CN214045603U - 通信装置和接收机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种通信装置和接收机；其中，通信装置，包括依次连接的带旁路功能的第一级低噪声放大器、第二级低噪声放大器、电调衰减电路以及模数转换器；模数转换器处理依次经第一级低噪声放大器、第二级低噪声放大器、电调衰减电路处理的射频输入信号，向接收机的控制模块输出采集数据，以使控制模块分别对第一级低噪声放大器、电调衰减电路进行相应的控制。本申请能够提高接收动态范围的同时保证设备接收灵敏度。

Description

通信装置和接收机

技术领域

本申请涉及移动通信技术领域，特别是涉及一种通信装置和接收机。

背景技术

随着移动通信技术迅速发展，对通信设备接收机要求也在逐渐提高，同时专用通信网络也将长期存在；在没有功率控制或者功率控制速度慢的通信网络中，需要保证设备的正常工作，要求接收机具有非常大的动态范围；同时为了保证边缘覆盖区终端的正常工作，在增大接收机动态范围的同时，也要求尽量保证大信号输入时系统的噪声系数。

在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：目前增加动态范围的方案，对系统动态范围的增加幅度有限，同时也不能保证大信号情况下的噪声系数，影响弱覆盖区的通讯质量。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高接收动态范围的通信装置和接收机。

为了实现上述目的，一方面，本实用新型实施例提供了一种通信装置，包括：

带旁路功能的第一级低噪声放大器，第一级低噪声放大器的输入端用于接收射频输入信号；

第二级低噪声放大器，第二级低噪声放大器的输入端连接第一级低噪声放大器的输出端；

电调衰减电路，电调衰减电路的输入端连接第二级低噪声放大器的输出端；

模数转换器，模数转换器的输入端连接电调衰减电路的输出端，模数转换器的输出端用于连接接收机的控制模块；其中，模数转换器处理依次经第一级低噪声放大器、第二级低噪声放大器、电调衰减电路处理的射频输入信号，输出采集数据至控制模块，以使控制模块分别控制第一级低噪声放大器、电调衰减电路。

在其中一个实施例中，第一级低噪声放大器包括旁路开关；旁路开关用于连接控制模块；

电调衰减电路的控制端用于连接控制模块。

在其中一个实施例中，电调衰减电路包括电调衰减器；

电调衰减器的输入端连接第二级低噪声放大器的输出端，电调衰减器的输出端连接模数转换器的输入端，电调衰减器的控制端用于连接控制模块。

在其中一个实施例中，电调衰减电路包括第一电调衰减器和第二电调衰减器；

第一电调衰减器的输入端连接第二级低噪声放大器的输出端，第一电调衰减器的输出端连接第二电调衰减器的输入端，第一电调衰减器的控制端用于连接控制模块；

第二电调衰减器的输出端连接模数转换器的输入端，第二电调衰减器的控制端用于连接控制模块。

在其中一个实施例中，电调衰减电路还包括连接在第一电调衰减器和第二电调衰减器之间的放大器。

在其中一个实施例中，放大器为射频放大器。

在其中一个实施例中，第二级低噪声放大器为高线性度低噪声放大器。

在其中一个实施例中，第一级低噪声放大器为在旁路模式下具有高线性度的放大器。

一种接收机，包括控制模块，以及如上述的通信装置；

控制模块连接模数转换器的输出端。

在其中一个实施例中，控制模块为FPGA。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

本申请包括依次连接的第一级低噪声放大器、第二级低噪声放大器、电调衰减电路以及模数转换器；其中，第一级低噪声放大器、电调衰减电路以及模数转换器均用于连接接收机的控制模块；射频输入信号从带旁路功能的第一级低噪声放大器的输入端输入，进而模数转换器将采集数据传输给控制模块，以进行低噪放旁路功能及电调衰减电路的控制；本申请能够大幅提高接收机的接收动态范围，同时能够保证接收机噪声系数，最大程度的保证接收机的接收灵敏度；本申请提供更大的接收机的动态范围，而且保证大信号输入情况下接收机噪声系数，简单且容易实现。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一个实施例中通信装置的结构示意图；

图2为一个实施例中通信装置中第一级低噪声放大器与电调衰减电路的控制结构示意图；

图3为一个实施例中通信装置的电调衰减电路结构示意图；

图4为另一个实施例中通信装置的电调衰减电路结构示意图；

图5为一个实施例中通信装置的具体结构示意图；

图6为一个实施例中接收机的内部结构图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。

空间关系术语例如“在…下”、“在…下面”、“下面的”、“在…之下”、“在…之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在…下面”和“在…下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

传统增加动态范围的方案，往往通过降低接收机低噪放后增益实现，对系统动态范围的增加幅度有限，同时也不能保证大信号情况下的噪声系数，影响弱覆盖区的通讯质量。

而本申请提供一种提高接收机动态范围同时保证噪声系数的方案，不仅可以提供更大的接收机的动态范围，而且保证大信号输入情况下接收机噪声系数，方案简单且容易实现。本申请适用于P25(Project 25，数字通讯标准)/iDEN (Integrated DigitalEnhanced Networks，集成数字增强型网络)等专网通信系统的接收机设计。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种通信装置，以该装置应用于接收机为例进行说明，包括：

带旁路功能的第一级低噪声放大器110，第一级低噪声放大器110的输入端用于接收射频输入信号；

第二级低噪声放大器120，第二级低噪声放大器120的输入端连接第一级低噪声放大器110的输出端；

电调衰减电路130，电调衰减电路130的输入端连接第二级低噪声放大器 120的输出端；

模数转换器140，模数转换器140的输入端连接电调衰减电路130的输出端，模数转换器140的输出端用于连接接收机的控制模块；

其中，模数转换器处理依次经第一级低噪声放大器110、第二级低噪声放大器120、电调衰减电路130处理的射频输入信号，输出采集数据至控制模块，以使控制模块分别控制第一级低噪声放大器110、电调衰减电路130。

具体而言，如图1所示，本申请可以包括依次连接的第一级低噪声放大器 110、第二级低噪声放大器120、电调衰减电路130以及模数转换器140；其中，第一级低噪声放大器110、电调衰减电路130以及模数转换器140均用于连接接收机的控制模块；射频输入信号从带旁路功能的第一级低噪声放大器110的输入端输入，进而模数转换器140输出采集数据给控制模块，以进行低噪放旁路功能及电调衰减电路130的控制。

其中，射频输入信号从带旁路功能的低噪放(即第一级低噪声放大器110) 的输入端输入，带旁路功能的低噪放的输出端连接第二级低噪放(即第二级低噪声放大器120)的输入端，第二级低噪放的输出端连接电调衰减电路130的输入端，电调衰减电路130的输出端连接A/D转换器(即模数转换器140)的输入端，A/D转换器采集的数据送给控制模块，进行低噪放(带旁路功能)及电调衰减电路的控制。

本申请中，控制模块进行低噪放旁路功能及电调衰减电路的控制，可以指控制模块输出相应的控制信号进行控制，例如，溢出保护控制，前级增益处理，放增益处理等；在一个示例中，控制模块可以采用自动增益控制的方式予以实现上述相应的控制功能。

本申请提出采用带旁路功能低噪放，即带旁路功能的第一级低噪声放大器 110，而带旁路功能的第一级低噪声放大器110的运用进一步提高了接收机动态范围；具体地，当大信号输入时，本申请通过旁路第一级低噪放(带旁路功能的低噪放，即第一级低噪声放大器110)降低前级增益，实现大信号时正常工作提高接收机动态范围，同时第二级低噪放(即第二级低噪声放大器120)的采用保证了大信号输入时设备的噪声系统不会受到恶化，保证了接收机的接收灵敏度。在一个示例中，带旁路功能的第一级低噪声放大器110可以为在旁路模式下具有高线性度的放大器，可选用TQL9042或类似功能的低噪声放大器予以实现。

需要说明的是，对于第二级低噪声放大器，本申请提出第二级低噪声放大器可不具备旁路功能，进而能够保证最小增益条件下接收机噪声系数。在一个示例中，第二级低噪声放大器120可以为高线性度低噪声放大器，如普通的低噪声放大，具体地，可选用BGU8051或类似射频指标的低噪声放大器予以实现。

对于模数转换器而言，模数转换器可以处理依次经第一级低噪声放大器、第二级低噪声放大器、电调衰减电路处理的射频输入信号，输出采集数据。具体而言，依次经第一级低噪声放大器、第二级低噪声放大器、电调衰减电路处理后的射频输入信号，作为输入信号进入到模数转换器(即A/D转换器)，进而由模数转换器输出数字信号(即采集数据)。在一个示例中，输入信号为进入到模数转换器的射频信号，该射频信号经模数转换器采集得到数字信号。

在其中一个实施例中，如图2所示，第一级低噪声放大器110可以包括旁路开关；旁路开关用于连接控制模块；

电调衰减电路130的控制端用于连接控制模块。

具体而言，控制模块可以在采集数据的作用下向电调衰减电路130的控制端输出控制信号，和/或向旁路开关输出控制信号。本申请中的第一级低噪声放大器可以采用可旁路低噪声放大器(如图2所示)予以实现；控制模块可以根据A/D转换器(即模数转换器)的采集数据，控制低噪放旁路开关及电调衰减电路，例如，输入相应的控制信号；在一个示例中，控制低噪放旁路开关的控制信号，可以为高低电平信号；控制电调衰减电路的控制信号，可以为串行信号或并行信号。

需要说明的是，图2中的省略号表示本次未示出的器件，即图2中示出的结构，仅仅是与本示例相关的部分结构的框图，具体的通信装置可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。可以参阅本申请各实施例记载的内容予以明确。

在一些实施例中，如图3所示，电调衰减电路130可以包括电调衰减器；

其中，电调衰减器的输入端连接第二级低噪声放大器120的输出端，电调衰减器的输出端连接模数转换器140的输入端，电调衰减器的控制端用于连接控制模块。

具体而言，本申请中的电调衰减电路130可以采用电调衰减器予以实现，即本申请包括带旁路功能的第一级低噪声放大器110、第二级低噪声放大器120、电调衰减器以及A/D转换器，射频输入信号从带旁路功能的第一级低噪声放大器110的输入端输入，带旁路功能的第一级低噪声放大器110的输出端连接第二级低噪声放大器120的输入端，第二级低噪声放大器120的输出端连接电调衰减器的输入端，电调衰减器的输出端连接A/D转换器的输入端，A/D转换器采集的数据送给接收机的控制模块以进行带旁路功能的第一级低噪声放大器及电调衰减器的控制。

进一步的，基于本申请，控制模块可以在采集数据超过AGC(Automatic GainControl，自动增益控制)门限时，优先设置电调衰减器，在电调衰减器衰减到最大之后，控制带旁路功能的低噪放(即第一级低噪声放大器)，同时，电调衰减器的衰减值可以减少一定数值，该数值可以为第一级低噪放增益值。进而，本申请能够大幅提高接收机的接收动态范围，同时能够保证接收机噪声系数，最大程度的保证接收机的接收灵敏度；本申请提高了接收机的接收动态范围，同时保证了接收灵敏度。

本申请中，电调衰减器位于第二级低噪放(即第二级低噪声放大器)后，在增加动态范围的同时，能够保障接收噪声系数。

在一些实施例中，如图4所示，电调衰减电路可以包括第一电调衰减器和第二电调衰减器；

第一电调衰减器的输入端连接第二级低噪声放大器的输出端，第一电调衰减器的输出端连接第二电调衰减器的输入端，第一电调衰减器的控制端用于连接控制模块；

第二电调衰减器的输出端连接模数转换器的输入端，第二电调衰减器的控制端用于连接控制模块。

具体而言，本申请采用两级电调衰减器；即除了连接在第二级低噪声放大器和模数转换器之间的电调衰减器以外，本申请还可在第二级低噪放后增加一级电调衰减器，进而可以进一步提高接收机动态范围。本申请中的电调衰减器位于第二级低噪放后，在增加动态范围的同时保障接收噪声系数。

在一些实施例中，如图5所示，电调衰减电路还可以包括连接在第一电调衰减器和第二电调衰减器之间的放大器。

具体而言，如图5所示，第一级低噪声放大器为可旁路的低噪声放大器；电调衰减电路可以包括依次连接的第一电调衰减器、放大器和第二电调衰减器。其中，该放大器可以为射频放大器，例如普通的射频放大器，在一个示例中，该放大器可以采用LXK6101DS、放大管等予以实现；基于本申请，在采集数据超过AGC(自动增益调整)门限时，可优先设置电调衰减器，电调衰减器最大衰减值可以为32dB；电调衰减器衰减到最大之后控制带旁路功能的低噪放，电调衰减器的衰减值减少一定数值，该数值可以为第一级低噪放增益值；

为进一步提高接收机动态范围，可在第二级低噪放后增加一级电调衰减器，例如，增加32dB动态范围(一般电调衰减器的最大衰减值为32dB)；基于本申请，在最大衰减值条件下，使得接收机噪声系数与接收机最大增益下相当，一定程度保障小信号的解调。其中，接收机的噪声系数可以取决于第一级低噪放的噪声系数，进而最大衰减值条件下和最大增益条件下接收机的第一级低噪放的噪声系数及增益相当(可采用噪声系数级联计算公式得出)。

以上，本申请中射频输入信号可从带旁路功能的第一级低噪声放大器的输入端输入，进而模数转换器将采集数据传输给控制模块，以进行低噪放旁路功能及电调衰减电路的控制；本申请能够大幅提高接收机的接收动态范围，同时能够保证接收机噪声系数，最大程度的保证接收机的接收灵敏度；本申请提供更大的接收机的动态范围，而且保证大信号输入情况下接收机噪声系数，简单且容易实现。

为了进一步阐述本申请的方案，下面以采用前述的通信装置实现的工作流程为例及逆行说明：

控制模块可以根据A/D转换器的采集数据和预设门限，控制低噪放旁路开关(即第一级低噪声放大器)及电调衰减电路，输出相应的控制信号。预设门限可以为根据模数转换器(即A/D转换器)的满量程数据得到，在一个示例中，预设门限可以根据AD满量程情况下的输入信号降低3dB作为AD溢出保护。其中，输入信号可以为进入到A/D转换器的射频信号，射频信号经A/D转换器采集得到数字信号。

进一步的，A/D转换器输出采集数据，预设门限可以包括溢出保护门限(也可以称为自动增益控制AGC上门限，即自动增益控制上门限，可用于降低前级增益处理)，以及自动增益控制下门限(用于放增益处理)。

当A/D转换器输出的采集数据大于自动增益控制上门限时进行降增益操作，实现方法可以为：控制模块发送串行或并行控制信号到电调衰减器，增加电调衰减器衰减量，当电调衰减器衰减量达到预设值(最大衰减值或者第一级低噪放增益值)时进行低噪放旁路控制；

低噪放旁路控制的控制过程可以为控制模块发出高低电平的控制信号至带旁路功能的低噪放，同时将电调衰减器的衰减值减少一定数值，该数值可以为第一级低噪放增益值(即第一级低噪声放大器的增益值)，直至电调衰减器衰减至最大值(即最大衰减值，一般电调衰减器的最大衰减值为32dB)，若存在第二级电调衰减器时，可继续衰减第二级电调衰减器直至最大值(即最大衰减值)；当A/D转换器采集数据小于自动增益控制下门限时，可进行放增益操作，直至前级增益达到最大值。

此外，A/D转换器的采集数据可以设定为d，A/D转换器的满量程数据可以为dmax；本申请提出将dmax/2(即最大输出信号降低3dB)作为溢出保护门限 (也称为自动增益控制AGC上门限，用于降低前级增益处理)，将dmax/3作为自动增益控制下门限(用于放增益处理)。

当A/D转换器的采集数据大于dmax/2时进行降增益操作，实现方法可以包括：控制模块发送串行或并行控制信号到电调衰减器，增加电调衰减器衰减量，当电调衰减器衰减量达到最大值(或者第一级低噪放增益值)时进行低噪放旁路控制，控制信号为控制模块发出高低电平的控制信号至带旁路功能的低噪放，同时将电调衰减器的衰减值减少一定数值，该数值可以为第一级低噪放增益值，直至电调衰减器衰减至最大值，若存在第二级电调衰减器时，可继续衰减第二级电调衰减器直至最大值；当A/D转换器采集数据小于自动增益控制下门限 (dmax/3)时进行放增益操作，直至前级增益达到最大值。

进一步的，上述示例描述了降增益的过程，而本申请中控制模块执行的放增益过程，可以是上述降增益的逆过程。

具体而言，若采集数据小于自动增益控制下门限时，确认当前电调衰减电路的衰减值是否为0，若不为0，则确认衰减减小值是否小于衰减值；如果衰减减小值小于衰减值，则设置计算后的电调衰减电路衰减值以完成放增益。如果衰减减小值小于衰减值大于衰减值，则在确认第一级低噪声放大器开启的情况下，设置电调衰减电路的衰减值为0以完成放增益。如果衰减减小值小于衰减值大于衰减值、且确认第一级低噪声放大器关闭的情况下，则打开第一级低噪声放大器，并设置计算后的电调衰减电路衰减值以完成放增益。

上述通信装置的控制方法中，控制模块可以根据A/D转换器的采集数据及预设门限控制低噪放旁路开关及电调衰减器，本申请能够大幅提高接收机的接收动态范围，同时能够保证接收机噪声系数，最大程度的保证接收机的接收灵敏度；本申请提高了接收机的接收动态范围，同时保证了接收灵敏度，适用于P25/iDEN等专网通信系统的接收机设计。

在一个实施例中，如图6所示，提供了一种接收机，包括控制模块，以及如上述的通信装置；其中，控制模块连接模数转换器的输出端。

在一些实施例中，控制模块可以为FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)。

具体而言，采用本申请设计的接收机，能够提高接收动态范围的同时保证设备接收灵敏度。其中，有关通信装置的相关结构可以参阅前文，有关该通信装置的控制方法也可参阅前文，此处不再重复赘述。进一步的，本申请中的控制模块可以为FPGA里实现的功能模块。

本领域技术人员可以理解，图1至图6中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的设备及元器件的限定，具体的设备及元器件可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种通信装置，其特征在于，包括：

带旁路功能的第一级低噪声放大器，所述第一级低噪声放大器的输入端用于接收射频输入信号；

第二级低噪声放大器，所述第二级低噪声放大器的输入端连接所述第一级低噪声放大器的输出端；

电调衰减电路，所述电调衰减电路的输入端连接所述第二级低噪声放大器的输出端；

模数转换器，所述模数转换器的输入端连接所述电调衰减电路的输出端，所述模数转换器的输出端用于连接接收机的控制模块；其中，所述模数转换器处理依次经所述第一级低噪声放大器、所述第二级低噪声放大器、所述电调衰减电路处理的所述射频输入信号，输出采集数据至所述控制模块，以使所述控制模块分别控制所述第一级低噪声放大器、所述电调衰减电路。

2.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，所述第一级低噪声放大器包括旁路开关；所述旁路开关用于连接所述控制模块；

所述电调衰减电路的控制端用于连接所述控制模块。

3.根据权利要求1或2所述的通信装置，其特征在于，所述电调衰减电路包括电调衰减器；

所述电调衰减器的输入端连接所述第二级低噪声放大器的输出端，所述电调衰减器的输出端连接所述模数转换器的输入端，所述电调衰减器的控制端用于连接所述控制模块。

4.根据权利要求1或2所述的通信装置，其特征在于，所述电调衰减电路包括第一电调衰减器和第二电调衰减器；

所述第一电调衰减器的输入端连接所述第二级低噪声放大器的输出端，所述第一电调衰减器的输出端连接所述第二电调衰减器的输入端，所述第一电调衰减器的控制端用于连接所述控制模块；

所述第二电调衰减器的输出端连接所述模数转换器的输入端，所述第二电调衰减器的控制端用于连接所述控制模块。

5.根据权利要求4所述的通信装置，其特征在于，所述电调衰减电路还包括连接在所述第一电调衰减器和所述第二电调衰减器之间的放大器。

6.根据权利要求5所述的通信装置，其特征在于，所述放大器为射频放大器。

7.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，所述第二级低噪声放大器为高线性度低噪声放大器。

8.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，所述第一级低噪声放大器为在旁路模式下具有高线性度的放大器。

9.一种接收机，其特征在于，包括控制模块，以及如权利要求1至8中任一项所述的通信装置；

所述控制模块连接所述模数转换器的输出端。

10.根据权利要求9所述的接收机，其特征在于，所述控制模块为FPGA。

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