DE60131167T2

DE60131167T2 - Automatische Verstärkungsregelung

Info

Publication number: DE60131167T2
Application number: DE60131167T
Authority: DE
Inventors: Jens Wildhagen; Carsten Merkle; Dietmar Schill; Rolf Nöthlings; Taiwa Okanobu
Original assignee: Sony Deutschland GmbH; Sony Corp
Current assignee: Sony Deutschland GmbH; Sony Corp
Priority date: 2001-09-25
Filing date: 2001-09-25
Publication date: 2008-08-14
Anticipated expiration: 2021-09-26
Also published as: US7433476B2; JP2003152479A; EP1296449B1; JP4274408B2; EP1296449A1; US20030059065A1; DE60131167D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine automatische Verstärkungssteuereinheit mit einem spannungsgesteuerten Verstärker, wobei die Verstärkung des spannungsgesteuerten Verstärkers mittels eines Steuerschaltkreises in Form einer geschlossenen Schleife gesteuert wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Verstärker mit einer automatischen Verstärkungssteuereinheit. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Steuern der Verstärkung eines spannungsgesteuerten Verstärkers.
Bei einer automatischen Verstärkungssteuereinheit wird die Verstärkung eines Verstärkers mittels eines Steuerschaltkreises in Form einer geschlossenen Schleife geregelt oder gesteuert. Die Verstärkung wird derart gesteuert, dass die Größe des Ausgabesignals des Verstärkers in etwa gleich ist zu einer Bezugssignalstärke. Der Steuerschaltkreis in Form einer geschlossenen Schleife transformiert die Abweichung der Amplitude des Ausgabesignals des Verstärkers in ein entsprechendes Steuersignal für die Verstärkung.
Der technische Hintergrund in Bezug auf automatische Verstärkungssteuereinheiten kann in der Publikation "Radio receiver design" von K. McClaning und T. Vito, Noble Publishing Corporation, Atlanta 2000, gefunden werden.
Weitere Informationen im Hinblick auf den Stand der Technik ergeben sich aus dem US-Patent 4,463,320 , welches eine automatische Verstärkungssteuerschaltung, welche Sampletechniken verwendet, lehrt, um die Zeitkonstanten automatischer Verstärkungssteuerschaltkreises oder -schaltungen zu variieren. Die Zeitkonstanten werden einfach durch Ändern der Abtastraten oder Sampleraten programmiert, und zwar anstelle eines Änderns einer RC-Zeitkonstante innerhalb eines Differentiators.
Ein kritischer Parameter beim Ausbilden einer automatischen Verstärkungssteuereinheit ist die Steuerrate des Steuerschaltkreises mit geschlossenem Kreis oder mit geschlossener Schleife. In dem Fall, bei welchem die Rate auf einen hohen Wert gesetzt wird, wird die Verstärkung schnell angepasst. Das Regeln der Verstärkung auf zu schnelle Art und Weise bewirkt Verzerrungen in verstärkten Signalen, obwohl wegen der Amplitudenmodulation teilweise eine Kompensation auftritt. Andererseits entstehen aufgrund der ansteigenden Signalstärke Sättigungsfehler, falls ausschließlich eine geringe Variation der Verstärkung erlaubt wird, insbesondere sättigt der Analog-Digital-Wandler.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine automatische Verstärkungssteuereinheit und ein Verfahren zum Steuern der Verstärkung eines spannungsgesteuerten Verstärkers zu schaffen, welche eine hohe Rate und Stabilität und eine schnelle Reaktion ermöglichen.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst bei einer automatischen Verstärkungssteuereinheit gemäß Anspruch 1, bei einem Receiver gemäß Anspruch 11 und bei einem Verfahren zum Steuern der Verstärkung eines spannungsgesteuerten Verstärkers gemäß Anspruch 13.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine automatische Verstärkungssteuereinheit einen spannungsgesteuerten Verstärker (VCA) auf, welcher ein VCA-Eingangssignal verstärkt, um ein VCA-Ausgangssignal zu erhalten, wobei die Verstärkung des spannungsgesteuerten Verstärkers durch einen Steuerschaltkreis mit geschlossener Schleife oder mit einem geschlossenen Kreis gesteuert wird. Die automatische Verstärkungssteuereinheit weist eine Einrichtung auf zum Erzeugen eines Fehlersignals durch Vergleichen der Stärke des VCA-Ausgangssignals mit einem vordefinierten Bezugssignal oder einer vordefinierten Bezugsstärke. Des Weiteren ist ein Vorwärtssteuerelement vorgesehen, welches das Fehlersignal in ein Verstärkungssteuersignal für den spannungsgesteuerten Verstärker umwandelt. Ferner weist die automatische Verstärkungssteuereinheit eine Einrichtung auf zum Variieren der Steuerrate des Steuerschaltkreises mit geschlossenem Kreis, und zwar gemäß der Stärke des VCA-Ausgangssignals, wodurch die Steuerrate mit einer steigenden Stärke des VCA-Ausgangssignals angehoben wird.
Das Steuersignal zeigt an, wie stark die Größe des VCA-Ausgangssignals von der Referenz- oder Bezugsgröße oder -stärke abweicht. Ausgehend vom Fehlersignal wird das Verstärkungssteuersignal erzeugt, welches die Verstärkung des spannungsgesteuerten Verstärkers steuert. Anstelle der Verwendung einer konstanten Steuerrate, wie bei Lösungen aus dem Stand der Technik, kann erfindungsgemäß die Steuerrate als Funktion der Stärke oder Größe des VCA-Ausgangssignals variiert werden. In dem Fall, bei welchem das VCA-Ausgangssignal klein ist, kann die Steuerrate auf einen niedrigen Wert eingestellt werden. Durch langsames Anpassen der Verstärkung des Verstärkers können Signalverzerrungen vermieden werden. Derartige Signalverzerrungen treten auf, wenn die Verstärkungsregulation beginnt, die Amplitudenmodulation auszugleichen oder zu kompensieren. Wenn die Größe des VCA-Ausgangssignals in die Nähe des Sättigungsbereichs des ADC gelangt, können leicht Fehler aufgrund eines Sättigungsverhaltens auftreten. In diesem Fall ist es wünschenswert, die Verstärkung auf schnellere Art und Weise zu reduzieren. Erfindungsgemäß wird die Steuerrate angehoben, wenn das VCA-Ausgangssignal oder -Ausgabesignal ansteigt und sich nahe zum Sättigungsbereich hin entwickelt. Also wird eine Sättigung des Analog-Digital-Wandlers vermieden.
Vorzugsweise subtrahiert die Einrichtung zum Erzeugen des Fehlersignals die vordefinierte Bezugs- oder Referenzgröße von der Größe oder Stärke des VCA-Ausgabesignals oder umgekehrt. Folglich ist das Fehlersignal ein Maß für die Abweichung des VCA-Ausgangssignals von seinem gewünschten Wert. Der Unterschied zwischen dem VCA-Ausgangssignal und der Bezugsgröße ist als Startpunkt zum Erzeugen des Verstärkungssteuersignals gut geeignet.
Vorzugsweise weist die Einrichtung zum Variieren der Steuerrate des Steuerschaltkreises mit geschlossenem Kreis ein Multiplikatorelement auf zum Multiplizieren des Fehlersignals mit einem Skalierungsfaktor, wobei der Skalierungsfaktor mit steigender Größe oder Stärke des VCA-Ausgangssignals angehoben wird. Durch Multiplizieren des Fehlersignals mit einem Skalierungsfaktor ist es möglich, die Geschwindigkeit des Regelns des Steuerschaltkreises mit geschlossenem Kreis zu beeinflussen. Je größer der Skalierungsfaktor gewählt wird, desto schneller wird die Verstärkung angepasst. Dies korrespondiert mit einer geringen Zeitkonstante zu dem Steuerschaltkreis mit geschlossenem Kreis. Umgekehrt bedeutet dies, dass es mittels eines niedrigen oder kleinen Skalierungsfaktors möglich ist, die Steuerrate für den Steuerschaltkreis mit geschlossenem Kreis abzusenken. In diesem Fall ist die Zeitkonstante für den Steuerschaltkreis groß. Um Signalverzerrungen zu vermeiden, sollte die Verstärkung während eines regulären Betriebs der automatischen Verstärkungssteuerung langsam angepasst werden. Eine dazu unterschiedliche Situation entsteht, wenn das VCA-Ausgabesignal zu groß wird. Um ein Sättigungsverhalten des Analog- Digital-Wandlers zu vermeiden, sollte die Verstärkung schnell angepasst oder reduziert werden. Zu diesem Zweck wird der Skalierungsfaktor angehoben, sobald das VCA-Ausgangssignal zu groß wird. Das Multiplizieren des Fehlersignals mit einem Skalierungsfaktor bildet das einfachste und effektivste Verfahren zum Variieren der Steuerrate eines Steuerschaltkreises.
Die Einrichtung zum Variieren der Steuerrate des Steuerschaltkreises mit geschlossenem Kreis vergleicht vorzugsweise die Größe oder Stärke des VCA-Ausgabesignals mit einem vordefinierten so genannten Boost-Offset, wobei in dem Fall, bei welchem die Größe geringer ist als diejenige des Boost-Offsets, der Skalierungsfaktor auf einen Standardwert gesetzt wird. Für Größen des VCA-Ausgabesignals unterhalb der Größe des Boost-Offsets ist es vorteilhaft, wenn die Verstärkung langsam angepasst wird. Der Skalierungsfaktor wird daher auf einen niedrigen Standardwert gesetzt.
Die Einrichtung zum Variieren der Steuerrate des Steuerschaltkreises mit geschlossenem Kreis vergleicht vorzugsweise die Größe oder Stärke des VCA-Ausgabesignals mit einem vordefinierten so genannten Boost-Offset, wobei in dem Fall, bei welchem diese Größe oder Stärke diejenige des Boost-Offsets übersteigt, der Skalierungsfaktor gemäß dem Anstieg der Größe oder Stärke des VCA-Ausgabesignals angehoben wird. Sobald die Größe oder Stärke des VCA-Ausgabesignals den Boost-Offset übersteigt, ist es wünschenswert, die Verstärkung des spannungsgesteuerten Verstärkers zu reduzieren. Dies wird erreicht durch Steigern des Skalierungsfaktors.
Das Vorwärtssteuerelement weist vorzugsweise einen Integrator auf zum Integrieren des skalierten Fehlersignals. Das Fehlersignal ist ein Maß für die Abweichung der Stärke oder Größe des VCA-Ausgabesignals von einem gewünschten Wert. Durch Integration des Fehlersignals, welches mit einem Skalierungsfaktor multipliziert sein kann, wird das Verstärkungssteuersignal erhalten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Integrator eine Addierereinrichtung auf zum wiederholten Addieren des skalierten Fehlersignals, entweder mit positivem oder mit negativem Vorzeichen, wobei die Addition in Bezug auf den vorangehenden Verstärkungssteuerwert erfolgt. Durch wiederholtes Addieren des skalierten Fehlersignals erzeugt der Integrator das Verstärkungssteuersignal. In dem Fall, dass das Verstärkungssteuersignal zu groß wird, wird es bei der nächsten Iteration abgesenkt durch Addieren des skalierten Fehlersignals. In dem Fall, bei welchem das Verstärkungssteuersignal zu niedrig ist, wird es in der nächsten Iteration erhöht.
Die automatische Verstärkungssteuereinheit weist vorzugsweise einen Analog-Digital-Wandler auf, welcher das analoge VCA-Ausgabesignal in ein digitales VCA-Ausgabesignal umwandelt. Das digitale VCA-Ausgabesignal kann transformiert werden, und zwar mittels einer digitalen Signalverarbeitung, welche die Ermittlung eines Absolutwerts, ein Addieren, ein Subtrahieren, ein Integrieren und dergleichen in Bezug auf das digitale Verstärkungssteuersignal beinhalten kann.
Die automatische Verstärkungssteuereinheit weist vorzugsweise einen Digital-Analog-Wandler auf, welcher das digitale verstärkte Steuersignal in ein analoges Verstärkungssteuersignal umwandelt. Die Verstärkung des spannungsgesteuerten Verstärkers wird durch eine analoge Spannung bestimmt. Daher muss das digitale Verstärkungssteuersignal in ein analoges Verstärkungssteuersignal umgewandelt werden, welches zum Steuern der Verstärkung des Verstärkers verwendet wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Einrichtung zum Erzeugen eines Fehlersignals, das Vorwärtssteuerelement und die Einrichtung zum Variieren der Steuerrate des Steuerschaltkreises mit geschlossenem Kreis zumindest teilweise als digitale Signalverarbeitungseinheiten realisiert. Bei der digitalen Signalverarbeitung ist es möglich, die jeweiligen Operationen, die mittels analoger Schaltkreise nur schwer zu realisieren sind, zu implementieren. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, zumindest einen Teil der Steuerschaltung mit geschlossenem Kreis in digitaler Technologie auszubilden.
Vorzugsweise sind die Einrichtung zum Erzeugen eines Fehlersignals, das Vorwärtssteuerelement und die Einrichtung zum Variieren der Steuerrate des Steuerschaltkreises mit geschlossenem Kreis zumindest teilweise in Form einer digitalen Signalverarbeitung realisiert.
Vorzugsweise empfängt ein Receiver oder Empfänger mit einer automatischen Verstärkungssteuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung Signale eines der Standards DRM, DAB, FM oder AM. Gemäß den Übertragungsstandards FM und AM führt der Radioreceiver oder Radioempfänger eine digitale Verarbeitung empfangener Radiosignale durch, die weiterhin als analoge Signale übertragen werden. DRM (Digital Radio Mondial) und DAB (Digital Audio Broadcasting) sind aktuelle Standards für die digitale Radiosignalübertragung.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Steuern der Verstärkung eines spannungsgesteuerten Verstärkers, welcher das VCA-Eingangssignal verstärkt, um ein VCA-Ausgabesignal zu erhalten, wobei die Verstärkung des spannungsgesteuerten Verstärkers mittels eines Steuerschaltkreises mit geschlossenem Kreis gesteuert wird, weist einen Schritt auf des Erzeugens eines Fehlersignals durch Vergleichen der Stärke oder Größe des VCA-Ausgabesignals mit einer vordefinierten Referenzgröße oder -stärke. Dann wird das Fehlersignal in ein Verstärkungssteuersignal für den Spannungsgesteuerten Verstärker transformiert oder gewandelt. Die Steuerrate für den Steuerschaltkreis mit geschlossenem Kreis wird gemäß der Stärke oder Größe des VCA-Ausgabesignals variiert, wobei die Steuerrate mit steigender Größe oder Stärke des VCA-Ausgabesignals gesteigert wird.
Weitere Eigenschaften und Vorteile einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung werden nun im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen erläutert.
1 zeigt ein Blockdiagramm einer automatischen Verstärkungssteuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt ein detaillierteres Blockdiagramm eines digital gesteuerten AGC, wobei der Aufbau der Zeitkonstantensteuerung dargestellt ist.
3 zeigt, wie die Zeitkonstante von der Eingangsamplitude des Analog-Digital-Konverters abhängt.
1 zeigt den Aufbau einer automatischen Verstärkungssteuerungseinheit gemäß der Erfindung, bei welcher die Verstärkung eines spannungsgesteuerten Verstärkers (VCA) mittels eines Steuerschaltkreises mit geschlossenem Kreis gesteuert wird. Automatische Verstärkungssteuereinheiten werden z. B. bei Radioreceivern oder Radioempfängern verwendet, um nachfolgenden funktionalen Einheiten, z. B. einer Demodulationseinheit, ein Signal mit konstanter Stärke oder Größe zuzuführen.
Die Antenne 1 empfängt ein HF-Signal 2, welches einer Abwärtskonversionseinheit 3 zugeführt wird. Die Abwärtskonversionseinheit 3 transformiert das HF-Signal 2 zu einer Zwischenfrequenz hin und erzeugt das VCA-Eingangssignal 4. Dieses Signal wird mittels des spannungsgesteuerten Verstärkers 5 verstärkt, wobei die Stärke oder Größe des analogen Verstärkungssteuersignals 6 die Verstärkung des spannungsgesteuerten Verstärkers 5 bestimmt. Das analoge VCA-Ausgabesignal 7 ist gleichzeitig das Eingangssignal für den Analog-Digital-Wandler 8, welcher das digitale VCA-Ausgabesignal 9 erzeugt. Das digitale VCA-Ausgabesignal 9 wird an die nachfolgenden funktionalen Einheiten 10 des Empfängers oder Receivers weitergeleitet, welche z. B. eine Einheit zum Erzeugen eines In-Phase- und eines Quadratursignals, eine Demodulationseinheit usw. umfassen.
Es ist das Ziel, die Verstärkung des spannungsgesteuerten Verstärkers derart zu steuern, dass eine Sättigung des Analog-Digital-Wandlers 8 vermieden werden kann. Das digitale VCA-Ausgabesignal 9 wird zur Einheit 11 für die Bestimmung des Absolutwerts weitergeleitet, welche die Stärke 12 des digitalen VCA-Ausgabesignals 9 ermittelt. Während das digitale VCA-Eingangssignal entweder ein positives Vorzeichen oder ein negatives Vorzeichen aufweisen kann, besitzen die Stärke oder der Wert 12 immer ein positives Vorzeichen. Im Addierer 13 wird ein vordefinierter Bezugswert 14 von der Stärke oder dem Wert 12 des VCA-Ausgabesignals subtrahiert. Im Ergebnis dieser Subtraktion stellt der Addierer 13 ein Fehlersignal 15 bereit, welches die Abweichung der Stärke oder des Werts 12 des VCA-Ausgabesignals von der Referenzgröße 14 anzeigt. Das Fehlersignal 15 wird mittels eines digitalen Tiefpassfilters 16 gefiltert, welcher ein digitales Verstärkungssteuersignal 17 erzeugt. Die Zeitkonstante 18 wird durch die Zeitkonstantensteuerung 19 bereitgestellt, welche die Zeitkonstante 18 an den digitalen Tiefpassfilter 16 weiterleitet. Die Zeitkonstante 18 definiert, wie schnell das Fehlersignal 15 in eine entsprechende Änderung des digitalen Verstärkungssteuersignals 17 umgewandelt wird. Erfindungsgemäß ist die Zeitkonstante 18 eine Funktion des Werts oder der Stärke 12 des VCA-Ausgabesignals. In dem Fall, bei welchem das VCA-Ausgabesignal 7 vergleichsweise gering ist, befindet sich der Analog-Digital-Wandler 8 vom Sättigungsbereich weit entfernt. In diesem Fall ist es vorteilhaft, mit einer großen Zeitkonstante zu arbeiten, welche nur eine langsame Variation der Verstärkung des spannungsgesteuerten Verstärkers erlaubt. Dadurch werden gewöhnlich Verzerrungen im decodierten oder demodulierten Signal vermieden, weil schnelle Änderungen des VCA-Ausgabesignals 7 vermieden werden.
Sobald das VCA-Ausgabesignal 7 in die Nähe des Sättigungsniveaus des Analog-Digital-Wandlers 8 gelangt, sollte es möglich sein, die Verstärkung des spannungsgesteuerten Verstärkers schneller zu variieren. Dies ermöglicht, dass die Verstärkung des Verstärkers schnell abgesenkt wird, um ein Sättigungsverhalten zu vermeiden. Erfindungsgemäß wird die Steuerrate des Steuerschaltkreises mit geschlossenem Kreis angehoben, wenn das analoge VCA-Ausgabesignal 7 den Sättigungsbereich erreicht. Um die Verstärkungssteuerung in diesem Fall zu beschleunigen, überwacht die Zeitkonstantensteuerung 19 die Stärke oder den Wert 12 des VCA-Ausgabesignals und senkt die Zeitkonstante 18 ab, falls der Wert oder die Stärke 12 zu groß werden. Die Zeitkonstante 18 wird an den digitalen Tiefpassfilter 16 weitergeleitet.
Mittels des Digital-Analog-Wandlers 20 wird das digitale Verstärkungssteuersignal 17 in ein analoges Verstärkungssteuersignal 6 gewandelt, welches zum Steuern der Verstärkung des spannungsgesteuerten Verstärkers 5 verwendet wird.
In 2 ist ein detaillierteres Blockdiagramm eines automatischen Verstärkungssteuerschaltkreises gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das HF-Signal 22 wird mittels der Antenne 21 empfangen. In einer Abwärtswandeleinheit 23 wird das HF-Signal 22 in ein Zwischenfrequenzsignal oder Intermediärfrequenzsignal gewandelt, welches das VCA-Eingangssignal 24 darstellt. Der spannungsgesteuerte Verstärker 25 verstärkt das VCA-Eingangssignal 24, wobei die Verstärkung des Verstärkers bestimmt ist durch das analoge Verstärkungssteuersignal 26. Der Analog-Digital-Wandler 28 wandelt das analoge VCA-Ausgabesignal 27 in das digitale VCA-Ausgabesignal 29, welches seinerseits der Einheit 30 zur Ermittlung des absoluten Wertes weitergeleitet wird. Die Einheit 30 zur Bestimmung des absoluten Wertes wertet das digitale VCA-Ausgabesignal 29 aus und erzeugt den Wert oder die Stärke 31 des VCA-Ausgabesignals. Der Wert oder die Stärke 31 werden verwendet und sind notwendig sowohl für die Zeitkonstantensteuerung als auch für die Bestimmung des Fehlersignals.
Im Addierer 32 wird die Bezugsgröße 33 von der Stärke oder Größe 31 des VCA-Ausgabesignals abgezogen. Im Ergebnis dieser Subtraktion wird das Fehlersignal 34 erzeugt. Das Fehlersignal 34 zeigt, wie stark die Stärke oder Größe des VCA-Ausgabesignals von der gewünschten Bezugsstärke oder -größe 33 abweichen. Je stärker oder größer das Fehlersignal 34 ist, desto mehr muss die Verstärkung des Verstärkers geändert werden.
Um das digitale Verstärkungssteuersignal 39 zu erzeugen, wird das Fehlersignal 34 über den Multiplikator 35 an den Integrator weitergeleitet, der seinerseits ein Register 40 und einen Addierer 41 aufweist. Der Multiplikator 35 multipliziert das Fehlersignal 34 mit einem Skalierungsfaktor 36, um ein skaliertes Fehlersignal 37 zu erhalten. Der Integrator führt eine Integration des skalierten Fehlersignals 37 aus und erzeugt das digitale Verstärkungssteuersignal 39.
Der Integrator weist ein Register 40 zum Speichern des vorangehenden Verstärkungssteuerwerts auf. Des Weiteren ist ein Addierer 41 vorgesehen. Das skalierte Fehlersignal 37 wird zum Addierer 41 weitergeleitet, und zwar mit negativem Vorzeichen, weil in dem Fall, dass die Stärke oder der Wert 31 des VCA-Ausgabesignals größer sind als die Bezugsgröße 33 oder der Bezugswert 33, das digitale Verstärkungssteuersignal abgesenkt werden muss. Daher wird der neue Verstärkungssteuerwert berechnet durch Subtrahieren des skalierten Fehlersignals 34 vom vorangehenden Verstärkungssteuerwert, welcher aus dem Register 40 erhalten wurde. Das digitale Verstärkungssteuersignal 39, welches am Ausgang des Addierers 41 erscheint, wird an den Digital-Analog-Wandler 42 weitergeleitet. Daneben wird der neue Verstärkungssteuerwert in das Register 40 eingeschrieben. Der Digital-Analog-Wandler 42 wandelt das digitale Verstärkungssteuersignal 39 in das analoge Verstärkungssteuersignal 26 um, welches die Verstärkung des spannungsgesteuerten Verstärkers 25 steuert. In Abhängigkeit von den Charakteristika des VCA muss das Vorzeichen des skalierten Fehlersignals 37 am Eingang des Addierers 41 geändert werden.
Der Skalierungsfaktor 36 bestimmt die Zeitkonstante des Steuerschaltkreises mit geschlossenem Kreis. Falls der Skalierungsfaktor 36 einen niedrigen Wert aufweist, wird das skalierte Fehlersignal 37 auch einen niedrigen Wert annehmen. Mit jeder Iteration der Integration wird der Verstärkerungssteuerwert immer nur um einen geringen Betrag oder Wert geändert. Ein niedriger Wert in Bezug auf den Skalierungsfaktor 36 bewirkt eine vergleichsweise langsame Antwort des Steuerschaltkreises mit geschlossenem Kreis. Daher korrespondiert ein niedriger Wert in Bezug auf den Skalierungsfaktor 36 mit einer großen Zeitkonstante für den Steuerschaltkreis und entsprechend mit einer niedrigen Steuerrate.
Falls der Wert des Skalierungsfaktors 36 hoch ist, nimmt das skalierte Fehlersignal 27 ebenfalls einen großen Wert an. Der Addierer 41 subtrahiert das skalierte Fehlersignal 37 vom vorangehenden Verstärkungssteuerwert. Wegen des hohen Skalierungsfaktors 36 wird der Verstärkungssteuerwert mit jeder Iteration des Integrators merklich geändert. Die Stärke oder Größe 31 des VCA-Ausgabesignals konvergiert schnell in Richtung auf die gewünschte Bezugsgröße 33 oder Bezugsstärke 33 hin. Daher korrespondiert ein großer Wert in Bezug auf den Skalierungsfaktor 36 mit einer geringen Zeitkonstante für den Steuerschaltkreis mit geschlossenem Kreis und entsprechend mit einer hohen Steuerrate.
Zum Berechnen des Skalierungsfaktors 36 werden der Wert oder die Stärke 31 des VCA-Ausgabesignals mit einem vordefinierten Boost-Offset 44 verglichen. Der Boost-Offset 44 definiert einen Schwellwert für das Verhalten des Steuerschaltkreises mit geschlossenem Kreis. In dem Fall, bei welchem der Wert oder die Stärke 31 des VCA-Ausgabesignals geringer sind als der des Boost-Offsets wird die Verstärkung des Verstärkers langsam reguliert, um eine Signalverzerrung zu vermeiden. Sobald der Wert oder die Stärke 31 des VCA-Ausgabesignals größer werden als derjenige des Boost-Offsets, wird die Geschwindigkeit der Regulation gesteigert durch entsprechendes Anheben des Skalierungsfaktors 36.
Um den Wert oder die Größe 31 des VCA-Ausgabesignals mit den Boost-Offsets 44 zu vergleichen, subtrahiert der Addierer 43 den Boost-Offset 44 von der Größe oder Stärke 31 des VCA-Ausgabesignals. Das sich ergebende Signal wird an den Begrenzer 45 weitergeleitet. In dem Fall, dass die Stärke oder der Wert 31 des VCA-Ausgabesignals geringer sind als der Wert des Boost-Offsets 44, wird der Wert des Ausgabesignals 46 des Begrenzers Null. In dem Fall, dass der Wert oder die Stärke 31 größer sind als der Wert des Boost-Offsets 44 nimmt das Ausgabesignal 46 des Begrenzers einen positiven Wert ein.
Der Multiplikator 47 multipliziert das Ausgabesignal 46 mit einer Boost-Zeitkonstante 48, um das multiplizierte Signal 49 zu erhalten oder zu generieren. Im Addierer 50 werden das multiplizierte Signal 49 und die statische Zeitkonstante 51 addiert. Auf diese Art und Weise wird der Skalierungsfaktor 36 erzeugt, welcher an den Multiplikator 35 weitergeleitet wird.
In dem Fall, dass der Wert oder die Stärke 31 geringer sind als der Wert des Boost-Offsets 44 ergibt sich ein Ausgabesignal 46 mit dem Wert Null. Mithin ist auch das multiplizierte Signal 49 Null. Das multiplizierte Signal 49 liefert daher keinen Beitrag zum Skalierungsfaktor 36. Der Skalierungsfaktor 36 ist damit identisch mit der statischen Zeitkonstante 51, welche auf einen vergleichsweise niedrigen Standardwert eingestellt ist. Dies führt zu einer vergleichsweise langsamen Regulation im Verhalten des Steuerschaltkreises mit geschlossenem Kreis.
Sobald der Wert oder die Stärke 31 den Wert des Boost-Offsets 44 überschreiten, nimmt das Ausgabesignal 46 des Begrenzers einen Wert an, der größer ist als Null. Dieser Wert wird mit der Boost-Zeitkonstante 48 multipliziert, um ein multipliziertes Signal 49 zu erhalten. Für hohe Werte oder Beträge 31 in Bezug auf das VCA-Ausgabesignal liefern sowohl das multiplizierte Signal 49 als auch die statische Zeitkonstante 51 einen Beitrag zum Skalierungsfaktor 36, welcher dann einen vergleichsweise hohen Wert annimmt. Die Regulationsgeschwindigkeit des Steuerschaltkreises mit geschlossenem Kreis wird auf diese Art und Weise merklich angehoben, nämlich sobald der Wert oder die Stärke 31 beginnt, den Wert des Boost-Offsets 44 zu überschreiten.
Dieses Verhalten kann auch der 3 entnommen werden, welche die Zeitkonstante des Steuerschaltkreises mit geschlossenem Kreis als Funktion des Werts oder der Stärke 31 des VCA-Ausgabesignals zeigt, welches gleich ist zur Eingangsamplitude des Analog-Digital-Wandlers 28. Für niedrige Werte der Stärke oder des Betrags 31 ist die Zeitkonstante des Steuerschaltkreises groß. Sobald der Wert oder die Stärke 31 größer sind als der Wert des Boost-Offsets 44, welcher in der 3 durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist, steigt der Skalierungsfaktor 36 und die Zeitkonstante des Steuerschaltkreises sinkt.

Claims

Automatische Verstärkungssteuereinheit: – mit einer Steuerschaltung (28–51) in Form eines geschlossenen Kreises, welche angeordnet und ausgebildet ist zum Zuführen eines Verstärkungssteuersignals auf der Grundlage einer Steuerrate der Steuerschaltung in Form eines geschlossenen Kreises und auf der Grundlage eines Fehlersignals (34) und – mit einem spannungsgesteuerten Verstärker (25), welcher angeordnet und ausgebildet ist zum Verstärken eines VCA-Eingangssignals (24) gemäß dem Verstärkungssteuersignal (26), um ein VCA-Ausgangssignal (27) zu erhalten, – wobei die Steuerschaltung in Form eines geschlossenen Kreises Einrichtungen (32) aufweist zum Erzeugen des Fehlersignals (34) durch Vergleichen der Stärke (31) des VCA-Ausgangssignals mit einer vordefinierten Bezugsstärke (33) und – wobei die Steuerschaltung in Form eines geschlossenen Kreises Einrichtungen (35, 43–51) zum Variieren der Steuerrate aufweist, welche ausgebildet und angeordnet sind zum Steigern der Steuerrate mit einer steigenden Stärke des VCA-Ausgangssignals, wenn die Stärke des VCA-Ausgangssignals einen vorbestimmten Schwellenwert (44) übersteigt, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zum Variieren der Steuerrate ein Multiplikatorelement (35) aufweisen zum Multiplizieren des Fehlersignals (34) mit einem Skalierungsfaktor (36), wobei der Skalierungsfaktor (36) mit steigender Stärke (31) des VCA-Ausgangssignals erhöht wird.
Automatische Verstärkungssteuereinheit nach Anspruch 1, bei welcher die Einrichtungen zum Erzeugen des Fehlersignals (32) die vordefinierte Bezugsstärke (33) von der Stärke (31) des VCA-Ausgangssignals subtrahieren oder umkehrt, um das Fehlersignal (34) zu generieren.
Automatische Verstärkungssteuereinheit nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei welcher die Einrichtungen zum Variieren der Steuerrate ausgebildet und angeordnet sind zum Vergleichen der Stärke (31) des VCA-Ausgangssignals mit einem vordefinierten Boost-Offset (44) und zum Einstellen des Skalierungsfaktors (36) auf einen Grundwert (51), falls die Stärke (31) geringer ist als der Boost-Offset (44).
Automatische Verstärkungssteuereinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, bei welcher die Einrichtungen zum Variieren der Steuerrate ausgebildet und angeordnet sind zum Vergleichen der Stärke (31) des VCA-Ausgangssignals mit einem vordefinierten Boost-Offset (44) und zum Steigern des Skalierungsfaktors (36) gemäß dem Anstieg in der Stärke (31) des VCA-Ausgangssignals, falls die Stärke (31) den Boost-Offset (44) übersteigt.
Automatische Verstärkungssteuereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher die Steuerschaltung in Form eines geschlossenen Kreises einen Integrator (40–41) aufweist zum Integrieren des skalierten Fehlersignals (37).
Automatische Verstärkungssteuereinheit nach Anspruch 5, bei welcher der Integrator eine Einrichtung (41) zum Addieren aufweist zum wiederholten Addieren des skalierten Fehlersignals (37), und zwar entweder mit einem positiven oder mit einem negativen Vorzeichen, zu einem vorangehenden Verstärkungssteuerwert (40).
Automatische Verstärkungssteuereinheit nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zum Erzeugen eines Fehlersignals, der Integrator und die Einrichtungen zum Variieren der Steuerrate der Steuerschaltung in Form eines geschlossenen Kreises zumindest teilweise als digitale Signalverarbeitungseinheiten ausgebildet sind.
Automatische Verstärkungssteuereinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem Analog-Digitalwandler (28) zum Umwandeln des analogen VCA-Ausgangssignals (27) in ein digitales VCA-Ausgangssignal (29).
Automatische Verstärkungssteuereinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem Digital-Analogwandler (42) zum Wandeln des digitalen Verstärkungssteuersignals (39) in ein analoges Verstärkungssteuersignal (26).
Receiver, mit einer automatischen Verstärkungssteuereinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.
Receiver nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Radiosignale nach einem der Standards DRM, DAB, FM oder AM empfangen werden.
Verfahren zum Steuern der Verstärkung eines spannungsgesteuerten Verstärkers (25), welcher ein VCA-Eingangssignal (24) verstärkt, mittels einer Verstärkungsschaltung in Form eines geschlossenen Kreises, und zwar gemäß einem Verstärkungssteuersignal (26), um ein VCA-Ausgangssignal (27) zu erhalten, mit den Schritten: – Bestimmen des Verstärkungssteuersignals auf der Grundlage einer Steuerrate der Steuerschaltung in Form eines geschlossenen Kreises und auf der Grundlage eines Fehlersignals und – Erzeugen des Fehlersignals (34) durch Vergleichen der Stärke (31) des VCA-Ausgangssignals mit einer vordefinierten Bezugsstärke (33) und – Steigern der Steuerrate mit steigender Stärke des VCA-Ausgangssignals, falls die Stärke des VCA-Ausgangssignals einen vorbestimmten Schwellenwert (44) übersteigt, gekennzeichnet durch Steigern der Steuerrate durch Multiplizieren des Fehlersignals (34) mit einem Skalierungsfaktor (36), wobei der Skalierungsfaktor (36) gesteigert wird mit steigender Stärke (31) des VCA-Ausgangssignals.
Verfahren nach Anspruch 12, welches den Schritt aufweist Subtrahieren der vordefinierten Bezugsstärke (33) von der Stärke (31) des VCA-Ausgangssignals oder umgekehrt, um das Fehlersignal (36) zu generieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, mit den Schritten: – Vergleichen der Stärke (31) des VCA-Ausgangssignals mit einem vorbestimmten Boost-Offset (44) und – Einstellen des Skalierungsfaktors (36) auf einen Grundwert (51), falls die Stärke (31) geringer ist als der Boost-Offset (44).
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, mit den Schritten: – Vergleichen der Stärke (31) des VCA-Ausgangssignals mit einem vordefinierten Boost-Offset (44) und – Steigern des Skalierungsfaktors (36) gemäß dem Anstieg der Stärke (31) des VCA-Ausgangssignals, falls die Stärke (31) den Boost-Offset (44) übersteigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, mit dem Schritt des Integrierens des skalierten Fehlersignals (37), um das Verstärkungssteuersignal (39) zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 16, bei welchem der Schritt des Integrierens aufweist ein wiederholtes Addieren des addierten Fehlersignals (37) entweder mit positivem oder mit negativem Vorzeichen zu dem vorangehenden Verstärkungssteuerwert (40), um das Verstärkungssteuersignal (39) zu generieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, mit dem Schritt des Wandelns des analogen VCA-Ausgangssignals (27) in ein digitales VCA-Ausgangssignal (29).
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, mit dem Schritt des Wandelns des digitalen Verstärkungssteuersignals (39) in ein analoges Verstärkungssteuersignal (26).