專利名稱：數(shù)字化自動增益控制系統(tǒng)及用于受控增益接收機(jī)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線自動增益控制電路(AGC)，尤其是涉及數(shù)字AGC電路。
背景技術(shù)：
許多常規(guī)的窄帶零中頻(ZIF)接收機(jī)具有慢的AGC環(huán)建立時間，諸如6-10毫秒的數(shù)量級，和很窄的例如85分貝(dB)的動態(tài)范圍。這些特征導(dǎo)致在衰減條件中低于所希望的性能，所述衰減條件在移動和便攜式無線通信系統(tǒng)如尋呼、個人通信系統(tǒng)和蜂窩通信系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)。而且，由現(xiàn)有技術(shù)AGC提供的不精確的增益控制增加了減少DC偏移的難度，這降低了信號性能。所需要的是一種低成本、低功耗的AGC，其是快速的、具有超過110dB的動態(tài)范圍，并且提供精確的增益控制。


圖1為示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的ZIF接收機(jī)的自動增控制(AGC)系統(tǒng)部分的電方框圖。
圖2為示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的AGC系統(tǒng)的加熱模式操作的流程圖。
圖3為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的保持AGC系統(tǒng)中使用的已存儲的增益響應(yīng)的一組寄存器的映射表。
圖4為示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的跟蹤模式的流程圖。
圖5為示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的在AGC系統(tǒng)中的AGC濾波器的電方框圖。
圖6，7，8和9為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的時序圖，其示出復(fù)位和累計持續(xù)時間(作為標(biāo)記的MEASURE信號的部分)，和相對于6400波特碼元的增益值更新(寫)。
圖10為示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的AGC系統(tǒng)的RSSI功能的電方框圖。
圖11為示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的包括AGC系統(tǒng)的無線裝置的電方框圖。
圖12為示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的用于確定用于無線裝置的已存儲的增益響應(yīng)的測試建立的電方框圖。
圖13為示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的用于AGC系統(tǒng)的典型的低噪聲放大器的增益-增益控制值的圖線的圖形。
圖14為示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的用于確定AGC系統(tǒng)的已存儲的增益響應(yīng)的方法的流程圖。
圖15為示出根據(jù)優(yōu)選實施例的在AGC系統(tǒng)中使用的平方電路的電方框圖。
具體實施例方式
盡管以限定了被認(rèn)為具有新穎性的本發(fā)明的特征的權(quán)利要求來結(jié)束說明書，相信在考慮下面的詳細(xì)說明并結(jié)合附圖可以更好地理解本發(fā)明，其中相同的附圖標(biāo)記一直沿用。
AGC系統(tǒng)說明參見圖1，電方框圖示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的ZIF接收機(jī)的自動增益控制(AGC)系統(tǒng)100部分。AGC系統(tǒng)100為無線裝置(圖11)的AGC接收機(jī)1101(見圖11)的一部分，并且包括射頻(RF)前端110，其使用天線112截獲RF信號。AGC接收機(jī)1101是本發(fā)明優(yōu)選實施例的一個零IF接收機(jī)，其根據(jù)衰減器控制信號189在分級衰減器114中衰減截獲的信號113，在低噪聲放大器(LNA)116中放大RF信號，并且將位于兩個混頻器118，120中的已放大的RF信號轉(zhuǎn)換為未濾波的同相(I)信號119和正交相位(Q)未濾波的信號121。LNA116由增益控制信號195控制，所述增益控制信號195作為模擬信號被傳送到LAN 116。在此介紹和要求的本發(fā)明的實施例被優(yōu)化用于在具有同步信令協(xié)議的通信系統(tǒng)中使用的無線裝置，所述同步信令協(xié)議已經(jīng)很好地定義為由正常數(shù)據(jù)部分和在其前面的報頭部分組成的信令循環(huán)(signaling cycle)，所述信令循環(huán)被在諸如尋呼和蜂窩無線系統(tǒng)中使用。報頭部分具有預(yù)定的持續(xù)時間，所述預(yù)定持續(xù)時間包括諸如包括在碼元、字、幀開始、和位率圖形中的同步圖形，但是本發(fā)明的各方面也可應(yīng)用于在其它具有相似的已定義的循環(huán)的通信系統(tǒng)中使用的ZIF無線接收機(jī)和轉(zhuǎn)換型接收機(jī)(例如，單個和雙轉(zhuǎn)換接收機(jī))。在此使用的此類同步通信系統(tǒng)的例子為眾所周知的FLEXTM信令協(xié)議，其中循環(huán)被稱為幀。未濾波的I和Q信號119，121被耦合到AGC接收機(jī)1101(圖11)的后端130。后端130利用成對的∑-Δ轉(zhuǎn)換器132，134對未濾波的I和Q信號119，121進(jìn)行采樣。然后，采樣后的I和Q信號由一對抽取功能136，138進(jìn)行抽取(decimate)和濾波。在DC偏移精確控制功能140，142中對抽取后的I和Q信號進(jìn)行DC偏移校正，并且由基帶濾波器(BBF)144，146進(jìn)行濾波。由DC偏移精確控制功能140，142產(chǎn)生的已濾波的I信號145和已濾波的Q信號147被耦合到后端130的其它部分，并耦合到無線裝置1100(參見圖11)的控制器功能1105，其中對在無線信號中的信息以常規(guī)的方式解碼和處理，并且碼元時鐘185同步于傳輸信息的協(xié)議的碼元(也稱為協(xié)議碼元)。
由BBF 144，146產(chǎn)生的已濾波的I和Q信號145，147也被連接到幅值發(fā)生器160的兩個平方功能148，150的輸入端，幅值發(fā)生器160也包括將平方功能148，150的輸出相加的加法器功能152。加法器功能152的輸出信號154也是幅值發(fā)生器160的輸出信號154，并且被稱為二進(jìn)制電壓平方信號(squared signal)，被連接到AGC濾波器162。AGC濾波器162的輸出在鎖存器(L)164中被緩沖。鎖存器164保持已經(jīng)濾波和延遲的二進(jìn)制電壓平方信號，并且將二進(jìn)制電壓平方信號165連接到增益校正器170。由增益校正器170產(chǎn)生的帶寬信號156和碼元速率信號158的兩個信號控制AGC濾波器。應(yīng)當(dāng)理解，幅值發(fā)生器160、AGC濾波器162、和鎖存器164的輸出為代表電壓平方的換算單元(scaled unit)的二進(jìn)制值，因此，它們是代表已截獲的信號113的已接收的信號強(qiáng)度、或已接收的信號功率的換算值。而且，它們基于已經(jīng)由天線112截獲的RF信號113的功率，根據(jù)衰減控制信號189進(jìn)行衰減或者通過分級衰減器114，由LNA 116根據(jù)增益控制信號195進(jìn)行修改(衰減、通過或者放大)，并且由包括∑-Δ轉(zhuǎn)換器132，134，抽取功能136，138，DC偏移精確控制功能140，142，和基帶濾波器144，146的后端功能鏈的固定增益(或者損失)來修改，從而得到已接收的信號154，165。
使用常規(guī)計數(shù)來設(shè)計低噪聲放大器116，已得到將在下面參圖13介紹的近似為寬量程(wide range)的對數(shù)的增益-增益控制值曲線。然而，為了使產(chǎn)生LAN 116的代價低，LNA僅有一些是對寬量程的對數(shù)，因此前當(dāng)其被描述為非對數(shù)放大器。
增益校正器170包括一個模式開關(guān)175，其具有四個模式加熱171，跟蹤172，校準(zhǔn)173，和中止測試174。增益校正器170產(chǎn)生兩個輸出組合信號181和已接收的信號強(qiáng)度指示(RSSI)信號183。組合信號181通過序列管理器184連接到串行端口接(SPI)發(fā)射器186。SPI發(fā)射器186將組合信號181連接到SPI接收機(jī)188，SPI接收機(jī)188將在組合信號181中傳送的作為信息的二進(jìn)制“字”的增益控制值194連接到LNA 116的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)輸入端，并且將在組合信號181中傳送的作為二進(jìn)制狀態(tài)的衰減控制信號189連接到分級衰減其114。優(yōu)選地，增益控制值194是7位寬度，使得可以以字節(jié)傳送組合信號181，但是應(yīng)當(dāng)理解，增益控制值194“字”可以具有其它二進(jìn)制寬度。增益校正器170也包括從中產(chǎn)生增益控制值194的已存儲的增益響應(yīng)180，和產(chǎn)生RSSI信號183的RSSI功能182。增益校正器170產(chǎn)生增益控制值194，使得LAN 116的增益相對于增益控制值194的值的改變，以基本精確的對數(shù)方式而改變。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，以常規(guī)處理器的數(shù)字功能諸如數(shù)字信號處理器(DSP)執(zhí)行采樣功能(如上面介紹)，∑-Δ轉(zhuǎn)換器132，134，抽取功能136，138，DC偏移精確控制功能140，142，和基帶濾波器144，146，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些功能可以由模擬電路或數(shù)字邏輯執(zhí)行，所述模擬電路或數(shù)字邏輯以定制的集成電路(IC)狀態(tài)機(jī)來實現(xiàn)。幅值發(fā)生器160由以狀態(tài)機(jī)IC的一部分實現(xiàn)的數(shù)字邏輯來實現(xiàn)，但可以是由諸如DSP的處理器來執(zhí)行。優(yōu)選地，以下面介紹的唯一方式來實現(xiàn)平方功能148，150，但是可替換地由給已測量的電壓值的平方提供預(yù)定等級的精度的任意的技術(shù)，如以IC狀態(tài)機(jī)實現(xiàn)的存儲表，或者在處理器中執(zhí)行的常規(guī)乘法來執(zhí)行。加法器功能152，AGC濾波器162和鎖存器164為常規(guī)功能，優(yōu)選地利用定制IC狀態(tài)機(jī)的一部分的數(shù)字邏輯來實現(xiàn)，但是可替換地，可利用常規(guī)處理器或者利用使用存儲在只讀存儲器(ROM)中的唯一程序指令集的數(shù)字信號處理器來實現(xiàn)。包括了在此介紹的幾個唯一功能的增益校正器170優(yōu)選地也利用定制IC狀態(tài)機(jī)的一部分的數(shù)字邏輯來實現(xiàn)，但是應(yīng)當(dāng)理解，可替換地，可利用常規(guī)處理器或使用存儲在ROM中的唯一程序指令集的DSP來實現(xiàn)。模式開關(guān)175、已存儲的增益響應(yīng)180，和RSSI功能182的模式為下面更加詳細(xì)介紹的唯一功能。
序列管理器184是在僅當(dāng)通過LNA 116的協(xié)議碼元出現(xiàn)邊緣時將新的控制值字通過SPI發(fā)射機(jī)和接收機(jī)186，188以及DAC 190耦合到LNA 116的唯一功能塊。序列管理器184補(bǔ)償AGC環(huán)路100中的固定和變化的延遲，使得在碼元持續(xù)時間的一小部分中、在LNA 116中出現(xiàn)的下一個協(xié)議碼元邊緣處，將新的增益控制信號195耦合到LNA116。由于在AGC接收機(jī)1101的各級中的固有的延遲，在AGC接收機(jī)1101的前端和后段110，130的不同級處，協(xié)議碼元的定時邊緣也不相同，并且定時邊緣隨著AGC系統(tǒng)100的帶寬(在此也稱為“環(huán)路帶寬”或者“AGC帶寬”)的變化而變化，也隨著碼元的持續(xù)時間的變化而變化。SPI傳輸相對于碼元時鐘周期的持續(xù)時間非常快地發(fā)生。僅在LAN 116中的協(xié)議碼元邊緣處將增益控制值耦合到LAN116的唯一特征有助于減少在碼元周期的中心期間、AGC接收機(jī)1101前端的數(shù)字切換噪聲。同樣，為了有助于減少數(shù)噪聲，當(dāng)碼元塊邊緣出現(xiàn)并且增益校正器170檢測到LNA 116的增益仍然處于正確位置中(即RF信號沒有顯著地改變，且增益控制值194不需要更新)時，沒有在碼元塊邊緣處經(jīng)增益控制信號195將增益控制值194通過SPI發(fā)射機(jī)和接收機(jī)186，188耦合到LNA 116。
本文中介紹的AGC系統(tǒng)100調(diào)節(jié)前端的增益110，以防止無線裝置1100處于過載條件。AGC系統(tǒng)100使無線裝置1100在115dB的動態(tài)范圍內(nèi)成功地運(yùn)行。AGC系統(tǒng)100為有助于AGC接收機(jī)1101獲得優(yōu)良的互調(diào)制和臨近信道規(guī)范的關(guān)鍵。RSSI信號183允許主處理器輪詢和檢查用于諸如越區(qū)決定和發(fā)射功率調(diào)節(jié)的常規(guī)目的的信道強(qiáng)度的測量值，并且獲得精確的調(diào)諧AGC接收機(jī)1101。
增益校正器170為所有涉及恢復(fù)信號功率的計算使用代表恢復(fù)的信號功率的電壓平方值，通過這樣做，其能夠通過簡單地右移或左移所述值(并且當(dāng)進(jìn)行左移時在最低有效位中插入零)工作在+/-3dB增量，因為這樣移位得到代表功率電平的值的一半或兩倍，所述值很接近+/-3dB改變。
用二進(jìn)制移位來處理在+/-3dB增量的輸入功率值的技術(shù)是簡化在AGC系統(tǒng)100中的計算的關(guān)鍵，這與使用固定點乘法和除法的現(xiàn)有技術(shù)方法不同，這樣的技術(shù)也降低了AGC系統(tǒng)100使用的電路(或者存儲要求)和功率。
AGC系統(tǒng)100是負(fù)反饋電路，因此，其要受到諸如不穩(wěn)定、上沖和下沖的環(huán)路動態(tài)特性的影響。為了使這樣的影響最小，一旦增益校正器170使用已改變的增益控制信號195來更新LNA 116(通過更新增益控制值194)和/或衰減控制信號189改變，在計算新的增益控制值194之前，增益校正器170等待6400波特處的大約兩個碼元周期(具有625毫秒的持續(xù)時間的兩個碼元周期(usec.))。在此種等待狀態(tài)期間，清除并且保持復(fù)位AGC濾波器162。這樣的復(fù)位狀態(tài)或者延遲允許由上一個AGC更新引起的任何信號的擾動通過系統(tǒng)傳播。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，從LNA 116到鎖存器164的傳播延遲為大約450usec。復(fù)位狀態(tài)確保用于增益控制器170的下一個新的測量周期基于清潔數(shù)據(jù)(clean data)，并且AGC系統(tǒng)100保持穩(wěn)定。因為傳播延遲實質(zhì)上與碼元速率無關(guān)，對于碼元速率而不是6400波特，復(fù)位狀態(tài)保持大約625usec。這種復(fù)位狀態(tài)使得AGC帶寬比現(xiàn)有技術(shù)的AGC系統(tǒng)更快。(典型地，它可以在400Hz帶寬上容易地運(yùn)行，這個帶寬為現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品的兩倍)。這是很有用的，因為傳統(tǒng)的ZIF接收機(jī)的AGC帶寬由于諸如LNA增益引入的DC偏移的固有的暫態(tài)而很低。以前的AGC設(shè)計并沒有清除環(huán)路濾波器。它們允許由環(huán)路引入的暫態(tài)，因此花費更長的時間來清除來自AGC系統(tǒng)的擾動。AGC等待延遲可以被修改以符合其它系統(tǒng)傳播延遲。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，RF分級衰減器114由增益校正器170進(jìn)行數(shù)字控制，并具有兩個狀態(tài)衰減狀態(tài)，提供大約17dB的衰減，和通過或非衰減狀態(tài)，其中信號沒有被衰減，或者被顯著地放大。是否使用分級衰減器114的衰減狀態(tài)的決定是在FLEX協(xié)議的幀的開始附近做出。衰減狀態(tài)中，無線裝置1100用分級衰減器114開始加熱模式171。增益校正功能塊170確定在加熱模式171期間是否切換到非衰減狀態(tài)。在無線裝置1100改變到在正常的數(shù)據(jù)接收操作期間出現(xiàn)的跟蹤模式172后，僅當(dāng)恢復(fù)的信號降低到低于預(yù)定的AGC“失調(diào)”閾值時，將分級衰減器114切換到非衰減狀態(tài)。在切換到非衰減狀態(tài)后，在相同的幀中，分級衰減器114不能切換回到衰減狀態(tài)。這一特征防止分級衰減器114在一幀期間，從非衰減切換到衰減狀態(tài)和反向切換。這提高了無限裝置1100的性能，因為當(dāng)切換分級衰減器114時其能夠引起在想要的信號上的大擾動，并且重復(fù)的切換可以導(dǎo)致降低AGC接收機(jī)1101的敏感性。在大多數(shù)情況下，可以設(shè)置LAN 116的變化增益足夠低，以當(dāng)分級衰減器114被切換到非衰減狀態(tài)時處理合理大的信號。當(dāng)AGC接收機(jī)1101處于非常強(qiáng)的互調(diào)制(IM)或者臨近信道信令環(huán)境中時，分級衰減器114非常有用，所述互調(diào)制(IM)或者臨近信道信令環(huán)境通常持續(xù)至少多個幀。
本發(fā)明具有三個閾值A(chǔ)GC跟蹤閾值(AGC_THRES)，AGC失調(diào)閾值(AGC_THRESSO)，和AGC加熱閾值(AGC_THRESWU)。每一個閾值的單位為平方伏特。
AGC跟蹤閾值被設(shè)為高于信令檢測場(sense floor)16dB到20dB。AGC跟蹤閾值為恢復(fù)的信號功率，當(dāng)恢復(fù)信號功率大于AGC跟蹤閾值時，在跟蹤模式期間，AGC系統(tǒng)100通過依靠增益控制值194控制LNA 116的增益來調(diào)節(jié)恢復(fù)信號功率。當(dāng)恢復(fù)信號功率小于AGC跟蹤閾值時，增益校正器170使LNA 116保持在最大增益。
優(yōu)選地，AGC失調(diào)閾值被設(shè)置為高于信令檢測場12dB。當(dāng)分級衰減器114處于衰減狀態(tài)，并且LNA 116處于最大增益時，使用AGC失調(diào)閾值來確定是否將分級衰減器114切換到非衰減狀態(tài)。
優(yōu)選地，AGC加熱閾值被設(shè)為高于信令檢測場45dB。正如下面詳細(xì)的介紹，在加熱模式期間，使用該閾值來滿足IM規(guī)范。
AGC系統(tǒng)100使用高于三個閾值中的每一個的缺省值+/-3dB。通過適當(dāng)?shù)鼐幊蹋梢詫⒃撊笔≈翟黾拥?/-6dB。
加熱模式現(xiàn)在參見圖2，其示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的增益校正器170的加熱模式171操作的流程圖。當(dāng)無線裝置1100(圖11)和同步信令協(xié)議同步操作時，使用加熱模式171來確定在跟蹤模式172期間是否使用在衰減模式中的分級衰減器114。(當(dāng)無線裝置1100為第一次打開時，使用沒有在此介紹的異步加熱模式)。通常，在無線裝置1100已經(jīng)在通信系統(tǒng)中操作足夠長的時間以建立起與幀周期的同步之后，加熱模式被定時為在FLEX幀的前同步的開始附近的開始處。在步驟205，無線裝置1100打開AGC接收機(jī)1101已開始接收信息幀。應(yīng)當(dāng)理解，在FLEX通信系統(tǒng)及與其類似的其它系統(tǒng)中，當(dāng)無線裝置1100操作在同步模式中時，AGC接收機(jī)1101在一個或多個幀期間或者周期中保持在“接收機(jī)-關(guān)”模式，在所述幀期間或周期中，無線裝置1100希望接收不相干的新的信息(但是無線裝置1100實質(zhì)上與同步信令協(xié)議保持同步)。由于在切斷AGC接收機(jī)1101的電源時已經(jīng)設(shè)置了最低增益，當(dāng)AGC接收機(jī)1101在步驟205被加電后，增益控制值194被設(shè)為最低增益。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，這一個最低增益被設(shè)置為低于在跟蹤模式172期間、在正常的LAN 116的調(diào)整期間使用的最小增益控制值。通過關(guān)閉LAN 116來獲得所述最低增益。在步驟210，將分級衰減器114設(shè)置為衰減狀態(tài)。在步驟215，執(zhí)行DC偏移校正，其持續(xù)625毫秒。然后在步驟220，將增益控制值設(shè)置為最小增益控制值。在步驟225，在DC偏移校正完成并且持續(xù)1.250毫秒后，在測量周期開始650毫秒期間，確定具有二進(jìn)制電壓平方信號165的二進(jìn)制MAG的恢復(fù)信號功率。二進(jìn)制電壓平方信號165也被稱為具有分級衰減器114和LNA 116的設(shè)置的第一幅值恢復(fù)信號。在步驟230，將(第一幅值恢復(fù)信號的)MAG與AGC_THRES進(jìn)行比較。在步驟235，當(dāng)MAG大于AGC_THRES時，分級衰減器114處于衰減狀態(tài)中，并且AGC系統(tǒng)100被改變?yōu)楦櫮Ｊ?72。在本發(fā)明的一個VHF接收機(jī)實施的例子中，當(dāng)在這些設(shè)置下MAG大于AGC_THRES時，截獲信號功率大于-21dBm(相對于1毫瓦的分貝)。當(dāng)MAG小于或等于AGC_THRES時，在步驟235將LNA 116設(shè)置為最大增益，并且在步驟240，在改變LNA 116增益且持續(xù)1.250毫秒之后，在測量周期開始650毫秒期間，再次確定通常由增加的LNA 116增益已經(jīng)增加的恢復(fù)信號功率MAG。二進(jìn)制電壓平方信號165被稱為具有分級衰減器114和LNA 116的這些設(shè)置的第二幅值恢復(fù)信號。在步驟245，當(dāng)(第二幅值恢復(fù)信號的)MAG大于AGC_THRES時，分級衰減器114處于衰減狀態(tài)，并且將AGC系統(tǒng)100改變?yōu)楦櫮Ｊ?72，步驟265。在VHF的例子中，當(dāng)在這些設(shè)置之下MAG大于AGC_THRES時，截獲的信號功率大于-62.5dBm。當(dāng)MAG小于或者等于AGC_THRES時，在步驟250分級衰減器114設(shè)置為非衰減狀態(tài)，并且在步驟252，在改變分級衰減器114且持續(xù)1.250毫秒之后，在測量周期開始650毫秒期間，再次確定通常由降低的分級衰減器114已經(jīng)降低的恢復(fù)信號功率MAG。二進(jìn)制電壓平方信號165被稱為具有分級衰減器114和LNA 116的這些設(shè)置的第三幅值恢復(fù)信號。在步驟255，當(dāng)(第三幅值恢復(fù)信號的)MAG大于AGC_THRESWU時，分級衰減器114被復(fù)位為衰減狀態(tài)，并且將AGC系統(tǒng)100改變?yōu)楦櫮Ｊ?72，步驟265。在VHF的例子中，當(dāng)在這些設(shè)置之下MAG大于AGC_THRES時，截獲的信號功率大于-79.5dBm。在步驟255，當(dāng)MAG小于或者等于AGC_THRESWU時，分級衰減器114設(shè)置為非衰減狀態(tài)，并且將AGC系統(tǒng)100改變?yōu)楦櫮Ｊ?72，步驟265。通過這些確定，可以看出，由恢復(fù)信號的正常數(shù)據(jù)部分的開始來將分級衰減器114設(shè)置為衰減狀態(tài)和通過狀態(tài)中的一個。
跟蹤模式現(xiàn)在參見圖3，其為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的保持已存儲的增益響應(yīng)180的一組寄存器的映射表。優(yōu)選地，所述寄存器組被作為特地設(shè)計用于保持存處的增益響應(yīng)180的多個寄存器存儲位置。在預(yù)定的多個存儲位置中的每一個之處(在圖3示出的例子中標(biāo)記為位置0到19)，有一個用于存儲增益控制值調(diào)整的“調(diào)整值(VALUEADJUSTMENT)”組。在該例子中為31個的預(yù)定最大增益控制值(在圖3中標(biāo)識為O7-O0)為與存儲位置0相關(guān)的調(diào)整值。利用耦合到傳導(dǎo)輸入111(圖1)的固定功率的傳導(dǎo)RF信號，在校準(zhǔn)模式173期間測量其它調(diào)整值并且將其存儲。(使用傳導(dǎo)輸入111關(guān)閉來自分級衰減器114的天線112的截獲的信號113)。每一個位置與一個增益相關(guān)，該增益很接近低于與下一個更高的順序位置相關(guān)的增益3dB。因此，這些位置具有與在圖3的增益列中示出的那些值相關(guān)的增益(但是沒有存儲這些增益)。每一個存儲在不是位置0的位置的調(diào)整值為一個代表在增益控制值194中的近似改變的調(diào)整值，需要所述增益控制值194來將在更低位置的LNA 116的增益改變到與所述位置相關(guān)的LNA 116的增益。應(yīng)當(dāng)理解，從最大增益控制值中導(dǎo)出在特定位置處、用于特定相關(guān)增益的增益控制值194，并且用于所述位置的所述調(diào)整值達(dá)到包括特定位置。當(dāng)由DAC 190產(chǎn)生的增益控制信號194被應(yīng)用到LNA 116中時，增益控制值194實質(zhì)上提供了與在校準(zhǔn)模式173期間獲得的相同的來自在位置0處的最大增益的增益減少。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在特定增益控制值處的二進(jìn)制電壓平方信號165的二進(jìn)制絕對值在跟蹤模式172中可能不同于在校準(zhǔn)模式173中，因為在跟蹤模式172中的截獲的信號113的功率可以是(通常是)不同于用于校準(zhǔn)模式173的傳導(dǎo)RF信號的功率。重要的是，應(yīng)當(dāng)理解，可以通過分別減或加與下一個更高的或更低的位置相關(guān)的調(diào)整值來調(diào)整所述增益控制值194，得到對恢復(fù)信號165的功率的正或負(fù)3dB改變。指針寄存器保持與由增益控制值194的當(dāng)前值設(shè)置的增益相關(guān)的位置的當(dāng)前值，所述增益控制值194已經(jīng)被從與在0和要指向的位置之間的所有位置相關(guān)的調(diào)整值中確定出來。應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選地，存儲的增益響應(yīng)為專用的寄存器組，但是也可以是諸如處理器寄存器的一部分的其它任意的類型的存儲器或者諸如隨即訪問存儲器(RAM)的其它存儲器，在這種情況下，以常規(guī)方式將指針值加到基地址，以恢復(fù)增益和調(diào)整值。也應(yīng)當(dāng)理解，與存儲用于每一個所希望的相對增益的增益絕對控制指相比較，調(diào)整值的使用減少了必須產(chǎn)生增益控制值的存儲量。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，為每個位置將調(diào)整值存儲在兩位中。例如，與指針當(dāng)前指向的存儲位置5相關(guān)的兩位被標(biāo)識為X5，1和X5，0。
參見圖4，示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的跟蹤模式172的流程圖。在步驟405，獲得已濾波的二進(jìn)制電壓平方信號165的二進(jìn)制值MAG，并且在步驟410，對其進(jìn)行測試以通過判定是否大于預(yù)定滯后值HYST來確定其是否不同于AGC_THRES，所述HYST優(yōu)選地為3dB。然后，如果不是，在步驟415在增益控制值中沒有改變，流程回到步驟405，等待下一個測量的MAG。當(dāng)(MAG-AGC_THRES)的絕對值大于HYST，則在步驟420，將代表AGC_THRES的變量即AGCSHIFT設(shè)置為等于AGC_THRES，并將對增益控制值的步長進(jìn)行計數(shù)的變量即COUNT設(shè)為0。
如果在步驟425，MAG大于或等于AGCHSHIFT，如果在步驟460指針(POINT)小于最大指針值(POINTMAX)，則在步驟465獲得在POINT處的調(diào)整值，并且在步驟470被用來降低增益控制值一個所述的調(diào)整值。然而，如果在步驟460，POINT等于POINTMAX，則對增益控制值不進(jìn)行改變(其已經(jīng)處于將LAN 116的增益設(shè)為最大增益的位置)，并且流程回到步驟405等待下一個測量MAG。接下來，在步驟475，對AGCSHIFT左移1位，將POINT加1，并且COUNT加1。接下來，如果POINT等于POINTMAX，如上所述，在步驟490，在下一個碼元邊緣處將新確定的增益控制值(其為將LNA 116的增益設(shè)為最大增益的值)耦合到LNA 116，并且流程回到步驟405，等待下一個測量的MAG。然而，如果在步驟480，POINT不等于POINTMAX，并且在步驟482，COUNT不等于COUNTMAX，并且在步驟485，MAG不小于AGCSHIFT，則流程返回步驟465，繼續(xù)確定在增益中降低另一個大約3dB是否合適于在步驟485使MAG＜AGCSHIFT。如果在步驟482，COUNT等于COUNTMAX，則在步驟490，在下一個碼元邊緣處將新確定的增益控制值耦合到LNA116，并且流程返回步驟405，等待下一個測量的MAG。使用這樣的限制來防止增益改變的絕對值大于大約(3dB)*(COUNTMAX)。對于無線環(huán)境和無線裝置類型的典型組合，將COUNTMAX設(shè)為6(大約18dB)。在步驟485，如果MAG小于AGCSHIFT，則在下一個碼元邊緣處，在步驟490將新確定的增益控制值耦合到LNA 116，并且流程返回到步驟405，等待下一個測量的MAG。
在步驟425，如果MAG小于AGCSHIFT，則在步驟430，如果指針(POINT)大于最小指針值(0)，在步驟435獲得POINT處的調(diào)整值，并且在步驟440，將該值用來增加增益控制值一個調(diào)整值。然而，如果在步驟430，POINT不大于0，對增益控制值不進(jìn)行改變(其為將LNA 116的增益設(shè)為最大增益的值)，并且流程返回到步驟405，等待下一個測量的MAG。接下來，在步驟445，將ACSHIFT右移1位，將POINT加1，將COUNT加1。接下來，如果POINT等于0，并且在步驟453，如果MAG小于或等于AGC THRESSO，在步驟454將分級衰減器114設(shè)為非衰減狀態(tài)，在步驟490，在下一個碼元邊緣處，將新確定的增益控制值耦合到LNA 116，并且流程返回到步驟405，等待下一個測量的MAG。在步驟450，如果POINT的等于0，并且在步驟453，如果MAG大于AGC_THRESSO，將分級衰減器114保持在衰減狀態(tài)，在步驟490，在下一個碼元邊緣處將新確定的增益控制值耦合到LNA 116，流程返回到步驟453，等待下一個測量的MAG。然而，在步驟450，如果POINT等于0，并且在步驟452，COUNT不等于COUNTMAX，并且在步驟455，MAG不大于或等于AGCSHIFT，則流程返回步驟435，繼續(xù)確定增益增加另一個大約3dB是否適于在步驟455使MAG≥AGCSHIFT。在步驟452，如果COUNT等于COUNTMAX，則在步驟490，在下一個碼元邊緣處，將新確定的增益控制值耦合到LNA 116，并且流程返回步驟405，等待下一個測量的MAG。使用這些限制來防止增益絕對值的改變大于大約(3dB)*(COUNTMAX)。在步驟455，如果MAG大于或者等于AGCSHIFT，則在步驟490，在下一個碼元邊緣處，將新確定的增益控制值耦合到LNA 116，并且流程返回到步驟405，等待下一個測量的MAG。
應(yīng)當(dāng)理解，對于本領(lǐng)以普通技術(shù)人員而言，有多種變化的跟蹤模式，可以使用這些模式來完成由本發(fā)明優(yōu)選實施例獲得的相同的結(jié)果。在已經(jīng)實現(xiàn)的一個可替換實施例中，使用在圖4中介紹的跟蹤模式技術(shù)，除了在所介紹的步驟470，440中沒有改變增益控制值，并且在步驟475，445中沒有改變指針值(POINT)。然后，當(dāng)步驟485，455中的一個分別確定為“YES”時，執(zhí)行另一個環(huán)路COUNT次，每一次將指針值POINT調(diào)整一，并且將增益控制值改變一個與每一個POINT值相關(guān)的調(diào)整值，然后在步驟490傳輸新的增益值。在相對于優(yōu)選實施例變化的例子中，可以對MAG而不是AGC_THRES移位以確定需要產(chǎn)生不同于上一個3dB的MAG的COUNT；對指針增加的方向可以相反；步驟470和475可以顛倒，等等。而且，有幾種跟蹤模式的特征如果不執(zhí)行將降低，但是不會消除本發(fā)明的所有益處。例如，可以省去步驟482和452，因此允許增益在一些情況下波動，使得AGC系統(tǒng)100在這些情況下不太穩(wěn)定。
應(yīng)當(dāng)理解，二進(jìn)制電壓平方信號的使用以及在AGC系統(tǒng)中的存儲增益響應(yīng)允許當(dāng)需要確定新的增益值時通過左移或右移AGCSHIFT1位，改變增益多個大約3dB，這使得執(zhí)行這種技術(shù)的電路與現(xiàn)有技術(shù)的AGC系統(tǒng)相比較很簡單并使得增益控制與功率成線性關(guān)系。沒有這些線性，系統(tǒng)可能會過沖，并且可以隨著截獲信號113的輸入功率的改變而振蕩。而且，在AGC更新循環(huán)中提供增益變化的寬量程，例如在3dB和18dB之間變化的AGC系統(tǒng)100的能力使得AGC系統(tǒng)比現(xiàn)有技術(shù)以更快的時間常數(shù)運(yùn)行。這種AGC系統(tǒng)100允許控制處理器以通過改變COUNTMAX來改變增益變化大小，當(dāng)AGC系統(tǒng)在AGC閾值附近工作時可以減少增益變化大小，從而相對于現(xiàn)有技術(shù)的AGC系統(tǒng)，減少了設(shè)置時間，并且提高了AGC系統(tǒng)100的穩(wěn)定性。
AGC濾波器參見圖5，示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的AGC濾波器162的電方框圖。AGC濾波器162包括一個耦合到換算器(scaler)510的輸入端的累加器505。在累加器505和換算器510之間耦合的是帶寬信號156和碼元速率信號158。
如表1所示，由信號156，158控制累加器505，以累加示出的樣值，在一個增益控制更新循環(huán)中，累加具有所示的持續(xù)時間。
表1

累加器505進(jìn)一步由在表2中示出的碼元速率信號158控制，以在用于所示的樣值中的復(fù)位狀態(tài)中保持清除，所述復(fù)位狀態(tài)在每一個增益控制更新循環(huán)開始處具有所示的持續(xù)時間。
表2

參見圖6，7，8和9，定時圖示出了與6400波特碼元的碼元周期(標(biāo)記為6400波特碼元周期)相比較的復(fù)位持續(xù)時間和累加持續(xù)時間，并且示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的、在每一個增益控制值更新循環(huán)期間出現(xiàn)的增益控制值更新(標(biāo)記為寫入增益值)。這些關(guān)系示在4個不同的環(huán)路帶寬中圖6中的177Hz，圖7中的320Hz，圖8中的533Hz，和圖9中的800Hz。從這些圖中應(yīng)當(dāng)理解，這些用于不同的環(huán)路帶寬的累加持續(xù)時間具有2M的關(guān)系，而復(fù)位持續(xù)時間實質(zhì)上為恒定的。從表1和2可以進(jìn)一步理解，對于特定的帶寬，用于不同碼元速率的累加持續(xù)時間和復(fù)位持續(xù)時間實質(zhì)上相同。
累加器的輸出為未濾波的恢復(fù)信號154的平均幅值的15到240倍。然后，由換算器將該累加器輸出減少如表3所示的第一增益換算。
表3

在此第一換算之后，該信號具有一個樣值的15/16值。然后，由一個第二換算17/16進(jìn)行歸一化，產(chǎn)生一個被歸一化為一個樣值的輸出，該輸出大約為在累加器中的樣值的平均值，而不論所選擇的接入碼元速率和濾波帶寬(其為環(huán)路帶寬)。該簡單濾波換算允許AGC系統(tǒng)100將一個AGC閾值組用于無線裝置，AGC閾值組這是獨立于所選擇的帶寬和碼元速率的，是現(xiàn)有技術(shù)的AGC系統(tǒng)所沒有的。
應(yīng)當(dāng)理解，上面的關(guān)系可以更一般的表示為碼元速率信號158指出至少兩個碼元速率中的一個具有兩個關(guān)系之間的一個因子。累加器505產(chǎn)生一個二進(jìn)制輸出，該輸出為在一個增益控制值更新循環(huán)期間出現(xiàn)的樣值數(shù)目的累加。用于任意兩個碼元比率的無線裝置數(shù)量實質(zhì)上反比于兩個碼元速率的比率。換算器通過二進(jìn)制右移操作，將二進(jìn)制輸出減少實質(zhì)上等于所述數(shù)量的一個因子。所述數(shù)量由公式((2N-1)*2M)給出。N和M為整數(shù)。二進(jìn)制右移操作將輸出右移M+N位。所述因子為2N*2M。換算器執(zhí)行調(diào)整減少的二進(jìn)制輸出((2N+1)/2N)。
RSSI功能塊參見圖10，示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的RSSI功能塊182的電方框圖。RSSI功能塊182包括log函數(shù)(LOG2)1020，加法函數(shù)(ADD)1030，和選擇函數(shù)1050(SELECT)。加法函數(shù)1030將4個二進(jìn)制值相加起來。一個是從存儲的增益響應(yīng)180獲得的LNAGAIN(增益)1005。LNA GAIN 1005代表LNA 116已經(jīng)被設(shè)置的最近的相對增益；也就是，與LNA 116的最大增益的在dB上的差別，步長為3dB。優(yōu)選地，這可以通過從最大增益到當(dāng)前指針位置的增益步長計數(shù)(指針位置步長)獲得，并且優(yōu)選地為4位寬度。另一個是ATTENUATOR(衰減器)信號1010，其具有以3dB步長代表相對于非衰減狀態(tài)的分級衰減器114的衰減的值，單位為dB(例如，0或18)，并且優(yōu)選地為3位寬度。第三個為由LOG2函數(shù)1020產(chǎn)生的5位二進(jìn)制Mu-律信號1021。這個Mu-律信號1021的值是所述值的最高位位的順序位置，即具有“1”的二進(jìn)制電壓平方信號165的MAG，優(yōu)選地所述值為5位寬度。Mu-律信號1021是對Log2(MAG)的近似。第四個是常數(shù)1015，當(dāng)該常數(shù)被加到LOG2信號1021、LNA 116工作在最大增益、以及分級衰減器114處于非衰減狀態(tài)時，所述常數(shù)從加法函數(shù)1030的輸出中產(chǎn)生結(jié)果0，所述LOG2信號1021是在當(dāng)0dBM信號被插入傳導(dǎo)輸出111(圖1)中(或者由天線112截獲)時產(chǎn)生的。常數(shù)1015優(yōu)選地為5位寬度值。加法函數(shù)1030的輸出是代表截獲的信號113的功率(dBm)的二進(jìn)制值寬度X。這被稱為低分辨率RSSI，并且當(dāng)AGC系統(tǒng)100處于跟蹤模式172時由選擇函數(shù)1050對所述分辨率進(jìn)行選擇。當(dāng)選擇了低分辨率RSSI輸出時，將其耦合到無線裝置1100的主處理器，無線裝置1100包括以消息表示的被輸送到無線通信系統(tǒng)的固定部分的低分辨率RSSI。低分辨率RSSI被用來執(zhí)行作為固定傳輸功率調(diào)整和固定傳輸選擇的操作，并且被在AGC無線裝置1100(圖11)中使用，例如執(zhí)行對恢復(fù)信號的糾錯。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，X為10。應(yīng)當(dāng)理解，因為將低分辨率RSSI用于允許比AGC系統(tǒng)100的環(huán)路允許的更長的延遲時間的目的，優(yōu)選地，log函數(shù)1020、加法函數(shù)1030、和選擇函數(shù)1050在無線裝置的主處理器中執(zhí)行，而不是在優(yōu)選用于AGC系統(tǒng)100的其它唯一數(shù)字功能的定制集成電路的部分中執(zhí)行。
在中止測試模式174中，選擇函數(shù)1050選擇二進(jìn)制電壓平方信號165的值MAG。在跟蹤模式172中，將值MAG的全位寬度W傳到選擇函數(shù)1050的輸出，并且將其耦合到無線裝置1100的主處理器。在工廠調(diào)諧操作期間，主處理器將這種高分辨率、未校正的、已濾波信號耦合到測量裝置。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，W為21，其提供了0.01dB的分辨率和63dB的總量程。這就允許執(zhí)行高精度的峰值調(diào)諧，使得可能進(jìn)行簡單的、精確的、自動無線調(diào)諧。
參見圖11，示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的無線裝置1100的電方框圖。無線裝置(也稱為AGC無線裝置)包括耦合到包括AGC系統(tǒng)100的AGC接收機(jī)1101。AGC接收機(jī)1101優(yōu)選地為ZIF或者直接轉(zhuǎn)換接收機(jī)，但是可以是另一種類型?；謴?fù)的I和Q信號145，147被從AGC接收機(jī)1101的AGC系統(tǒng)100耦合到控制器1105，所述控制器以常規(guī)方式解調(diào)制并解碼這些信號，并且處理包括I和Q信號的信息。控制器1105執(zhí)行常規(guī)的功能，諸如協(xié)議碼元同步和解調(diào)制、協(xié)議解碼、差錯解碼、地址檢查等等。控制器1105包括具有合適的存儲程序指令的常規(guī)微處理器。從I和Q信號145，147解碼出的信息和在控制器1105中產(chǎn)生的信息被耦合到顯示器1115，以提供給用戶。AGC無線裝置1100也包括其他常規(guī)用戶接口，諸如開關(guān)(圖11中未示出)，并且能夠可選地包括一個或多個其它常規(guī)用戶接口元件，諸如揚(yáng)聲器、振動器，和LED指示器(在圖11中未示出)，并且可選地包括耦合到天線112的發(fā)射機(jī)(在圖11中未示出)。控制器1105控制AGC接收機(jī)1101以選擇特定無線信道，并且借助于控制信號1110進(jìn)入各種操作模式。在跟蹤模式172期間，在具有發(fā)射機(jī)的無線裝置中，產(chǎn)生低分辨率RSSI，并且由RSSI信號183耦合到控制器1105，該控制器將已編碼的低分辨率RSSI經(jīng)過串行信號1120耦合到發(fā)射機(jī)，以將接收到的信號強(qiáng)度通知固定網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)制造AGC無線裝置1100時，將AGC無線裝置加入到中止測試模式174中，在該模式期間，將高分辨率RSSI耦合到控制器1105，控制器1105將高分辨率RSSI經(jīng)過串行信號1120耦合到工廠調(diào)諧裝置，在所述工廠調(diào)諧裝置中將其用于優(yōu)選地調(diào)諧無線裝置1100。應(yīng)當(dāng)理解，可選地，可以在AGC無線裝置包括發(fā)射機(jī)時對高分辨率編碼并進(jìn)行發(fā)射，為了達(dá)到獲得高分辨率RSSI的目的，所述發(fā)射機(jī)能夠通過減少到AGC無線裝置的有線連接來降低制造成本。
也希望在圖11的方框中包括其他的結(jié)構(gòu)。例如，在上面所稱的碼元解調(diào)制和同步功能可選地可由數(shù)字信號處理起來完成，所述數(shù)字信號處理器執(zhí)行上面介紹的幅值校正器170和接收機(jī)1101的其他部分的功能。
應(yīng)當(dāng)理解，盡管以射頻接收機(jī)的形式介紹了AGC系統(tǒng)100，本發(fā)明在其他類型的接收機(jī)中也提供類似的益處，其中一個例子就是紅外光接收機(jī)。
確定存儲的增益響應(yīng)參見圖12，示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的用于確定和存儲無線裝置1100的存儲的增益響應(yīng)的校準(zhǔn)建立的電方框圖1200。校準(zhǔn)建立包括被耦合到AGC無線裝置1100的傳導(dǎo)輸入111的信號發(fā)生器1210。信號1205被耦合到AGC無線裝置1100，該無線裝置將AGC無線裝置放入校準(zhǔn)模式173中，并且開始校準(zhǔn)過程。信號發(fā)生器產(chǎn)生常值功率電平信號1215，其可位于預(yù)定信號電平的幾個dB中；不需要將其精確地設(shè)置為預(yù)定的信號電平，因為校準(zhǔn)和唯一存儲增益響應(yīng)的使用避免了需要使用絕對信號電平。這就降低了測試過程的成本?？蛇x地，可使用將校準(zhǔn)信號輻射耦合到AGC無線裝置1100而不是傳導(dǎo)耦合來執(zhí)行在此介紹的校準(zhǔn)，只要由AGC無線裝置1100截獲的功率電平信號在校準(zhǔn)程序中保持恒定。這是該過程的另一個優(yōu)點，因為可以同時地校準(zhǔn)幾個AGC無線裝置1100。
參見圖13，為示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的用于AGC系統(tǒng)的典型的LNA 116的增益(相對于參考0dB的最大增益的dB)對耦合到DAC 190的數(shù)字增益控制值194(圖1)的圖線的圖形。圖中示出了三個曲線，一個是高溫、一個是正常(“TYP”)溫度，和一個低溫。這些增益實質(zhì)上是所有的負(fù)增益，因為相對于在最大增益控制值處的LNA 116的增益量，它們受到損失，在這個例中，損失數(shù)字值為31。應(yīng)當(dāng)理解，曲線是非線性的，并且因為垂直坐標(biāo)為對數(shù)，LNA 116被恰當(dāng)?shù)乇硎緸榉菍?shù)放大器。應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解，當(dāng)將增益控制值194設(shè)置為0時，將關(guān)閉LNA 116，因此，正如參考圖2的方框205所介紹的一樣，增益控制值194為最低增益的唯一狀態(tài)。
參見圖14，示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的用于確定用于AGC系統(tǒng)100的存儲增益響應(yīng)的方法的流程圖。在步驟1405，對恒定功率電平的信號進(jìn)行預(yù)定的調(diào)制類型1215(在一些類型的系統(tǒng)中，可以使用調(diào)制的信號)，并且將恒定功率電平的信號耦合到AGC無線裝置1100的傳導(dǎo)輸入111。在步驟1410，控制器1105將指針初始化為0，將增益控制值(GCV)195初始化為最大增益控制值GCVMAX，在這一個例子中，最大增益控制值數(shù)字值為31，并且將增益控制步長計數(shù)器DGCV初始化為0。在步驟1415，將稱為“移位的恢復(fù)信號功率”的值SMAG初始化為恢復(fù)功率值MAG(GCVMAX)，其在GCVMAX處被測量到。同樣，在與最大增益相關(guān)的調(diào)整值(VALUE(0))處、在位置0處將GCVMAX存儲到存儲的增益響應(yīng)寄存器中。然后，在步驟1420，將指針加1，并且將SMAG右移1位。在步驟1430，將步長計數(shù)器DGCV加1，并且增益控制值194減1。將在當(dāng)前增益控制值處的恢復(fù)信號功率MAG(GCV)與SMAG比較，如果在步驟1435，MAG(GCV)等于或大于SMAG，則在步驟1440，增益控制計數(shù)器的值(DGCV)被存儲到與指針的當(dāng)前值相關(guān)的調(diào)整值(VALUE(POINTER))中，在步驟1445，將增益控制值(DGCV)復(fù)位為0，并且所述方法繼續(xù)步驟1420。
當(dāng)在步驟1435，MAG(GCV)小于SAMG時，該方法繼續(xù)步驟1430。該方法繼續(xù)下去，直到指針到達(dá)最大值(在這個例子中，為19)，在該值處，完成指向存儲的增益響應(yīng)。利用這種方法，增益響應(yīng)被存儲，提供了用于包括增益校正器170和非對數(shù)LNA 116的組合對數(shù)增益響應(yīng)；這也是說，二進(jìn)制電壓平方信號(165)的線性改變導(dǎo)致實質(zhì)上在LNA 116的輸出處對數(shù)改變。
應(yīng)當(dāng)理解，可以用如下的其它方式介紹剛剛詳細(xì)說明的方法可替換地，將移位恢復(fù)信號功率SMAG描述為相對的二進(jìn)制電壓平方信號，因為這是通過重復(fù)的右移最大增益控制值來確定相對于在最大增益控制值處測量的恢復(fù)信號功率。在步驟1435執(zhí)行的比較可以這樣描述將在第二增益控制值處產(chǎn)生的恢復(fù)信號的二進(jìn)制電壓平方值(MAG(GCV))和相對的二進(jìn)制電壓平方值(SMAG)(通過對與第一增益控制值相關(guān)的相對二進(jìn)制電壓平方值進(jìn)行移位來獲得)進(jìn)行比較以確定所述值的差別的符號。步驟1430可以這樣描述確定重復(fù)比較的步驟的次數(shù)。包括步驟1430，1435的所述環(huán)路包括進(jìn)行重復(fù)，直到所述差別的符號為預(yù)定的值(在詳述的例子中，直到MAG(GCV)＜SMAG)最后，步驟1440可以這樣描述作為一個調(diào)整值，存儲在確定差值的符號的兩個連續(xù)步驟(1435)之間重復(fù)的比較的步驟次數(shù)。
應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解，這種存儲增益響應(yīng)曲線的方法比現(xiàn)有技術(shù)的手工方法更加容易、也更加快，并且不要求調(diào)整信號發(fā)生器來完成。
由這種方法存儲的增益響應(yīng)功能可以基本描述為將寄存器的有序組(其中每一個寄存器存儲一個增益調(diào)整值)和一個增益控制輸出進(jìn)行比較，其中每一個增益調(diào)整值是這樣一個值當(dāng)被從增益控制輸出減去、或者被加到增益控制輸出中時，產(chǎn)生一個新的增益控制輸出值，其與當(dāng)前值有一個不同的量，該量實際上改變非對數(shù)放大器的增益一個預(yù)定的分貝。
另外，可以這樣描述存儲的增益響應(yīng)包括具有第一寄存器的寄存器的有序組，其中除了第一寄存器之外，每一個寄存器存儲一個增益調(diào)整值，包括耦合到指向一個寄存器(指針寄存器)的數(shù)字輸入的指針，和一個增益控制值輸出。產(chǎn)生增益控制輸出，作為在指針寄存器中存儲的值與存儲在第一寄存器和指針寄存器之間的寄存器中的所有值和，通過與存儲在第一寄存器中的值進(jìn)行相減或相加來組合，其中所述增益調(diào)整值為以對數(shù)方式使用對數(shù)字輸入的參考來控制非對數(shù)放大器的這樣的增益控制輸出。
應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解，在多個溫度處的增益響應(yīng)可以相對小的存儲量存儲在AGC無線裝置1100中，并且可以與AGC無線裝置1100測量的溫度結(jié)合起來使用以進(jìn)一步精煉在AGC系統(tǒng)100中進(jìn)行的增益調(diào)整精度。例如，在工廠校準(zhǔn)期間，可以存儲諸如在圖13中示出的三個增益曲線，對于AGC無線裝置1100，高和低溫曲線發(fā)生在最大和最小工作溫度。然后，在操作期間，AGC無線裝置測量在AGC無線裝置1100中的溫度(例如，在LNA 116的散熱器(heat sink)處的溫度)，并且在工廠校準(zhǔn)期間，將測量的溫度與在散熱器處的測量溫度進(jìn)行比較。然后可以使用三個增益控制值中的兩個的線性插值來確定被用于增益控制值194的精煉的增益控制值。
平方功能參見圖15，示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的用于兩個平方功能148，150(圖1)中的每一個的平方電路1500的電方框圖。優(yōu)選地，兩個平方電路以在定制的集成電路中包括的狀態(tài)機(jī)的部分的邏輯電路來實現(xiàn)。耦合到平方電路1500的元件的信號在此被表示為具有二進(jìn)制并行信號的寬度，其中并行線的數(shù)目被表示為寬度。平方電路1500包括對數(shù)壓縮功能1510，加倍功能1595，平方功能1590，和對數(shù)解壓縮功能1565。對數(shù)壓縮功能1510接受具有寬度W和值X的二進(jìn)制輸入1505，并且產(chǎn)生具有二進(jìn)制功率成分1520的值POWER(功率)以及二進(jìn)制幅值成分1515的值A(chǔ)MGNITUDE(幅度)的輸出，值POWER和值MAGNITUDE一起代表X為預(yù)定的精度量N，也就是，答案是精確到N個有效位。平方電路1505的一個的二進(jìn)制輸入1505被耦合到I信號145，并且平方電路1505的另一個的二進(jìn)制輸入1505被耦合到Q信號147。平方功能1590從MAGNITUDE產(chǎn)生寬度N的已調(diào)整的平方幅度成分1542和選擇信號1561。加倍功能1595根據(jù)POWER和選擇信號1561來產(chǎn)生加倍的功率成分1556。對數(shù)解壓縮功能1565從加倍功率和調(diào)整的平方幅度成分1556，1542產(chǎn)生寬度為2W的近似平方輸出，其具有將X的平方近似為預(yù)定的精度量N。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，W＝32和N＝6。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，對數(shù)壓縮和解壓縮功能1510，1565為Mu-律型函數(shù)。對數(shù)解壓縮功能1510產(chǎn)生具有寬度N(N為設(shè)計的選擇)的二進(jìn)制幅值成分1515和寬度為P的二進(jìn)制功率成分1520，其中2(P-1)＜W≤2P，并且P和W為整數(shù)。在優(yōu)選實施例中，P＝5。對數(shù)壓縮功能1510包括根據(jù)關(guān)系POWER＝int(log2(X))來產(chǎn)生POWER的功率函數(shù)，并進(jìn)一步包括根據(jù)關(guān)系MAGNITUDE＝int(X*2(N-POWER))-2N來產(chǎn)生MAGNITUDE的幅度函數(shù)。實現(xiàn)這些關(guān)系的電路對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是熟知的。優(yōu)選實施例的特定例子為X＝0000 0101 0111 1001 1101 0000 0001 1001POWER＝1 1010MAGNITUDE＝01 0111平方函數(shù)1590包括響應(yīng)于包括由高位位1524增加的二進(jìn)制幅值成分1515的增加的幅度輸入的值來產(chǎn)生具有寬度2N+2的確切的平方信號(exact square signal)1526。優(yōu)選地，平方函數(shù)1590包括產(chǎn)生一個查找表，該表產(chǎn)生具有用于增加的幅度輸入的一個2(N+1)值的每一個值的確切的平方函數(shù)1526，所述確切平方具有增加輸入的確切平方的值。可使用不是查找表的其它實現(xiàn)，諸如專用于每一個確切平方功能1590的常規(guī)乘法電路。對于上面給出的例子，增加的幅度輸入為1010111，并且確切平方為01 1101 1001 0001。平方功能1590包括耦合到確切平方功能1525的操縱電路1560，所述操縱電路1560使用一個比較器來將確切平方信號1526的值與二進(jìn)制2(2N+1)進(jìn)行比較，并且產(chǎn)生操縱信號1561。在當(dāng)確切平方信號1526的值大于或等于二進(jìn)制2(2N+1)時操縱電路具有一個TRUE狀態(tài)，并且具有用于另一個結(jié)果的FALSE狀態(tài)。在所介紹的例子中，2(2N+1)為213，所以操縱信號1561為FALSE。平方功能1590進(jìn)一步包括從確切平方中產(chǎn)生調(diào)整的平方幅度成分1542的調(diào)整功能1529。調(diào)整的平方幅度成分1542具有一個N位的精度和寬度。調(diào)整功能1529包括對確切平方信號1526除以2N的除法結(jié)果進(jìn)行整數(shù)操作的第一整數(shù)除法器1530，和對確切平方信號1526除以2(N+1)的除法結(jié)果進(jìn)行整數(shù)操作的第二整數(shù)除法器1535，和當(dāng)操縱信號的狀態(tài)為FALSE選擇第一整數(shù)除法器1530的輸出的最低的N位有效位或者當(dāng)操縱信號為TRUE時選擇第二整數(shù)除法器1535的輸出的最低N位有效位的多路器1540。選擇的位為調(diào)整的平方幅度成分1542。在所介紹的例子中，選擇第一整數(shù)除法器1530，因此調(diào)整的平方幅度成分1542為11 0110。
優(yōu)選地，加倍功能1595包括左移功能1545，其通過在移位寄存器中將二進(jìn)制功率成分1520移位1位來產(chǎn)生具有寬度P+1的加倍功率信號1546和對POWER加倍的值，也包括通過在加法器中將二進(jìn)制1加到加倍的功率信號1546的值來產(chǎn)生增加的加倍功率信號1551的加法器1550，還包括一個多路器1555，其通過在操縱信號1561為FALSE時選擇加倍的功率信號1546，并且當(dāng)操縱信號1561為TRUE時選擇增加的加倍功率信號1551來產(chǎn)生加倍的功率成分1556。在所介紹的例子中，操縱信號1561為FALSE，因此加倍的功率成分具有值11 0100。
應(yīng)當(dāng)理解，在所介紹的平方電路1500，采用下面的關(guān)系，平方功能1590產(chǎn)生具有值A(chǔ)DJSQMAG的調(diào)整的平方幅度成分1542，且加倍功能1595產(chǎn)生具有值的DBLPOWER的加倍功率成分1556當(dāng)(MAGNITUDE+2N)2≥2(2N+1)時，ADJSQMAG＝int(((MAGNITUDE+2N)2)*2-(N+1))的N個最低有效位，和DBLPOWER＝2*POWER+1；當(dāng)(MAGNITUDE+2N)2＜2(2N+1)時，ADJSQMAG＝int(((MAGNITUDE+2N)2)*2-N)的N個最低有效位，和DBLPOWER＝2*POWER。
對數(shù)解壓縮功能1565從ADJSQMAG和DBLPOWER中產(chǎn)生近似平方輸出1570，如下(ADJSQMAG+2N)*2(DBLPOWER-N)在所介紹的例子中，ADJSQMAG＝11 0110，并且DBLPOWER＝11 0100(十進(jìn)制為52)，所以在這一個例子中近似平方輸出1570＝(1110110)*246。
在W＝32，N＝6的平方電路1500中，平方電路1500將現(xiàn)有技術(shù)要求的集成電路裝模面積(die area)減少20％，減少非順序?qū)崿F(xiàn)，同時提供至少0.1dB的精確度，因此應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的成本和功率節(jié)約是重要的。
也應(yīng)當(dāng)理解，在另一個實施例中，可以通過改變第一和第二整數(shù)除法器1530，1535的除數(shù)來將調(diào)整的平方幅度成分1542的精度增加到2N位。例如，通過將第一整數(shù)除法器1530改變?yōu)閷Υ_切平方信號1526不進(jìn)行除法操作，并且將第二整數(shù)除法器1535改變?yōu)閷⒋_切平方信號1526除以2的結(jié)果進(jìn)行整數(shù)操作，獲得2N位的精度。在這些可替換實施例中，盡管在整數(shù)除法器1530，1535中進(jìn)行較少的移位，必須在多路器1540中多路復(fù)用更多位，并且在Mu-律解碼器1565的輸入處進(jìn)行處理。
應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解，盡管參考無線接收電路介紹了平方電路1500，其在任何電子設(shè)備中、在任何集成電路中都有用，在所述電子設(shè)備中，存在對平方功能的需要，從所述平方功能中，滿足近似結(jié)果，并且可以通過修改值N來調(diào)整所述結(jié)果的精度量。
盡管說明和介紹了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，應(yīng)當(dāng)清楚，本發(fā)明并不受限于優(yōu)選實施例。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說在不背離由下面的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的主旨和范圍的情況下，想到對各種修改、改變、變化、替代、和等同替換。
權(quán)利要求
1.一種用于接收機(jī)的自動增益控制(AGC)系統(tǒng)，其包括幅值發(fā)生器，其產(chǎn)生具有二進(jìn)制的二進(jìn)制電壓平方信號，該二進(jìn)制電壓平方信號直接正比于截獲的信號的恢復(fù)信號功率；和增益校正器，通過將第一個值移位1或多位，并且將所述移位的第一個值與第二個值進(jìn)行比較來確定作為大約為3分貝(dB)的多個增量的增益控制調(diào)整值，其中第一和第二個值中的每一個值為所述二進(jìn)制電壓平方信號和預(yù)定閾值中的一個。
2.一種用于射頻(RF)接收機(jī)的自動增益控制(AGC)系統(tǒng)，其包括具有模擬輸入和增益的低噪聲放大器(LNA)；和增益校正器，其確定為二進(jìn)制字的新的增益控制值，其中所述增益校正器補(bǔ)償所述AGC系統(tǒng)中的延遲，并且將所述新的增益控制值鎖存進(jìn)入被耦合到模擬輸入的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)，使得所述LNA的增益實際上在LNA內(nèi)的碼元邊緣處改變。
3.一種用于接收截獲的信號的接收機(jī)的自動增益控制(AGC)系統(tǒng)，所述截獲的信號被作為包括多個信號周期的信令協(xié)議的一部分發(fā)射，每一個所述信號周期包括后面有正常數(shù)據(jù)部分的報頭部分，所述自動增益控制系統(tǒng)包括被耦合到所述截獲的信號的分級衰減器；和增益校正器，其產(chǎn)生耦合到所述分級衰減器的衰減控制信號，其中，所述增益校正器在所述正常數(shù)據(jù)部分的開始處將所述分級衰減器設(shè)為衰減狀態(tài)和通過狀態(tài)中的一個。
4.一種可換算的自動增益控制(AGC)環(huán)路濾波器，其包括積分器，從耦合到其上的輸入信號產(chǎn)生具有幅值的積分輸出信號，其中所述積分器也被耦合到控制所述可換算的環(huán)路濾波器的帶寬的帶寬信號；和耦合到所述積分器輸出信號和所述帶寬信號的換算器，其通過換算所述積分器輸出信號的幅值產(chǎn)生獨立于所述帶寬的濾波器輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求20的可換算的AGC環(huán)路濾波器，其中所述比例AGC環(huán)路濾波器工作在增益控制值更新周期，其中所述積分器包括一串?dāng)?shù)字樣值，其中所述積分器包括累加器，響應(yīng)于碼元速率信號指出至少兩個碼元速率中的一個具有相互的兩個關(guān)系的因子，所述累加器產(chǎn)生所述濾波器輸出，作為在一個增益控制值更新周期期間出現(xiàn)的樣值數(shù)量的累加的二進(jìn)制信號，其中對于任意兩個碼元速率，所述數(shù)量的比率實際上反比于所述兩個碼元速率的比率；和其中所述換算器通過二進(jìn)制右移操作來執(zhí)行減法將所述二進(jìn)制輸出減去一個因子，所述因子實質(zhì)上等于所述數(shù)量。
6.一種用于接收機(jī)的自動增益控制(AGC)系統(tǒng)，其包括自動增益控制(AGC)濾波器，其產(chǎn)生具有高分辨率位寬度W、并且具有二進(jìn)制MAG的二進(jìn)制電壓平方信號，所述二進(jìn)制MAG直接正比于截獲的信號的恢復(fù)信號功率；和接收信號強(qiáng)度指示(RSSI)功能，其當(dāng)AGC系統(tǒng)處于中止測試模式時直接地從所述二進(jìn)制電壓平方信號產(chǎn)生為高分辨率、未校正、具有寬度W位的濾波信號產(chǎn)生RSSI輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求24的AGC系統(tǒng)，進(jìn)一步包括耦合到截獲的信號的分級衰減器，其如由衰減控制信號所確定的那樣衰減所述截獲的信號；和耦合到所述分級衰減器的低噪聲放大器(LNA)，其將所述衰減的信號放大由增益控制值確定的一增益值，其中，所述RSSI功能產(chǎn)生RSSI輸出，該RSSI輸出為具有位寬度X位的低分辨率校正信號，所述信號具有實際上等于截獲的信號的功率的值，所述截獲的信號由所述LNA的相對增益、所述分級衰減器的相對衰減、底為2的對MAG的近似對數(shù)，和一個常數(shù)的和來確定，且其中X為小于W的整數(shù)。
8.一種在接收機(jī)中的無線信號強(qiáng)度指示(RSSI)系統(tǒng)，包括產(chǎn)生二進(jìn)制電壓平方信號的基帶濾波器，所述二進(jìn)制電壓平方信號具有二進(jìn)制值MAG，該MAG值直接正比于截獲的信號的恢復(fù)信號功率；耦合到截獲信號的分級衰減器，其將所述截獲信號衰減一個由衰減控制信號確定的衰減值；和耦合到所述分級衰減器的低噪聲放大器(LNA)，其將所述衰減信號放大一個由增益控制值確定的增益值；無線信號強(qiáng)度指示(RSSI)功能，其產(chǎn)生具有一個值的RSSI輸出校正信號，其直接正比于所述截獲信號的功率，其中所述值被從所述LNA的增益、所述分級衰減器的衰減、和基底為2的對MAG的對數(shù)中確定。
9.一種用于接收機(jī)的自動增益控制(AGC)系統(tǒng)，其包括將截獲信號放大的非對數(shù)低噪聲放大器；幅值發(fā)生器，其產(chǎn)生具有直接正比于所述截獲信號的恢復(fù)信號功率的一個值的幅值信號；和增益校正器，其從存儲的增益響應(yīng)功能中產(chǎn)生增益控制值，所述增益控制值參考所述幅值信號以對數(shù)方式控制所述非對數(shù)低噪聲放大器的增益。
10.一種用于接收機(jī)的自動增益控制(AGC)環(huán)路，其包括具有可變增益的低噪聲放大器(LNA)，其將截獲信號放大，產(chǎn)生LNA輸出信號；和耦合到帶寬信號的可換算的環(huán)路濾波器，其控制所述AGC環(huán)路的帶寬，并且被耦合到所述LNA輸出信號，其中，響應(yīng)于將所述恢復(fù)信號與選擇的AGC閾值比較，控制所述LNA的可變增益，和其中，所述可換算的環(huán)路濾波器產(chǎn)生具有一幅值的恢復(fù)信號，該恢復(fù)信號實際上獨立于所述帶寬，且其中獨立于所述帶寬的選擇來選擇所述AGC閾值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于受控增益接收機(jī)(1101)的自動增益控制(AGC)系統(tǒng)(100)，包括一個幅值發(fā)生器(160)和一個增益校正器(170)。幅值發(fā)生器產(chǎn)生具有一個二進(jìn)制值的二進(jìn)制電壓平方信號(165)，所述二進(jìn)制電壓平方信號直接正比于截獲信號(113)的恢復(fù)信號功率。通過將參考閾值移位(475，445)一個或多位，并且將移位的參考閾值與二進(jìn)制電壓平方信號進(jìn)行比較(485，455)，所述增益校正器(170)確定增益控制值(195)的調(diào)整值作為大約3分貝(dB)的多個增量。通過設(shè)置包括在濾波器(162)中的累加器(505)和比例器(510)，濾波器(162)適應(yīng)各種帶寬和碼元速率。
文檔編號H03G3/30GK1522500SQ01810435
公開日2004年8月18日 申請日期2001年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月30日
發(fā)明者詹姆士·戴維·休格斯, 約翰·理查德·奧克利, 克林頓C·鮑威爾Ⅱ, C 鮑威爾Ⅱ, 理查德 奧克利, 詹姆士 戴維 休格斯 申請人:摩托羅拉公司