CN1925340A - 一种具有超大动态范围的数字自动增益控制系统 - Google Patents

一种具有超大动态范围的数字自动增益控制系统 Download PDF

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陈印锋
湛秀平
刘广才
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Beijing Northern Fiberhome Technologies Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种应用在WCDMA接收链路中的AGC电路，引入模数混合反馈环路，使得ADC保持在较高的信噪比工作状况下采样；引入数字反馈环路，数字环路和模数混合环路在环路特性上保持一致，扩展了VGA增益范围，使得整个反馈环路在输入大动态范围的条件下保持输出给基带的信号功率恒定。该电路可以提供高达至少75DB可控增益，使以扫频仪为代表的WCDMA路测设备的链路动态范围达到110DB以上。

Description

一种具有超大动态范围的数字自动增益控制系统
技术领域
本发明涉及一种数字自动增益控制(AGC)系统，特别是涉及一种WCDMA接收机中的数字自动增益控制(AGC)系统。
背景技术
WCDMA接收机需要采用AGC电路处理输入的无线信号，从而给无线环路中的可变增益放大器或数控衰减器提供外部控制信号，使得无线链路输出一基本恒定且与输入信号电平无关的信号给基带部分处理，同时在很宽的范围内保持线性。
附图1为传统的模拟AGC实现框图，功率检测部分(19)检测中频信号的功率，并和设定功率相比较，结果作为反馈量通过环路滤波器(18)，调整可变增益放大器VGA(14)的增益。这种AGC方式，采用的是模拟器件，一致较差，控制精度不高。
附图2为一般所采用的模数混合AGC实现框图，检测部分(29)检测中频信号的功率，然后同样是和设定功率相比较，结果作为反馈量通过环路滤波器(28)，调整可变增益放大器VGA(24)的增益。此方法与模拟AGC环路相比，检测部分(29)，环路滤波器(28)，都是在数字部分实现，环路的一致性得到提高，但VGA采用的是非线性增益调整模式，使得动态范围内线性度较差，集成度低，成本较高。
发明内容
本发明提供一种应用在WCDMA接收链路中的AGC电路，能够克服上述已有技术的缺点，提供高达至少75DB可控增益，使以扫频仪为代表的WCDMA路测设备的链路动态范围达到110DB以上，同时具有线性度高，一致性好，环路稳态和暂态控制的精度高等优点。
引入模数混合反馈环路，使得ADC保持在较高的信噪比工作状况下采样；引入数字反馈环路，数字环路和模数混合环路在环路特性上保持一致，扩展了VGA增益范围，使得整个反馈环路在输入大动态范围的条件下保持输出给基带的信号功率恒定。
将可变增益放大器(VGA)和数控衰减器(DATT)同时纳入AGC控制范围，并且保持无线链路的稳定，使链路的暂态响应特性和稳态响应特性满足系统的需求。
对于输出到基带的数据，采用前馈的增益控制，达到基带信号功率和环路时间常数的要求。
在环路内部采用RMS检测，对VGA增益的非线性，进行环路的线性化校正，实现增益的线性调整。
附图说明
图1示出传统模拟AGC接收机框图；
图2示出一般所采用的模数混合的AGC接收机框图骤；
图3示出一种具有超大动态范围AGC接收机框图
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细描述。
图3示出一种超大动态范围的AGC接收机框图，射频输入的信号经过DATT(32)衰减后再下变频到中频，送到VGA(34)进行相应的增益控制后，送到模数变换器ADC(35)，再送到数字下变频器DDC(36)，数字下变频器将信号频谱搬移到基带，经前馈增益模块(37)后，最后传输到基带。
可变增益放大器VGA的增益控制通过由VGA(34)、ADC(35)、数字下变频器(36)、电平检测模块(394)、滤波器(393)、线性校正模块(392)和限幅模块(391)组成的模数混合反馈环路实现，电平检测模块(394)检测出接收信号处理机RSP(包括ADC和DDC两部分)输出的基带信号电平，和设置的参考电平相比较，结果作为反馈量，进入到反馈环路，由于VGA的增益范围是受限的，所以它的增益边界确定了限幅模块的上下边界。
数控衰减器DATT的增益控制是在VGA模数混合反馈环路基础上加上DATT(32)、模拟下变频器(33)、施密特选择器(390)组成，对于超出VGA增益边界的信号，通过施密特选择器(390)的增益补偿机制控制DATT(32)的输出，使环路的稳态和暂态响应不受影响，无线信号在ADC前达到较高的电平。通过施密特选择器(390)的适当设置，可使得DATT(数控衰减器)的增益控制范围小于可变增益放大器VGA的增益控制范围，从而避免了环路的振荡，保证了系统的稳定性。
前馈增益环路由前馈增益模块(37)、电平检测模块(394)和预放大器(395)组成。信号通过前馈增益环路放大后，可以达到基带所要求的电平。
线性校正模块(392)，对VGA的指数增益，进行线性校正，对整个AGC环路的特性的影响是比较重要的，与本发明的RMS检测的方式相对应，实现增益的线性控制。
本发明虽然为WCDMA接收机路测设备所设计，但其原理和方法可以推广应用到WCDMA接收机基站设备领域，稍作修改也可在TD-SCDMA等其他数字通信领域使用。

Claims (10)

1、一种数字自动增益控制方法，其中包括：
通过由以可变增益放大器、模数变换器、数字下变频器、电平检测模块、滤波器、线性校正模块和限幅模块顺序组成的模数混合反馈环路来控制可变增益放大器VGA的增益；
在上述模数混合反馈环路基础上加上数控衰减器、模拟下变频器、施密特选择器顺序组成的环路来控制数控衰减器DATT的增益；
由前馈增益模块、电平检测模块和预放大器顺序组成前馈增益环路来放大信号。
2、如权利要求1所述的方法，其中电平检测模块检测出接收信号处理机输出的基带信号电平，和设置的参考电平相比较，结果作为反馈量，进入到反馈环路。
3、如权利要求2所述的方法，其中限幅模块的上下边界由VGA的增益范围的增益边界确定。
4、如权利要求3所述的方法，其中对于超出VGA增益边界的信号，由施密特选择器的增益补偿机制控制数控衰减器的输出，使环路的稳态和暂态响应不受影响，无线信号在模数变换器前达到较高的电平。
5、如权利要求4所述的方法，其中线性校正模块对VGA的指数增益进行线性校正。
6、一种数字自动增益控制系统，其中
模数混合反馈环路，由以可变增益放大器、模数变换器、数字下变频器、电平检测模块、滤波器、线性校正模块和限幅模块顺序组成，用于控制可变增益放大器VGA的增益；
上述模数混合反馈环路基础上加上数控衰减器、模拟下变频器、施密特选择器顺序组成的环路，用于控制数控衰减器DATT的增益；
前馈增益环路，由前馈增益模块、电平检测模块和预放大器组成，用于放大信号。
7、如权利要求6所述的系统，其中电平检测模块检测出接收信号处理机输出的基带信号电平，和设置的参考电平相比较，结果作为反馈量，进入到反馈环路。
8、如权利要求7所述的系统，其中限幅模块的上下边界由VGA的增益范围的增益边界确定。
9、如权利要求8所述的系统，其中对于超出VGA增益边界的信号，由施密特选择器的增益补偿机制控制数控衰减器的输出，使环路的稳态和暂态响应不受影响，无线信号在模数变换器前达到较高的电平。
10、如权利要求9所述的系统，其中线性校正模块对VGA的指数增益进行线性校正。
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