CN1909623A - 数字电视接收机自动增益控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明是关于数字电视接收机的AGC装置的，它包含以下部件：对输入的通频带信号或者反馈回来的基带信号进行选择的通频带/基带数据选择装置；利用经过数字转换，利用在消除了DC成分之后输入的信号功率和已经设定的基准信号(Pb_ref)，检测增益误差，并根据AGC step信号，输出用来控制外部增益的RF AGC控制信号和IF AGC控制信号的外部AGC(自动增益控制)装置；由上述AGC step信号进行驱动，利用通频带/基带数据选择装置中选择的信号，控制接收机内部增益的内部AGC(自动增益控制)装置。

Description

数字电视接收机自动增益控制装置

【技术领域】

本发明是关于使用VSB/QAM/OOB方式的数字电视接收机中的自动增益控制(Automatic Gain Control：AGC)装置。

【背景技术】

数字电视是一种旨在让人们能感受到影院震撼效果而设计开发的TV系统。它与目前的模拟TV相比，其画面的清晰度得到了很大的提高，画面变得更宽，并通过多声道输出音频，使其音响效果能达到CD水准。

美国、欧洲、日本等国家已经规定了数字电视的播放方式和规格，并越来越规范。在美国，数字电视的传送格式采用了美国Zenith中提出的残留边带(VSB)方式，视频的压缩格式为MPEG，音频压缩的压缩格式为Dolby AC-3，显示格式具备了基准显示方法和互换性。

一方面，虽然发送装置发送的电视信号增益(gain)大小常常保持稳定不变，但是由于与数字电视接收机之间的距离，所发送的电视信号在到达接收机之前还要经过各种信道，所以信号增益大小会产生变化。

这种增益大小产生了变化之后的信号被输入到了接收机中，设计的时候假定接收机中大部分的数字部分具有固定的增益大小。因此，有必要将此信号变换为下一个数字信号，以调整输入至数字电视接收机中的模拟信号增益，使其具有固定大小的增益。

自动增益控制(Automatic Gain Control：以下简称AGC)就是一种起到上述作用的装置。上述AGC装置根据输入的信号均衡或功率(Power)判断当前输入信号增益(gain)。然后，根据此判断的增益，对RF(高频)和IF(中频)模拟电路中的增幅器进行控制，使信号具有所要达到的大小值。

目前使用的大部分AGC装置采用了如图1所示的延迟(Delayed)AGC方式。

图1是设置了一般AGC装置的数字电视的构成图。

首先，通过天线接收调制为VSB、QAM、OOB等方式的高频(RF)信号，然后调谐器101将40～860MHz的RF信号转变成44MHz的第1IF信号，再将其传送至具有消除相邻频道信号和杂音信号功能的SAW过滤器102。在此，上述调谐器101的输入大小由调谐器101内的RF增幅装置进行调整。

举个例子，数字电视信号从44MHz的IF到6MHz的带宽内，具有各种信号，所以SAW过滤器102从调谐器101输出开始，清除除存在信号的6MHz带宽以外的所有剩余区间，然后再传送至IF增幅及降频器103。

上述IF增幅及降频器103接收用于产生第2IF信号的发震波(图中未标识)，将再SAW过滤器102中经过过滤的信号降频为第2IF信号，然后输出至VSB/QAM/OOB信号接收装置104。

这时，上述第1IF信号在IF增幅及降频器103中获得增益之后，被传送到了VSB/QAM/OOB信号接收装置104中。即，对第1IF信号增益进行控制，使得上述IF增幅及降频器103在降频时，或者将VSB/QAM/OOB信号接收装置104中接收的信号进行数字化时，使其达到所要求的信号大小。

上述VSB/QAM/OOB信号接收装置104将经过增益增益控制的第2IF信号进行VSB/QAM/OOB复调之后，再进行数字化处理。同时，将进行上述VSB/QAM/OOB复调的信号传送至AGC信号产生装置100，以进行AGC控制。

上述AGC信号产生装置100储存着从接收机运行初期到现在的增益调整中所使用的信息，在输入了上述VSB/QAM/OOB经过复调的信号之后，将其与储存着的增益信息值进行比较，如果接收到的信号增益小的话，生成使增益变大的IF AGC信号，如果增益大的话，便生成使增益变小的IF AGC信号，然后反馈给IF增幅及降频器103。

上述IF增幅及降频器103根据输入的IF AGC信号，提升或降低第1IF信号增益，使第1IF信号增益达到所需要的状态。

也就是说，实际调整增益的方法为，首先打开(ON)电源并进行设定，使频道变化时，接收机具有所能达到的最大增益，然后根据输入信号的增益大小，在IF增幅及降频器103中对增益进行调整。

即使IF增幅及降频器103的增益调整能力有限，如果VSB接收装置104的输出信号并没有达到所期望的大小，上述AGC信号产生装置100再将延迟(delayed)的RF AGC信号传送至调谐器101，自动调整调谐器101的增益。

【发明内容】

在将AC电源转换成DC电源时，由于电源干扰及其他装备所产生的干扰，会导致增益不稳定，这种现象称之为AM Hum。

图2是显示由于电源干扰产生AM Hum的信号波形图。其数学公式显示如下：

【公式1】

Hum_p-p＝Env_max-Env_min

【公式2】

$\mathrm{Hum}\left(\mathrm{dB}\right)=20\log \left(\frac{{\mathrm{Hum}}_{p-p}}{{\mathrm{Env}}_{\max }}\right)$

采用以往技术的自动增益控制装置中，对接收信号进行数字化处理的VSB/QAM/OOB信号接收装置104前端模拟元件调谐器101和IF增幅及降频器103进行AGC调整，这样可以清除模拟Domain领域中的AM Hum。

上述模拟Domain中，清除了AM Hum的信号被输入到了VSB/QAM/OOB接收机104中，由于构成VSB/QAM/OOB接收机104的元件具有非线型(non-linear)特性，所以在通过VSB/QAM/OOB接收机104时，信号中很可能会产生AM Hum。

本发明为了解决上述问题，应运而生。本发明的目的就是要提供一种能够更稳定地清除AM Hum，以便无论在模拟Domain中，还是在数字空间中，都能进行AGC的数字电视自动增益控制装置。

为了实现上述目的，本发明的数字电视接收机自动增益控制装置包含以下元件：

对输入的通频带信号或者反馈回来的基带信号进行选择的通频带/基带数据选择装置；

利用经过数字转换，利用在消除了DC成分之后输入的信号功率和已经设定的基准信号(Pb_ref)，检测增益误差，并根据自动增益控制步调(以下简称AGC step)信号，输出用来控制外部增益的RF AGC控制信号和IF AGC控制信号的外部AGC(自动增益控制)装置；

由上述AGC step信号进行驱动，利用通频带/基带数据选择装置中选择的信号，控制接收机内部增益的内部AGC(自动增益控制)装置。

在这里，还包含下述装置：利用外部AGC(自动增益控制)装置输出的AGC增益误差，对自动增益控制循环的收敛时间点进行检测，并产生AGC step信号，对自动增益控制循环的Loop Gain(环增益)进行控制的AGC LOCK检测装置。

并且，由内部AGC(自动增益控制)装置对接收机内部增益进行控制的信号将经过以下装置：对控制上述增益信号的位相进行分离的Hilbert转换器；将经过位相分离的信号与复合返送波复合相乘，并将其迁移至两个基带信号的复合乘法器；在复合乘法器的输出信号中生成相当于Simple Carrier 2倍的取样，并进行过滤，使信号恢复为已传送文字的再取样及匹配过滤器；乘于与匹配过滤装置中输出的基带信号增益相符的值的乘法器。此信号在经过这些装置之后，反馈给通频带/基带数据选择装置。

内部AGC(自动增益控制)装置由以下装置构成：

由对输入信号进行平方计算的平方器和计算经过平方计算的接收信号功率与基准功率之差的减法器构成，求增益误差的增益误差检测器；

在输入了上述增益误差之后，利用AGC step信号，对反馈循环的带宽进行调节的LSHIFT Register，由用于累积经过带宽调节的增益误差的加法器和延迟元件构成的环路滤波器；

用于将上述环路滤波器输出的累积增益误差乘于通频带信号，并输出补正值的乘法器；

对乘法器输出的信号进行延迟，反馈至通频带/基带数据选择装置的延迟元件。

内部AGC(自动增益控制)装置通过上述构成，能够清除数字空间中的AM Hum。

在这里，本发明还包含下述装置：利用内部AGC(自动增益控制)分路信号对经过补正的通频带信号和通频带信号进行选择，决定是对通频带信号进行信号分解还是使其经过内部AGC(自动增益控制)装置的MUX。

上述本发明的数字电视接收机自动增益控制装置具有下述效果：

第一，控制外部元件的增益，并有选择地对通频带(Pass band)信号或者基带(Base band)信号进行利用，不仅能对芯片外部元件进行增益控制，还能在芯片内部的数字元件内进行增益控制，因此能更加安全地清除AM Hum。

即，不仅是在模拟Domain，在数字空间中也能进行AGC，能确保AM Hum清除的安全性。

第二，在利用通频带接收信号时，能快速地清除AM Hum，如果利用基带接收信号的话，会聚速度相对会减缓，但是能得出更精确的误差。这两种情况可以选择使用。因此就提高了其在装置组装时的实用性。

第三，使用AGC LOCK检波器，对内部AGC(自动增益控制)装置进行分路或者固定(FREEZE)处理，因此能进行最适合的AGC，并能对芯片内部的元件进行控制，所以能使芯片化变得更容易。

本发明的其他目的、特征和优点参照附图进行详细说明。

【附图说明】

图1是设置了一般AGC装置的数字电视的构成图；

图2是显示由于电源干扰产生AM Hum(低频杂音)的信号波形图；

图3是利用数字空间(Digital Domain)中的自动增益控制消除AM Hum的信号波形图；

图4是采用了本发明自动增益控制装置的数字电视接收机的构成图；

图5是数字空间中用于消除AM Hum的自动增益控制器的构成图；

图6是数字空间中用于消除AM Hum的内部AGC(自动增益控制)的详细构成图。

【具体实施方式】

以下，参照附图就本发明实施例的构成及其作用进行说明。

图3是显示利用数字空间中的自动增益控制消除AM Hum的信号波形图；图4是采用了本发明的自动增益控制装置的数字电视接收机的构成图。

本发明能在产生AM Hum时，对外部元件的增益进行控制，并选择通频带信号和基带信号，这样便能在数字空间内进行自动增益控制，以消除如图3所示的AM Hum。

图4显示的是采用了本发明的数字电视接收机的构成。VSB/QAM/OOB接收机200包含以下部件：

用于将模拟IF信号转换成数字信号的A/D转换器201；

利用上述A/D转换器201输出的经过数字化处理的IF信号，输出IF AGC控制信号和RF AGC控制信号的RF及IF AGC信号发射器202；

将经过上述A/D转换器201数字化处理的通频带信号分割成I、Q信号，接收由返送波恢复形成的正弦波(SIN)和余弦波(COS)形态的复合返送波，将其与上述通频带的I、Q信号分别相乘，将通频带的I、Q信号迁移为基带的I、Q信号的位相分割及复合乘法器203；

为了生成相当于Simple Carrier2倍的取样并将信号恢复为已经传送来的文字，使其与传送输入信号中所使用的过滤相匹配的再取样及匹配过滤器204；

在上述再取样及匹配过滤器204输出的基带信号与上述A/D转换器201输出的通频带信号中任选其一的通频带/基带数据选择装置205；

利用上述通频带/基带数据选择装置205中选择的信号，对接收机200内部增益进行控制的内部AGC(自动增益控制)装置206。

图4中的调谐器101、SAW过滤器102和IF增幅及降频器103作为模拟front-end，其构成和运作与图1相同，并使用同样的符号，故在此不再赘诉。

对本发明的自动增益控制器的数字空间中用于清除AM Hum的部分下面作进一步说明。

图5是数字空间中用于消除AM Hum的自动增益控制器的构成图，它包含以下部件：

用于在模拟区域中，将经过增益控制的信号转变为数字信号的A/D转换器501；

用于清除在接收经过数字转换的信号和转换过程中，或者由外部产生的DC成分的DC清除器502；

为了检测增益误差，选择清除了DC成分的通频带(pass band)信号或基带(base band)信号的通频带/基带数据选择装置503；

接收被上述DC清除器502清除了DC成分的通频带信号，根据通频带信号的基准信号(Pb_ref)和AGC step信号，输出用于控制外部增益的RF AGC控制信号和IF AGC控制信号的外部AGC(自动增益控制)装置511；

利用外部AGC(自动增益控制)装置511输出的AGC增益误差，对自动增益控制(AGC)循环的收敛时间点进行检测，产生AGC step信号，对自动增益控制循环的Loop Gain(环增益)进行控制的AGC LOCK检测装置512；

接收通频带/基带数据选择装置503所选择的信号，根据AGC step信号，在芯片内部的数字空间中进行自动增益控制的内部AGC(自动增益控制)装置504；

在内部AGC(自动增益控制)装置504中，将用于进行增益控制的信号位相旋转90°，使位相分离成实数成分和虚数成分的Hilbert转换器505；

将经过位相分离的信号和与NCO(Numerically Controlled Oscillator)506的位相误差成比例的复合返送波进行复合相乘，并将其转变为两个基带信号的复合乘法器507；

为了在复合乘法器507的输出信号中，生成相当于Simple Carrier 2倍的取样，使其与传送输入信号中所使用的过滤相匹配的再取样器508和匹配过滤装置509；

将与匹配过滤装置509输出的基带信号增益相符的值相乘的乘法器510。

在这里，如果通频带/基带数据选择装置503使用了通频带信号，增益控制循环变短，虽然AGC会快速收敛，但是在不经过带宽过滤的情况下，还是会存在DC成分和杂音成分，因此有必要稍微经过预先处理。

与此相反，如果选择了基带的接收信号，增益控制循环会变长，会聚速度降低，但是可以导出正确的误差。

下面对内部AGC(自动增益控制)的详细构成和与周边元件的信号处理过程进行说明。

图6是数字空间中用于消除AM Hum的内部AGC(自动增益控制)详细构成图。它包含以下部件：

由用于对输入信号进行平方计算的平方计算器601和进行了平方计算的接收信号功率与基准功率之差的减法器602构成的，并从接收通频带/基带数据选择装置620选择的信号及AGC基准功率(power reference)，求得增益误差的增益误差检测装置；

在输入了上述增益误差之后，根据AGC step信号对反馈循环的带宽进行调节的LSHIFT Register611)；

由经过了带宽调整的增益误差进行累积计算的加法器612及延迟元件613构成的环路滤波器610；

将环路滤波器610中输出的累积增益误差与通频带信号相乘，并输出补正值的乘法器603；

对乘法器603的输出信号进行延迟，然后反馈给通频带/基带数据选择装置620的延迟元件(D flip-flop)604。

此外，本装置还包括下述部件：

根据内部AGC(自动增益控制)分路信号，对经过补正的通频带信号和通频带信号进行选择的MUX630；

将MUX630选择的信号进行延迟输出的延迟元件640。

MUX630是决定应该不对通频带信号进行信号分解，还是应该经过内部AGC(自动增益控制)装置的元件。

当内部AGC(自动增益控制)装置在AGC LOCK检测装置中unlock开启的时候，内部AGC(自动增益控制)装置被驱动，在这种情况下，利用AGC LOCK检测装置中产生的AGC step信号对Loop Gain(环增益)进行控制，在相反的情况下，就使Loop Gain(环增益)固定(FREEZE)。

在由AC电源转换成DC电源时，由于产生了电源干扰及其他装备的干扰，所以会出现增益不稳定的现象，本发明的数字电视接收机自动增益控制装置能够在数字空间内消除这种AM Hum。

本发明的自动增益控制装置能在产生AM Hum时控制外部元件的增益，并有选择地对通频带(Pass band)信号或者基带(Base band)信号进行利用，不仅能对芯片外部元件进行增益控制，还能在芯片内部的数字元件内进行增益控制，因此能更加安全地清除AM Hum。

此外，在利用通频带接收信号时，能快速地清除AM Hum，如果利用基带接收信号的话，会聚速度相对会减缓，但是能得出更精确的误差。这两种情况可以选择使用。

通过上述说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想范围的前提下，进行多种多样的变更或修改。因此，本项发明的技术范围并不局限于实例所记载的内容，必须要根据专利调用的范围来确定其技术性范围。

Claims (5)

1、数字电视接收机自动增益控制装置，包括：

对输入的通频带信号或者反馈回来的基带信号进行选择的通频带/基带数据选择装置；

利用经过数字转换，利用在消除了DC成分之后输入的信号功率和已经设定的基准信号，检测增益误差，并根据自动增益控制步调(AGC step)信号，输出用来控制外部增益的射频自动增益控制(RF AGC)控制信号和中频自动增益控制(IF AGC)控制信号的外部自动增益控制装置；

由上述自动增益控制步调(AGC step)信号进行驱动，利用通频带/基带数据选择装置中选择的信号，控制接收机内部增益的内部自动增益控制装置。

2、如权利要求项1所述的数字电视接收机自动增益控制装置，其特征在于：

利用外部自动增益控制装置输出的自动增益控制增益误差，对自动增益控制循环的收敛时间点进行检测，并产生自动增益控制步调(AGC step)信号，对自动增益控制循环的环增益进行控制的自动增益控制锁定(AGC LOCK)检测装置。

3、如权利要求项1所述的数字电视接收机自动增益控制装置，其特征在于，所述装置由内部自动增益控制装置对接收机内部增益进行控制的信号将经过以下装置，然后反馈给通频带/基带数据选择装置，所述装置包括：

对控制上述增益信号的位相进行分离的希耳伯特(Hilbert)转换器；

将经过位相分离的信号与复合返送波复合相乘，并将其迁移至两个基带信号的复合乘法器；

在复合乘法器的输出信号中生成相当于单载波(Simple Carrier)2倍的取样，并进行过滤，使信号恢复为已传送文字的再取样及匹配过滤器；

乘于与匹配过滤装置中输出的基带信号增益相符的值的乘法器。

4、如权利要求项1所述的数字电视接收机自动增益控制装置，其特征在于，所述装置中，能清除数字空间中的调幅噪音(AM Hum)的内部自动增益控制装置包括：

由对输入信号进行平方计算的平方器和计算经过平方计算的接收信号功率与基准功率之差的减法器构成，求增益误差的增益误差检测器；

在输入了上述增益误差之后，利用自动增益控制步调(AGC step)信号，对反馈循环的带宽进行调节的左移寄存器(LSHIFT Register)，由用于累积经过带宽调节的增益误差的加法器和延迟元件构成的环路滤波器；

用于将上述环路滤波器输出的累积增益误差乘于通频带信号，并输出补正值的乘法器；

对乘法器输出的信号进行延迟，反馈至通频带/基带数据选择装置的延迟元件。

5、如权利要求项1所述的数字电视接收机自动增益控制装置，其特征在于，所述装置还包括：

利用内部自动增益控制分路信号对经过补正的通频带信号和通频带信号进行选择，决定是对通频带信号进行信号分解还是使其经过内部自动增益控制装置的混合。

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