TWI392227B - 具有遲滯切換的自動增益控制系統 - Google Patents

Description

具有遲滯切換的自動增益控制系統

本發明係關於自動增益控制之技術領域，尤指一種基於遲滯切換且總增益值穩定變化的雙迴路自動增益控制系統。

圖1係一習知自動增益控制(Automatic Gain Control,AGC)的方塊圖。一天線102接收無線通訊訊號。一協調器100包含一帶通濾波器104，以選擇一包含訊號的寬頻頻譜。一低雜訊放大器106依據一固定的放大倍率，放大該帶通濾波器104選擇的寬頻頻譜訊號。一可變增益放大器108依據一控制訊號V_RF 以放大低雜訊放大器106的輸出訊號。一降頻器110將可變增益放大器108輸出訊號由射頻降至中頻。一帶通濾波器112執行窄頻濾波，以過濾產生一窄頻訊號。一可變增益放大器114依據一控制訊號V_IF 以放大帶通濾波器112的輸出訊號。一類比至數位轉換器116將可變增益放大器114的輸出訊號轉成數位形式。一自動增益控制裝置120依據類比至數位轉換器116及功率監督裝置122輸出訊號，產生可變增益放大器108的控制訊號V_RF 及可變增益放大器114的控制訊號V_IF 。

以前述習知技術為例，可變增益放大器114的輸出電壓Vz約為110dBμV，其對應電壓大小約為400mV~500mV，正好符和類比至數位轉換器116的輸入電壓範圍。若協調器100輸入電壓Vx約為60dBμV，其係RF訊號的強度，而帶通濾波器112約有-20dB的增益損失。可以推算出，協調器100及可變增益放大器114的增益加起來約為110-(60-20)=70dBμV，其中，協調器100的增益包含低雜訊放大器106的增益及可變增益放大器108的增益。然而由於頻道雜訊，與通道變異性等諸多原因，常會使協調器100的輸入電壓Vx在60dBμV附近漂移，故自動增益控制裝置120需調整控制訊號V_RF 及控制訊號V_IF 。

圖2係一習知自動增益控制(Automatic Gain Control,AGC)的增益調整的運作示意圖。如圖2所示，其依據輸入訊號的位準，亦即協調器100的輸入電壓Vx的位準，區分成區域I及區域II。於區域I中，使用控制訊號V_RF 將可變增益放大器108的增益固定於一預設最大增益GRFmax，而使用控制訊號V_IF 調整可變增益放大器114的增益。於區域II中，使用控制訊號V_IF 將可變增益放大器114的增益固定於一預設最小增益GIFmin，而使用控制訊號V_RF 調整可變增益放大器108的增益。可變增益放大器108的預設最大增益GRFmax並非其真正的最大增益RFgain_max，為了工作性能及放大線性，一般將預設最大增益GRFmax設計為略小於最大增益RFgain_max。同理，可變增益放大器114的預設最小增益GIFmin並非其真正的最小增益IFgain_min，一般將預設最小增益GIFmin設計為略大於最小增益IFgain_min。

如圖2所示，當協調器100的輸入電壓Vx的位準為60dBμV時，可變增益放大器108與低雜訊放大器106提供GRFmax(40dB)增益，可變增益放大器114提供GIFmin(30dB)增益。當協調器100的輸入電壓Vx的位準為70dBμV時，可變增益放大器114提供固定的GIFmin(30dB)增益，可變增益放大器108則由自動增益控制裝置120輸出的控制電壓V_RF 調整其增益，使得電壓Vz約為110dBμV，不會太大而超出類比至數位轉換器116的輸入電壓範圍，也不會太小，而使類比至數位轉換器116無法有效轉換。

當協調器100的輸入電壓Vx的位準為50dBμV時，協調器100提供固定的GRFmax(40dB)增益，可變增益放大器114則由自動增益控制裝置120輸出的控制電壓V_IF 調整其增益，使得電壓Vz約為110dBμV。

然而當電壓Vx的位準約為60dBμV附近時，整個自動增益控制系統則在區域I及區域II之間頻繁切換，不僅容易因切換產生低頻噪音，而影響自動增益控制系統對增益的調整，同時也容易讓系統不穩定。因此習知的自動增益控制系統仍有諸多缺失而有予以改善之必要。

本發明之目的主要係在提供一種具有遲滯切換的自動增益控制系統，其使用遲滯比較器以解決頻繁切換所產生系統不穩及雜訊增加的問題。同時亦解決因使用遲滯比較器所產生增益突然變大或變小所引起誤差的問題。

依據本發明之一特色，本發明提出一種自動增益控制系統，其包含一自動增益控制路徑及一控制裝置。該自動增益控制路徑包含一第一可變增益放大器(variable gain amplifier,VGA)及一第二可變增益放大器，該第一可變增益放大器具有一預設最大增益控制電壓，其對應該第一可變增益放大器的一預設最大增益，該第二可變增益放大器具有一預設最小增益控制電壓，其對應該第二可變增益放大器的一預設最小增益。該控制裝置用以控制該第一可變增益放大器及該第二可變增益放大器的增益。該控制裝置包含一誤差計算器、一遲滯比較器、一第一自動增益控制迴路、及一第二自動增益控制迴路。該誤差計算器計算該自動增益控制路徑的輸出訊號及一目標值，以產生一誤差訊號。該遲滯比較器比較一第一預估訊號及一預設換手值，以產生一控制訊號。該第一自動增益控制迴路耦合至該誤差訊號、該遲滯比較器及該第一可變增益放大器，依據該誤差訊號與控制訊號產生一第一增益控制訊號，以控制該第一可變增益放大器的增益。該第二自動增益控制迴路，亦耦合至該誤差訊號、遲滯比較器及該第二可變增益放大器，依據該誤差訊號與控制訊號產生一第二增益控制訊號，以控制該第二可變增益放大器的增益。其中，當第一預估訊號離開該遲滯比較器的遲滯區時，該第一增益控制訊號及該第二增益控制訊號係為遞增或遞減改變。

針對電壓Vx的位準約為60dBμV附近時，整個自動增益控制系統則在區域I及區域II之間頻繁切換之問題，本發明提出一使用遲滯比較器以解決頻繁切換所產生系統不穩及雜訊增加的問題。圖3與圖8係本發明之兩種自動增益控制系統之方塊圖。圖3主要包含一自動增益控制路徑130及一控制裝置300。

該自動增益控制路徑130包含一第一可變增益放大器(variable gain amplifier,VGA)108及一第二可變增益放大器114，該第一可變增益放大器108具有一預設最大增益控制電壓VRFmax，其對應該第一可變增益放大器108的一預設最大增益GRFmax，該第二可變增益放大器114具有一預設最小增益控制電壓VIFmin，其對應該第二可變增益放大器114的一預設最小增益GIFmin。

該控制裝置300用以控制該第一可變增益放大器108及該第二可變增益放大器114的增益，該控制裝置300包含一誤差計算器320、一遲滯比較器330、二個多工器340,350、一RF自動增益控制迴路360、一IF自動增益控制迴路370、及一RF強度估測裝置310。

該RF強度估測裝置310連接至該自動增益控制路徑130，依據該自動增益控制路徑130的輸出訊號(Vz)，估測並產生一第一預估訊號Xest。由於該控制裝置300有該第一可變增益放大器108及該第二可變增益放大器114的控制電壓V1,V2，亦可於設計前知道該帶通濾波器112有-20dB的增益損失，該RF強度估測裝置310依據該第二可變增益放大器114的輸出電壓Vz，估測該自動增益控制路徑130的輸入電壓Vx而產生一第一預估訊號Xest。

該誤差計算器320連接至該該自動增益控制路徑130，用以計算該自動增益控制路徑130的輸出訊號(Vz)及一目標值(Target)，以產生一誤差訊號Err。其中，目標值一般設為110dBμV。

該遲滯比較器330比較該第一預估訊號Xest及一預設換手值(take over point,TOP)，以產生一控制訊號Vctrl。於本實施例中，該預設換手值(TOP)為60dBμV。

該等多工器340,350連接至該誤差計算器320及該遲滯比較器330。當控制訊號Vctrl為高電位時，多工器340選擇誤差訊號Err輸出，而多工器350選擇0輸出。當控制訊號Vctrl為低電位時，多工器340選擇0輸出，而多工器350選擇誤差訊號Err輸出。

該RF自動增益控制迴路360連接至該遲滯比較器330、多工器340及該第一可變增益放大器108，依據該控制訊號Vctrl產生一第一增益控制訊號(V1)，以控制該第一可變增益放大器108的增益。

圖4係實施例圖3之RF自動增益控制迴路之方塊圖。該RF自動增益控制迴路360包含一乘法器410、一加法器420、一暫存器430、及一多工器440。

該IF自動增益控制迴路370連接至該遲滯比較器330、多工器350及該第二可變增益放大器114，依據該控制訊號Vctrl產生一第二增益控制訊號(V2)，以控制該第二可變增益放大器114的增益。

圖5係實施例圖3之IF自動增益控制迴路之方塊圖。該IF自動增益控制迴路370包含一乘法器510、一加法器520、一暫存器530、及一多工器540。

其中，當控制訊號Vctrl為高電位時，設定該IF自動增益控制迴路370的第二增益控制訊號(V2)，使得IF可變增益放大器114的增益為預設最小增益GIFmin，此時該第二增益控制訊號V2為該預設最小增益控制電壓VIFmin，而該RF自動增益控制迴路360的第一增益控制訊號(V1)為：

V1(n+1)=V1(n)+K1×Err(n)，

當中，V1為第一增益控制訊號，K1為乘法器410的乘數，Err為誤差訊號。n為nT之簡寫、n+1為(n+1)T之簡寫，分別代表一個現行時間點與下一個時間點，此為控制系統或訊號處理中常用之表示方式，在此不再贅述。

當控制訊號Vctrl為低電位時，設定該RF自動增益控制迴路360的第一增益控制訊號(V1)，使得RF可變增益放大器108的增益為預設最大增益GRFmax，此時該第一增益控制訊號V1為該預設最大增益控制電壓VRFmax，而該IF可變增益放大器114的第二增益控制訊號(V2)為：

V2(n+1)=V2(n)+K2×Err(n)，

當中，V2為第二增益控制訊號，K2為乘法器210的乘數，Err為誤差訊號。

圖6及圖7係實施例圖3之具有遲滯之自動增益控制迴路之運作示意圖。圖6係當電壓Vx從大於60dBμV逐漸降低至小於60dBμV時的自動增益控制。

如圖6所示，此時電壓Vx大於60dBμV，其對應的該第一預估訊號Xest亦大於60dBμV，故控制訊號Vctrl為高電位，設定該IF自動增益控制迴路370的第二增益控制訊號(V2)，使得第二可變增益放大器114的增益為預設最小增益GIFmin，而該RF自動增益控制迴路360的第一增益控制訊號(V1)為V1(n+1)=V1(n)+K1×Err(n)。亦即該RF自動增益控制迴路360的增益沿著線610移動，而IF可變增益放大器114的增益沿著線620移動。

當該第一預估訊號Xest小於60dBμV且超過一遲滯範圍ε時，控制訊號Vctrl為低電位，設定該RF自動增益控制迴路360的第一增益控制訊號(V1)，使得RF可變增益放大器108的增益為預設最大增益GRFmax，而IF可變增益放大器114的第二增益控制訊號(V2)為V2(n+1)=V2(n)+K2×Err(n)。亦即該RF自動增益控制迴路360的增益沿著線630移動，而IF可變增益放大器114的增益沿著線640移動。

圖7係當電壓Vx從小於60dBμV逐漸增加至大於60dBuV時的自動增益控制。其工作原理與圖6相似，不再贅述。可變增益放大器108的預設最大增益GRFmax並非其真正的最大增益RFgain_max，為了工作性能及放大線性，一般將預設最大增益GRFmax設計為較小於最大增益RFgain_max。同理，可變增益放大器114的預設最小增益GIFmin並非其真正的最小增益IFgain_min，一般將預設最小增益GIFmin設計為較大於最小增益IFgain_min。

藉由使用遲滯比較器330，本發明可避免習知技術中因自動增益控制系統則在區域I及區域II之間頻繁切換，容易產生噪音的問題。

敬請參閱圖6，當控制訊號Vctrl由高電位變為低電位時，如圖6中圓圈A所示，該RF自動增益控制迴路360會突然降低至預設最大增益GRFmax，如圖6中圓圈B所示，該RF自動增益控制迴路360加該IF自動增益控制迴路370的總增益亦會生一向下凸波，此會影響後級，例如類比至數位轉換器118的操作，容易產生誤差。同理，在圖7中圓圈C所示，該IF自動增益控制迴路370會突然上升至預設最小增益GIFmin，如圖7中圓圈D所示，該RF自動增益控制迴路360加該IF自動增益控制迴路370的總增益亦會生一向上凸波。

針對上述問題，本發明提出一種自動增益控制系統，圖8係本發明之一種自動增益控制系統另一實施例之方塊圖。其主要包含一自動增益控制路徑130及一控制裝置800。

該自動增益控制路徑130包含一第一可變增益放大器(variable gain amplifier,VGA)108及一第二可變增益放大器114，該第一可變增益放大器108具有一預設最大增益控制電壓VRFmax，其對應該第一可變增益放大器108的一預設最大增益GRFmax，該第二可變增益放大器114具有一預設最小增益控制電壓VIFmin，其對應該第二可變增益放大器114的一預設最小增益GIFmin。

該控制裝置800用以控制該第一可變增益放大器108及該第二可變增益放大器114的增益。該控制裝置800包含一RF強度估測裝置810、一誤差計算器820、一遲滯比較器830、一第一自動增益控制迴路840、及一第二自動增益控制迴路850。

該RF強度估測裝置810連接至該自動增益控制路徑130，依據該自動增益控制路徑130的輸出訊號Vz，估測並產生一第一預估訊號Xest。由於該控制裝置800有該第一可變增益放大器108及該第二可變增益放大器114的控制電壓V1,V2，亦可於設計前知道該帶通濾波器112有-20dB的增益損失，該RF強度估測裝置810依據該第二可變增益放大器114的輸出電壓Vz，估測該自動增益控制路徑130的輸入電壓Vx而產生第一預估訊號Xest。

該誤差計算器820連接至該自動增益控制路徑130，用以計算該自動增益控制路徑130的輸出訊號(Vz)及一目標值，以產生一誤差訊號Err。其中，目標值一般可設定為110dBμV。

該遲滯比較器830其比較該第一預估訊號Xest及一預設換手值(take over point,TOP)，以產生一控制訊號Vctrl。該預設換手值可設定為60dBμV。

該第一自動增益控制迴路840連接至該遲滯比較器830、該誤差計算器820及該第一可變增益放大器108，依據該控制訊號Vctrl產生一第一增益控制訊號(V1)，以控制該第一可變增益放大器108的增益。

該第二自動增益控制迴路850連接至該遲滯比較器830、該誤差計算器820及該第二可變增益放大器114，依據該控制訊號Vctrl產生一第二增益控制訊號(V2)，以控制該第二可變增益放大器114的增益。

其中，當第一預估訊號Xest位於該遲滯比較器830的遲滯區時，該第一增益控制訊號(V1)及該第二增益控制訊號(V2)係為遞增改變或遞減改變，由此而改善前一實施例產生凸波的現象。

圖9係本發明之第一自動增益控制迴路840之方塊圖。該第一自動增益控制迴路840包含一第一乘法器910、一第一多工器920、一第二多工器930、一第一加法器940、一第一暫存器950、及一第一比較器960。

圖10係本發明之第二自動增益控制迴路850之方塊圖。該第二自動增益控制迴路850包含一第二乘法器1010、一第三多工器1020、一第四多工器1030、一第二加法器1040、一第二暫存器1050、及一第二比較器1060。

圖11及圖12係本發明之具有遲滯之自動增益控制迴路另一實施例之運作示意圖。由圖9及圖10可知，當系統位於區域II時，控制訊號Vctrl為高電位時，該第一增益控制訊號(V1)為下列公式：

V1(n+1)=V1(n)+Err(n)×K1，

當中，V1為該第一增益控制訊號，Err為該誤差訊號，K1為該第一乘法器910的乘法常數。

當控制訊號Vctrl為高電位且該第二增益控制訊號(V2)小於該預設最小增益控制電壓VIFmin時，該第二增益控制訊號(V2)為下列公式：

V2(n+1)=V2(n)+s2，

當中，V2為該第二增益控制訊號，s2為一第二調整步階，當控制訊號Vctrl為高電位且該第二增益控制訊號(V2)非小於該預設最小增益控制電壓VIFmin時，該第二增益控制訊號(V2)為下列公式：

V2(n+1)=VIFmin，

當中，VIFmin為該預設最小增益控制電壓。亦即，如圖14所示，該第二增益控制訊號(V2)會依據公式V2(n+1)=V2(n)+s2逐漸遞增至該預設最小增益控制電壓VIFmin。當該第二增益控制訊號(V2)稍微大於該預設最小增益控制電壓VIFmin，則依據公式V2(n+1)=VIFmin，該第二增益控制訊號(V2)會等於該預設最小增益控制電壓VIFmin。

由上述說明及圖11可知，該第一自動增益控制迴路840的增益係沿著線1110移動，而第二可變增益放大器850的增益則沿著線1120移動。

當該第一預估訊號Xest小於於60dBμV且超過一遲滯範圍ε時，控制訊號Vctrl為低電位，且由於該第一增益控制訊號(V1)為公式V1(n+1)=V1(n)+Err×K1，故該第一增益控制訊號(V1)大於該預設最大增益控制電壓VRFmax。

當控制訊號Vctrl為低電位且該第一增益控制訊號(V1)大於該預設最大增益控制電壓VRFmax時，該第一增益控制訊號(V1)為下列公式：

V1(n+1)=V1(n)+(-s1)，

當中，V1為該第一增益控制訊號，s1為一第一調整步階。

當控制訊號Vctrl為低電位且該第一增益控制訊號(V1)非大於該預設最大增益控制電壓VRFmax時，該第一增益控制訊號(V1)為下列公式：

V1(n+1)=VRFmax，

當中，VRFmax為該預設最大增益控制電壓。

亦即，如圖13所示，該第一增益控制訊號(V1)會依據公式V1(n+1)=V1(n)+(-s1)逐漸遞減至該預設最大增益控制電壓VRFmax。當該第一增益控制訊號(V1)稍微小於該預設最大增益控制電壓VRFmax，則依據公式V1(n+1)=VRFmax，該第一增益控制訊號(V1)會等於該預設最大增益控制電壓VRFmax。

由上述說明及圖11可知，該第一自動增益控制迴路840的增益係沿著線1130移動，而第二可變增益放大器850的增益則沿著線1140移動。

當控制訊號Vctrl為低電位時，該第二增益控制訊號(V2)為下列公式：

V2(n+1)=V2(n)+Err×K2，

當中，V2為該第二增益控制訊號，Err為該誤差訊號，K2為該第二乘法器的乘法常數。

如圖11中圓圈A所示，該第一自動增益控制迴路840不會突然降低至預設最大增益GRfmax，而是如圖13所示，該第一增益控制訊號(V1)會逐漸遞減至該預設最大增益控制電壓VRFmax。同時，該第一自動增益控制迴路840加該第二自動增益控制迴路850的總增益，如圖11中圓圈B所示，亦不會生一向下凸波。

同理，當系統位於區域I而向區域II移動時，如圖12中圓圈C所示，該第二自動增益控制迴路850不會突然上升至該預設最小增益控制電壓VIFmin，而是如圖14所示，該第二增益控制訊號(V2)會逐漸遞增至該預設最小增益控制電壓VIFmin。同時，該第一自動增益控制迴路840加該第二自動增益控制迴路850的總增益，如圖12中圓圈D所示，亦不會生一向上凸波。

圖15係本發明之第一自動增益控制迴路840再一實施例之方塊圖。該第一自動增益控制迴路840包含一第三乘法器1510、一第五多工器1520、一第一濾波器1530、一第三加法器1540、一第一減法器1550、及一第三暫存器1560。

圖16係本發明之該第二自動增益控制迴路850再一實施例之方塊圖。該第二自動增益控制迴路850包含一第四乘法器1610、一第六多工器1620、一第二濾波器1630、一第四加法器1640、一第二減法器1650、及一第四暫存器1660。該第一濾波器1530及該第二濾波器1630較佳為低通濾波器。

當控制訊號Vctrl為高電位時，該第一增益控制訊號(V1)為下列公式：

V1(n+1)=V1(n)+Err×K3，

當中，V1為該第一增益控制訊號，Err為該誤差訊號，K3為該第三乘法器的乘法常數。該第二增益控制訊號(V2)為下列公式：

V2(n+1)=V2(n)+Filter2(VIFmin-V2(n))，

當中，V2為該第二增益控制訊號，VIFmin為該預設最小增益控制電壓，Filter2(VIFmin-V2(n))係該第二濾波器對該第二減法器輸出訊號(VIFmin-V2(n))所執行之濾波後之輸出訊號。亦即，在圖12中C圓圈處，由於該第二增益控制訊號V2小於該預設最小增益控制電壓VIFmin該預設最小增益控制電壓，故Filter2(VIFmin-V2(n))為正值，該第二增益控制訊號V2會逐漸遞增至該預設最小增益控制電壓VIFmin。

當控制訊號Vctrl為低電位時，該第一增益控制訊號(V1)為下列公式：

V1(n+1)=V1(n)+Filter1(VRFmax-V1(n))，

當中，V1為該第一增益控制訊號，VRFmax為該預設最大增益控制電壓VRFmax，Filter1(VRFmax-V1(n))係為該第一濾波器對該第一減法器輸出訊號(VRFmax-V1(n))所執行之濾波後之輸出訊號。亦即，在圖11中圓圈A處，由於該第一增益控制訊號V1大於該預設最大增益控制電壓VRFmax，故Filter1(VRFmax-V1(n))為負值，該第一增益控制訊號V1會逐漸遞減至該預設最大增益控制電壓VRFmax。該第二增益控制訊號(V2)為下列公式：

V2(n+1)=V2(n)+Err×K4，

當中，V2為該第二增益控制訊號，Err為該誤差訊號，K4為該第四乘法器的乘法常數。

如圖17所示，由於使用第一濾波器1530，該第一增益控制訊號(V1)會依據公式V1(n+1)=V1(n)+Filter1(VRFmax-V1(n))逐漸遞減至該預設最大增益控制電壓VRFmax。同時，如圖18所示，由於使用第二濾波器1630，該第二增益控制訊號V2會依據公式V2(n+1)=V2(n)+Filter2(VIFmin-V2(n))逐漸遞增至該預設最小增益控制電壓VIFmin。

圖19係本發明之第一自動增益控制迴路840又一實施例之方塊圖。該第一自動增益控制迴路840包含一第五乘法器1910、一第七多工器1920、一第一查表裝置1930、一第五加法器1940、一第三減法器1950、及一第五暫存器1960。當中，該第一查表裝置1930具有一第一致能輸入1931，該第一致能輸入1931為低電位時，該第一查表裝置1930被致能。當該第一查表裝置1930被致能後，其依序輸出一組單調遞增的數值。當該第一查表裝置1930未被致能時，其輸出一0數值。該組單調遞增的數值均小於0，例如可為：-100Δ,-50Δ,-25Δ...，Δ為大於0。藉此使該第一增益控制訊號V1為單調遞減。

圖20係本發明之該第二自動增益控制迴路850又另一實施例之方塊圖。該第二自動增益控制迴路850包含一第六乘法器2010、一第八多工器2020、一第二查表裝置2030、一第六加法器2040、一第四減法器2050、及一第六暫存器2060。當中，該第二查表裝置2030具有一第二致能輸入2031，該第二致能輸入2031為高電位時，該第二查表裝置2030被致能。當該第二查表裝置2030被致能後，其依序輸出一組單調遞增的數值，該組單調遞減的數值均大於0。當該第二查表裝置2030未被致能時，其輸出一0數值。該組單調遞減的數值均大於0，例如可為：100Δ,50Δ,25Δ...，Δ為大於0。藉此使該第二增益控制訊號V2為單調遞增。

當控制訊號Vctrl為高電位時，該第一增益控制訊號(V1)為下列公式：

V1(n+1)=V1(n)+Err×K5，

當中，V1為該第一增益控制訊號，Err為該誤差訊號，K5為該第五乘法器的乘法常數。該第二增益控制訊號V2(n+1)為下列公式：

V2(n+1)=V2(n)+Look_up(VIFmin-V2(n))，

當中，V2為該第二增益控制訊號，VIFmin為該預設最小增益控制電壓，Look_up(VIFmin-V2(n))係該第二查表裝置2030依據該第二致能輸入之輸出訊號，Look_up(VIFmin-V2(n))可為100Δ,50Δ,25Δ...。亦即，在圖12中C圓圈處，由於該第二增益控制訊號V2小於該預設最小增益控制電壓VIFmin，故該第二查表裝置2030被致能，並依序輸出一組單調遞增的數值Look_up(VIFmin-V2(n))，由於Look_up(VIFmin-V2(n))為正值，故該第二增益控制訊號V2會逐漸遞增至該預設最小增益控制電壓VIFmin。

當控制訊號Vctrl為低電位時，該第一增益控制訊號(V1)為下列公式：

V1(n+1)=V1(n)+Look_up(VRFmax-V1(n))，

當中，V1為該第一增益控制訊號，VRFmax為該預設最大增益控制電壓，Look_up(VRFmax-V1(n))係該第一查表裝置1930依據該第一致能輸入之輸出訊號，Look_up(VRFmax-V1(n))可為-100Δ,-50Δ,-25Δ...。亦即，在圖11中A圓圈處，由於該第一增益控制訊號V1大於該預設最大增益控制電壓VRFmax，故該第一查表裝置1930被致能，並依序輸出一組單調遞增的數值Look_up(VRFmax-V1(n))，由於Look_up(VRFmax-V1(n))為負值，故該第一增益控制訊號V1會逐漸遞減至該預設最大增益控制電壓VRFmax。當控制訊號Vctrl為低電位時，該第二增益控制訊號(V2)為下列公式：

V2(n+1)=V2(n)+Err×K6，

當中，V2為該第二增益控制訊號，Err為該誤差訊號，K6為該第六乘法器的乘法常數。

由前述說明可知，習知技術並未考慮自動增益控制系統則在區域I及區域II之間頻繁切換所產生系統不穩及雜訊增加的問題。而本發明使用遲滯比較器以解決頻繁切換所產生系統不穩及雜訊增加的問題。同時，本發明非僅解決頻繁切換所產生的問題，亦考慮實際使用遲滯比較器時所引起增益突然改變的問題，而解決增益突然變大或變小所引起誤差的問題，能較習知技術提供系統較佳的穩定度及自動控制性能。

由上述可知，本發明無論就目的、手段及功效，在在均顯示其迥異於習知技術之特徵，極具實用價值。惟應注意的是，上述諸多實施例僅係為了便於說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

100．．．協調器

102．．．天線

104．．．帶通濾波器

106．．．低雜訊放大器

108．．．可變增益放大器

110．．．降頻器

112．．．帶通濾波器

114．．．可變增益放大器

116．．．類比至數位轉換器

118．．．數位解調變裝置

120．．．自動增益控制裝置

122．．．功率監督裝置

130．．．自動增益控制路徑

300．．．控制裝置

320．．．誤差計算器

330．．．遲滯比較器

340,350．．．多工器

360．．．RF自動增益控制迴路

370．．．IF自動增益控制迴路

310．．．RF強度估測裝置

410．．．乘法器

420．．．加法器

430．．．暫存器

440．．．多工器

510．．．乘法器

520．．．加法器

530．．．暫存器

540．．．多工器

610,620,630,640．．．線

800．．．控制裝置

810．．．RF強度估測裝置

820．．．誤差計算器

830．．．遲滯比較器

840．．．第一自動增益控制迴路

850．．．第二自動增益控制迴路

910．．．第一乘法器

920．．．第一多工器

930．．．第二多工器

940．．．第一加法器

950．．．第一暫存器

960．．．第一比較器

1010．．．第二乘法器

1020．．．第三多工器

1030．．．第四多工器

1040．．．第二加法器

1050．．．第二暫存器

1060．．．第二比較器

1110,1120,1130,1140．．．線

1510．．．第三乘法器

1520．．．第五多工器

1530．．．第一濾波器

1540．．．第三加法器

1550．．．第一減法器

1560．．．第三暫存器

1610．．．第四乘法器

1620．．．第六多工器

1630．．．第二濾波器

1640．．．第四加法器

1650．．．第二減法器

1660．．．第四暫存器

1910．．．第五乘法器

1920．．．第七多工器

1930．．．第一查表裝置

1940．．．第五加法器

1950．．．第三減法器

1960．．．第五暫存器

2010．．．第六乘法器

2020．．．第八多工器

2030．．．第二查表裝置

2040．．．第六加法器

2050‧‧‧第四減法器

2060‧‧‧第六暫存器

圖1係一習知自動增益控制的方塊圖。。

圖2係一習知自動增益控制的增益調整的運作示意圖。

圖3係本發明之一種自動增益控制系統之方塊圖。

圖4係本發明之RF自動增益控制迴路之方塊圖。

圖5係本發明之IF自動增益控制迴路之方塊圖。

圖6及圖7係本發明之具有遲滯之自動增益控制迴路之運作示意圖。

圖8係本發明之一種自動增益控制系統另一實施例之方塊圖。

圖9係本發明之第一自動增益控制迴路之方塊圖。

圖10係本發明之第二自動增益控制迴路之方塊圖。

圖11及圖12係本發明之具有遲滯之自動增益控制迴路另一實施例之運作示意圖。

圖13係本發明之第一自動增益控制迴路之運作示意圖。

圖14係本發明之第二自動增益控制迴路之運作示意圖。

圖15係本發明之第一自動增益控制迴路再一實施例之方塊圖。

圖16係本發明之該第二自動增益控制迴路再一實施例之方塊圖。

圖17係本發明之第一自動增益控制迴路再一實施例之運作示意圖。

圖18係本發明之第二自動增益控制迴路再一實施例之運作示意圖。

圖19係本發明之第一自動增益控制迴路又一實施例之方塊圖。

圖20係本發明之該第二自動增益控制迴路又一實施例之方塊圖。

130．．．自動增益控制路徑

102．．．天線

104．．．帶通濾波器

106．．．低雜訊放大器

108．．．可變增益放大器

110．．．降頻器

112．．．帶通濾波器

114．．．可變增益放大器

800．．．控制裝置

810．．．RF強度估測裝置

820．．．誤差計算器

830．．．遲滯比較器

840．．．第一自動增益控制迴路

850．．．第二自動增益控制迴路

Claims (20)

1. 一種自動增益控制系統，其包含：一自動增益控制路徑，包含一第一可變增益放大器及一第二可變增益放大器，該第一可變增益放大器具有一預設最大增益控制電壓，其對應該第一可變增益放大器的一預設最大增益，該第二可變增益放大器具有一預設最小增益控制電壓，其對應該第二可變增益放大器的一預設最小增益；以及一控制裝置，用以控制該第一可變增益放大器及該第二可變增益放大器的增益，該控制裝置包含：一誤差計算器，其計算該自動增益控制路徑的輸出訊號及一目標值，以產生一誤差訊號；一遲滯比較器，其比較一第一預估訊號及一預設換手值，以產生一控制訊號；一第一自動增益控制迴路，耦合至該遲滯比較器及該第一可變增益放大器，依據該控制訊號產生一第一增益控制訊號，以控制該第一可變增益放大器的增益；以及一第二自動增益控制迴路，耦合至該遲滯比較器及該第二可變增益放大器，依據該控制訊號產生一第二增益控制訊號，以控制該第二可變增益放大器的增益；其中，當第一預估訊號離開該遲滯比較器的遲滯區時，該第一增益控制訊號及該第二增益控制訊號係為遞增或遞減改變。
2. 如申請專利範圍第1項所述之自動增益控制系統，其更包含：一RF強度估測裝置，連接至該自動增益控制路徑，依據該自動增益控制路徑的輸出訊號，估測並產生該第一預估訊號。
3. 如申請專利範圍第2項所述之自動增益控制系統，其中，該第一自動增益控制迴路包含一第一乘法器、一第一多工器、一第二多工器、一第一加法器、一第一暫存器、及一第一比較器。
4. 如申請專利範圍第3項所述之自動增益控制系統，其中，該第二自動增益控制迴路包含一第二乘法器、一第三多工器、一第四多工器、一第二加法器、一第二暫存器、及一第二比較器。
5. 如申請專利範圍第4項所述之自動增益控制系統，其中，當控制訊號為高電位時，該第一增益控制訊號為下列公式：V1(n+1)=V1(n)+Err(n)×K1，當中，V1為該第一增益控制訊號，Err為該誤差訊號，K1為該第一乘法器的乘法常數。
6. 如申請專利範圍第5項所述之自動增益控制系統，其中，當控制訊號為高電位且該第二增益控制訊號小於該預設最小增益控制電壓時，該第二增益控制訊號為下列公式：V2(n+1)=V2(n)+s2， 當中，V2為該第二增益控制訊號，s2為一第二調整步階，當控制訊號為高電位且該第二增益控制訊號大於或等於於該預設最小增益控制電壓時，該第二增益控制訊號為下列公式：V2(n+1)=VIFmin，當中，VIFmin為該預設最小增益控制電壓。
7. 如申請專利範圍第6項所述之自動增益控制系統，其中，當控制訊號為低電位且該第一增益控制訊號大於該預設最大增益控制電壓時，該第一增益控制訊號為下列公式：V1(n+1)=V1(n)+(-s1)，當中，V1為該第一增益控制訊號，s1為一第一調整步階，當控制訊號為低電位且該第一增益控制訊號小於或等於該預設最大增益控制電壓時，該第一增益控制訊號為下列公式：V1(n+1)=VRFmax，當中，VRFmax為該預設最大增益控制電壓。
8. 如申請專利範圍第6項所述之自動增益控制系統，其中，當控制訊號為低電位時，該第二增益控制訊號為下列公式：V2(n+1)=V2(n)+Err(n)×K2，當中，V2為該第二增益控制訊號，Err為該誤差訊號，K2為該第二乘法器的乘法常數。
9. 如申請專利範圍第2項所述之自動增益控制系統，其中，該第一自動增益控制迴路包含一第三乘法器、 一第五多工器、一第一濾波器、一第三加法器、一第一減法器、及一第三暫存器。
10. 如申請專利範圍第9項所述之自動增益控制系統，其中，該第二自動增益控制迴路包含一第四乘法器、一第六多工器、一第二濾波器、一第四加法器、一第二減法器、及一第四暫存器。
11. 如申請專利範圍第10項所述之自動增益控制系統，其中，當控制訊號為高電位時，該第一增益控制訊號為下列公式：V1(n+1)=V1(n)+Err(n)×K3，當中，V1為該第一增益控制訊號，Err為該誤差訊號，K3為該第三乘法器的乘法常數。
12. 如申請專利範圍第11項所述之自動增益控制系統，其中，當控制訊號為高電位時，該第二增益控制訊號為下列公式：V2(n+1)=V2(n)+Filter2(VIFmin-V2(n))，當中，V2為該第二增益控制訊號，VIFmin為該預設最小增益控制電壓，Filter2(VIFmin-V2(n))係該第二濾波器對該第二減法器輸出訊號(VIFmin-V2(n))所執行之濾波後之輸出訊號。
13. 如申請專利範圍第12項所述之自動增益控制系統，其中，當控制訊號為低電位時，該第一增益控制訊號為下列公式：V1(n+1)=V1(n)+Filter1(VRFmax-V1(n))， 當中，V1為該第一增益控制訊號，VRFmax為該預設最大增益控制電壓，Filter1(VRFmax-V1(n))係為該第一濾波器對該第一減法器輸出訊號(VRFmax-V1(n))所執行之濾波後之輸出訊號。
14. 如申請專利範圍第13項所述之自動增益控制系統，其中，當控制訊號為低電位時，該第二增益控制訊號為下列公式：V2(n+1)=V2(n)+Err(n)×K4，當中，V2為該第二增益控制訊號，Err為該誤差訊號，K4為該第四乘法器的乘法常數。
15. 如申請專利範圍第2項所述之自動增益控制系統，其中，該第一自動增益控制迴路包含一第五乘法器、一第七多工器、一第一查表裝置、一第五加法器、一第三減法器、及一第五暫存器，當中，該第一查表裝置具有一第一致能輸入，當該第一查表裝置被致能後，其依序輸出一組單調遞增的數值，當該第一查表裝置未被致能時，其輸出一0數值。
16. 如申請專利範圍第15項所述之自動增益控制系統，其中，該第二自動增益控制迴路包含一第六乘法器、一第八多工器、一第二查表裝置、一第六加法器、一第四減法器、及一第六暫存器，當中，該第二查表裝置具有一第二致能輸入，當該第二查表裝置被致能後，其依序輸出一組單調遞增的數值，當該第二查表裝置未被致能時，其輸出一0數值。
17. 如申請專利範圍第16項所述之自動增益控制系統，其中，當控制訊號為高電位時，該第一增益控制訊號為下列公式：V1(n+1)=V1(n)+Err(n)×K5，當中，V1為該第一增益控制訊號，Err為該誤差訊號，K5為該第五乘法器的乘法常數。
18. 如申請專利範圍第17項所述之自動增益控制系統，其中，當控制訊號為高電位時，該第二增益控制訊號為下列公式：V2(n+1)=V2(n)+Look_up(VIFmin-V2(n))，當中，V2為該第二增益控制訊號，VIFmin為該預設最小增益控制電壓，Look_up(VIFmin-V2(n))係該第二查表裝置依據該第二致能輸入而產生之輸出訊號。
19. 如申請專利範圍第18項所述之自動增益控制系統，其中，當控制訊號為低電位時，該第一增益控制訊號為下列公式：V1(n+1)=V1(n)+Look_up(VRFmax-V1(n))，當中，V1為該第一增益控制訊號，VRFmax為該預設最大增益控制電壓，Look_up(VRFmax-V1(n))係該第一查表裝置依據該第一致能輸入而產生之輸出訊號。
20. 如申請專利範圍第19項所述之自動增益控制系統，其中，當控制訊號為低電位時，該第二增益控制訊號為下列公式：V2(n+1)=V2(n)+Err(n)×K6， 當中，V2為該第二增益控制訊號，Err為該誤差訊號，K6為該第六乘法器的乘法常數。