系示意图。
图3是本发明实施例1的移动无线收发机的接收输入功率电平和AGC放大器输入电平的关系示意图。
图4是本发明实施例1的移动无线收发机的接收部的结构的示意图。
图5是本发明实施例2的移动无线收发机的接收输入功率电平和AGC放大器输入电平的关系示意图。
图6是本发明实施例3的移动无线收发机的接收输入功率电平和AGC放大器设定增益的关系示意图。
图7是传统的移动电话的方框图。
图8是传统的移动电话的接收部的构成例的示图。
具体实施方式
下面,为更详细说明本发明,参照附图说明本发明的最佳实施例。
实施例1
以下,参照附图说明本发明的实施例1。图1为含有本发明的接收机的直接变换方式的无线装置,例如移动体通信的移动电话的功能方框图。在此,所谓的直接变换方式是指,从接收信号到基带信号的中间不介入中间频率而直接变换的接收方式。
图中,1是天线,2是通过天线1进行无线信号的收发的无线部,3是进行基带信号的处理及无线部2的控制的控制部。
无线部2由天线共用器4、与此天线共用器4相连接的接收部5与发送部7、以及合成器6所构成,其中合成器6含有本地振荡器20,并向接收部5和发送部7提供本地振荡信号。而接收部5是由放大从天线共用器4输入的接收信号的低噪声放大器(LNA)8、高频滤波器11、混频器(MIX)9、滤波器12、以及可变增益放大器(AGC放大器)10所构成。MIX9通过将接收信号和来自本地振荡器20的本地振荡信号混合来进行变换频率并输出基带信号。然后,其输出端连接有电阻值为RL1的负载电阻21和与之并联连接的电阻值为RL2的负载电阻22以及与负载电阻22串联连接的开关23,开关23通过来自控制部3的控制信号24来切换成导通/断开。
并且,控制部3由A/D变换来自AGC放大器10的输出的A/D变换器15、接收数据处理部16、控制信号处理部17、运算部18、以及存储器19所构成。控制信号处理部17,输出控制其增益而使AGC放大器10的输出达至预定的一定值的控制信号25和上述的控制信号24。
下面说明其操作。经由天线1接收从基站发送来的电波,将接收的高频信号通过天线共用器4输入接收部5。接收部5中,经LNA8放大和高频滤波器11滤波后,输入MIX9。在MIX9中,与来自本地振荡器20的本地振荡信号混合,直接频率变换为基带信号的同时进行放大。
从MIX9输出的基带信号,在滤波器12中滤波并由AGC放大器10放大。然后,输入控制部3的A/D变换器15,变换为数字信号,并在接收数据处理部16中进行信号处理。在此,AGC放大器10为使其输出信号成为预定的一定值,通过来自控制部3的控制信号25,对设定增益进行反馈控制。控制部3中,根据此设定增益值和存放于存储器19的频率修正数据和温度修正数据,进行所接收的无线信号的接收电场强度(RSSI)的检测。
但是,MIX9和连接在其输出端的负载电阻所组成的混合放大部的增益,随负载电阻的大小而变化。一般MIX9的输出阻抗高,所以负载电阻大且与MIX9的输出阻抗匹配时增益上升,负载电阻越小,会产生越大的损耗且增益下降。如上所述,MIX9的输出端连接有负载电阻21和与之并联的负载电阻22以及开关23,当开关23断开时,MIX9的负载电阻值为RL1,当开关23导通时,MIX9的负载电阻值成为(RL1×RL2)/(RL1+RL2)。若选择使负载电阻值RL1与MIX9的输出阻抗匹配,则有RL1>(RL1×RL2)/(RL1+RL2)的关系,因此,混合放大部的增益与开关23断开时相比,在导通时下降。假设固定负载电阻21的电阻值RL1,则随着开关23的导通/断开的增益的变动幅度取决于负载电阻22的电阻值RL2的大小,因此,通过设定适合的电阻值RL2,可得到需要的增益变动幅度。
图2表示,当开关23处于断开与导通时的、所接收的高频信号的信号电平,即接收输入功率电平和与之对应的AGC放大器10的输入信号电平的关系。如上所述,混合放大部的增益与开关23断开的场合相比,在导通时下降,因此,与此相伴的AGC放大器10的输入电平也在开关23在导通时比断开时下降。
在此,为方便说明,从天线1到天线共用器4、LNA8、高频滤波器11、MIX9、滤波器12、以及AGC放大器10的输入部的部分称为天线1~AGC放大器10输入部。图中,接收输入功率电平E表示天线1~AGC放大器10输入部进行线性动作的范围,此时的AGC放大器10的输入电平,在开关23断开时为A,在开关23导通时为C。而且,AGC放大器输入电平B表示AGC放大器10做线性动作的输入电平的上限,当开关23断开时,在接收输入功率电平D以上,即比天线1输入~AGC放大器10输入部的电平E低的电平,表示AGC放大器10的饱和。因此,开关23断开时,电平D成为整个接收部5的线性动作的上限值。
因此,进行以下的控制。即对接收输入功率电平设计阈值PinTH1与PinTH2(D≥PinTH1>PinTH2),在初始状态,当接收输入功率电平比阈值PinTH1低时使开关23断开,比阈值PinTH1高时使开关23导通,然后,当接收输入功率电平在阈值PinTH1以上时使开关23导通,在阈值PinTH1以下时使开关23断开。
图3表示,实行上述控制的场合,接收输入功率电平和与之对应的AGC放大器10的输入信号电平的关系。与图2相同的符号表示同一或相等的部分,所以省略其说明。图中,接收输入功率电平在阈值PinTH1以上时,控制使开关23导通,使混合放大部的增益下降,使AGC放大器10的输入信号电平下降。从而,即使接收输入功率电平为E时,也使得AGC放大器10的输入信号电平为C(<B)其AGC放大器10不会饱和,因此,接收部5的线性动作范围达到接收输入功率电平E。另一方面,接收输入功率电平在阈值PinTH2以下时,断开开关23,控制使混合放大部的增益上升,使AGC放大器10的输入信号电平上升。从而,可防止当接收信号弱的时候的接收灵敏度的恶化。并且,上述的切换控制是由混合放大部的增益控制,即频率变换后输入AGC放大器10的基带信号的电平控制而进行,因此,成为仅以增益量进行补偿的状态,对于高频信号的频率特性、温度特性的修正值无任何影响。而且,设计阈值PinTH1与PinTH2,使其有滞后特性,因此,不会产生过度增益的切换。
这里,说明接收的无线信号的接收电场强度(RSSI)的检测,即接收输入功率电平的检测方法。接收输入功率电平Pin可根据AGC放大器10的设定增益G1、A/D变换器15的输入电平Pref、天线1输入~AGC放大器10输入部的基准增益G2、天线1输入~AGC放大器10输入部的频率偏差(修正值)G0_freq、天线1输入~AGC放大器10输入部的温度偏差(修正值)G0_temp、以及高增益时(断开开关23时)和低增益时(导通开关23时)的天线1输入~AGC放大器10输入部的增益差G0_offset来算出。其计算例如由控制部3的运算部18进行。
AGC放大器10的设定增益G1为变量,设定成使A/D变换器15的输入电平Pref成为预定的一定值。另外,频率偏差G0_freq是某一接收频率中的天线1输入~AGC放大器10输入部的增益和基准增益G0之差。考虑到仪器的个别差异,事先在每个无线收发机中接收频率带域内的多个点的频率上测量,并在存储器18中作为修正值存储。另外,温度偏差G0_temp是某温度下的天线1输入~AGC放大器10输入部的增益与基准增益G0之间的差值,事先由数台样品机的测量而求得,并作为无线收发机共用的修正值储存在存储器18中。还有,增益差G0_offset是相对于MIX9的开关23断开时(高增益时)和开关23导通时(低增益时)的增益差,考虑到接收部5的个体差异,事先在每个无线收发机上测量,并作为修正值储存在存储器18中。
采用上述的数值,可按如下公式算出接收输入功率电平Pin。
高增益时:Pin=G0+G0_freq+G0_temp+G1+Pref
低增益时:Pin=G0-G0_offset+G0_freq+G0_temp+G1+Pref
也就是说,低增益时的接收输入功率电平,可在高增益时的电平减去G0_offset而求得,没必要使频率偏差G0_freq、温度偏差G0_temp随增益切换而变化。按上述的计算公式数次进行计算,并将平均结果作为接收输入功率电平,当该值超出阈值的上限或下限时,如上述,由开关23的导通/断开来进行混合放大部的增益的切换控制。切换增益时,考虑增益差G0_offset而重新设定AGC放大器10的设定增益G1。这样,可加快增益切换时的AGC放大器10的收敛。
这样,本发明的实施例1的无线装置,在接收输入功率电平高时,通过调低MIX9的负载电阻来降低混合放大部的增益,并控制AGC放大器10的输入信号电平下降,因而可扩大接收部5的线性动作范围。另一方面,当接收输入功率电平低时,通过调高MIX9的负载电阻来增大混合放大部的增益,并提高AGC放大器10的输入信号电平,可以控制其不必要的下降,从而避免产生接收特性的灵敏度恶化等的坏影响。而且,由于控制的是频率变换后输入AGC放大器10的基带信号电平,故随着控制其频率特性或温度特性大致不会改变,因此,没必要存储对应于控制的修正值。另外,在接收输入功率电平的阈值上设定了两个不同的值,使控制有了滞后的特性,因此,不会产生过度增益切换,可以达到稳定的控制。另外,控制AGC放大器10的输入信号电平时,考虑了混合放大部的切换增益差值而进行AGC放大器10的增益设定,从而使AGC放大器10的收敛变快,可进行稳定控制。
而且,如图4所示,在图1的接收部5中,也可以把滤波器12设在MIX9和负载电阻21之间。滤波器12设计成能变换由MIX9和负载电阻构成的混合放大部的输出阻抗,以及能与AGC放大器10的输入阻抗匹配,若按上述的配置,则容易设计滤波器12。此时,滤波器12设计成使MIX9的输出阻抗和含负载电阻的AGC放大器10的输入阻抗匹配。另外,将滤波器12设在负载电阻21和负载电阻22之间时,也同样可使滤波器12的设计变得容易。总之,其它能得到的效果跟图1的组成效果一样。
实施例2
接着说明本发明的实施例2。实施例是备有图1所示的功能块的移动电话,在实施例1中根据接收输入功率电平进行混合放大部的增益的切换控制,而在实施例2中,检测输入AGC放大器10的基带信号的信号电平,据此进行控制。其它运作与实施例1相同,故不再说明。
首先,说明输入AGC放大器的基带信号的输入电平的检测方法。AGC放大器的输入信号电平PinAGC可由AGC放大器10的设定增益以及A/D变换器15的输入电平Pref算出。此计算,例如可在控制部3的运算部18中进行。AGC放大器的输入信号电平PinAGC的计算公式可由下公式表示。
PinAGC=G1+Pref
数次进行按照该公式的计算,并将平均的结果作为AGC放大器输入信号电平,基于该值跟后述的阈值之间的关系,由开关23的导通/断开进行混合放大部的增益切换控制。
图5表示进行上述的控制时接收输入功率电平和相对应的AGC放大器10的输入信号电平的关系。与图1相同的符号表示同一或相当的部分,因此省略其说明。图中,PinAGC_TH1和PinAGC_TH2是AGC放大器10的输入信号电平所对应的阈值,两个阈值间的关系,通过利用AGC放大器10的线性动作的上限即AGC放大器输入电平B,以及高增益时(断开开关23时)和低增益时(导通开关23时)的天线1输入~AGC放大器10输入部的增益差G0_offset,可以由以下公式表示。
B≥PinAGC_TH1>PinAGC_TH1-G0_offset>PinAGC_TH2
下面说明控制操作。AGC放大器10的输入信号电平在阈值PinAGC_TH1以上时,导通开关23,使混合放大部的增益下降,并使得AGC放大器10的输入信号电平下降。因此,即使接收输入功率电平为E时,也可使AGC放大器10的输入信号电平成为C(<B),并且AGC放大器10未达到饱和,从而使接收部5的线性动作范围达到接收输入功率电平E。另一方面,AGC放大器10的输入信号电平在阈值PinAGC_TH2以下时,断开开关23,使混合放大部的增益上升,并使得AGC放大器10的输入信号电平上升。从而,防止接收信号弱时的接收灵敏度的恶化。
这样,本发明的实施例2的移动电话,在AGC放大器10的输入信号电平为高时,设定混合放大部的增益为低,可控制AGC放大器10的输入信号电平下降,故可扩大接收部5的线性动作范围。另一方面,AGC放大器10的输入信号电平为低时,设定混合放大部的增益为高,调高AGC放大器10的输入信号电平,不至于降低,因此,对于接收特性不会有灵敏度恶化等坏影响。而且,由于根据AGC放大器10的输入信号电平来进行控制,不存在因天线1输入~AGC放大器10输入部的频率、温度导致的变化而左右的情况,能够高精度地控制使AGC放大器10的输入信号电平进入AGC放大器10的线性动作范围内。另外,把AGC放大器10的输入信号电平的阈值上设定两个不同的值,使控制有滞后的特性,可消除过度增益切换,能够进行稳定的控制。
实施例3
下面说明本发明的实施例3。实施例3是备有图1所示的功能块的移动电话,在实施例1中混合放大部的增益切换控制是通过接收输入功率电平来进行,而在实施例3中,通过可变增益放大部即AGC放大器10的设定增益来进行控制。其它动作与实施例1相同,因此省略其说明。
图6表示接收输入功率电平和与之对应的AGC放大器10的设定增益的关系。图中,AGC放大器10的设定增益F表示AGC放大器10进行线性动作时的设定增益的下限,当开关23断开时,接收输入功率电平为H以上,AGC放大器10饱和,当开关23导通时,接收输入功率电平为I以上,AGC放大器10饱和。即,即使天线1输入~AGC放大器10输入部的线性动作的上限值为I时,在开关23断开时,接收输入功率电平H也会成为整个接收部5线性动作的上限值。
G1TH1和G1TH2为AGC放大器10的设定增益所对应的阈值,两个阈值的关系可以用AGC放大器10的线性动作上限即AGC放大器输入电平B,以及高增益时(断开开关23时)和低增益时(导通开关23时)的天线1输入~AGC放大器10输入部的增益差G0_offset来表示如下。
F≤G1TH1<G1TH1+G0_offset<G1TH2
接下来,说明控制操作。AGC放大器10的设定增益在阈值G1TH1以下时,导通开关23,通过降低混合放大部的增益来调低AGC放大器10的输入信号电平,使AGC放大器10的设定增益上升。从而,即使接收输入功率电平为I的场合,AGC放大器10的设定增益也为F(≤F),并且AGC放大器10未达到饱和,从而使接收部5的线性动作范围达到天线1输入~AGC放大器10输入部的线性动作的上限值,即接收输入功率电平I。另一方面,AGC放大器10的设定增益在阈值G1TH2以上时,断开开关23,通过提高混合放大部的增益来提高AGC放大器10的输入信号电平,使AGC放大器10的设定增益下降。从而,防止接收信号弱时的接收灵敏度的恶化。
这样,本发明的实施例3的移动电话,在AGC放大器10的设定增益为低时,设定混合放大部的增益为低,可控制AGC放大器10的输入信号电平下降,故AGC放大器10的设定增益上升,结果,可扩大接收部5的线性动作范围。另一方面,AGC放大器10的输入信号电平为高时,设定混合放大部的增益为高,调高AGC放大器10的输入信号电平,不至于降低,因此,对于接收特性不会有灵敏度恶化等坏影响。而且,由于根据AGC放大器10的设定增益来进行控制,不存在因天线1输入~AGC放大器10输入部的频率、温度导致的变化所左右的情况,能够高精度地控制使AGC放大器10的输入信号电平进入AGC放大器10的线性动作范围内。另外,把AGC放大器10的设定增益的阈值设定两个不同的值,使控制有滞后的特性,从而在不发生过度的增益切换的情况下能够进行稳定的控制。另外,不需要算出接收输入功率电平或AGC放大器10的输入信号电平而进行控制,可进行简单的控制。
Claims (7)
1.一种接收机,具备:对接收的高频信号进行频率变换且输出基带信号的混频部(9);
输入并放大所述基带信号的放大部(10);
设于所述混频部(9)和所述放大部(10)之间的负载电阻(21、22);
以及通过改变所述负载电阻的电阻值来控制输入所述放大部(10)的基带信号的信号电平的控制部(3)。
2.如权利要求1所述的接收机,其特征在于:还设有检测所述接收的高频信号的信号电平的高频信号电平检测部(3),
所述高频信号的信号电平在预定的阈值以上时,所述控制部(3)通过改变所述负载电阻的电阻值,来调低输入所述放大部(10)的基带信号的信号电平。
3.如权利要求2所述的接收机,其特征在于:所述控制部(3)设有预定的第一阈值和比该第一阈值小的第二阈值,当所述高频信号的信号电平为所述第一阈值以上时,通过改变所述负载电阻的电阻值,来降低输入所述放大部(10)的基带信号的信号电平,当所述高频信号的信号电平为第二阈值以下时,通过改变所述负载电阻的电阻值,来提高输入所述放大部(10)的基带信号的信号电平。
4.如权利要求1所述的接收机,其特征在于:还包括检测输入所述放大部(10)的基带信号的信号电平的基带信号电平检测部(3),
在所述基带信号电平检测部(3)的检测电平为预定的阈值以上时,所述控制部(3)通过改变所述负载电阻的电阻值,来降低输入所述放大部(10)的基带信号的信号电平。
5.如权利要求4所述的接收机,其特征在于:所述控制部(3)设有预定的第一阈值和比该第一阈值小的第二阈值,当所述基带信号电平检测部的检测电平为所述第一阈值以上时,通过改变所述负载电阻的电阻值,使输入所述放大部(10)的基带信号的信号电平降低,而当所述检测电平为第二阈值以下时,通过改变所述负载电阻的电阻值,使输入所述放大部(10)的基带信号的信号电平上升。
6.一种接收机,具备:对接收的高频信号进行频率变换且输出基带信号的混频部(9);
输入并放大所述基带信号的可变增益放大部(10);
控制所述可变增益放大部(10)的增益,使其输出成为一定的增益控制部(3);以及
当所述增益控制部(3)所控制的所述可变增益放大部(10)的增益值在预定的阈值以下时,控制输入所述放大部(10)的基带信号的信号电平下降的控制部(3)。
7.如权利要求6所述的接收机,其特征在于:所述控制部(3)设有预定的第一阈值和比该第一阈值小的第二阈值,当所述可变增益放大部(10)的增益在所述第一阈值以上时,控制输入所述可变增益放大部(10)的基带信号的信号电平上升,而当所述可变增益放大部(10)的增益在第二阈值以下时,控制所述基带信号的信号电平下降。
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