專利名稱：減輕由數(shù)字增益控制環(huán)路引起的信號退化的方案的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有自動增益控制的放大器。本發(fā)明尤其適用于RF前端接收機型系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，信號路 徑中的增益級是數(shù)字式可編程的。然而，這個概念是十分通用的，因 此可以將其用于以數(shù)字方式切換信號路徑增益的任何應用。
背景技術：
數(shù)字自動增益控制(AGC)是如[2]和[3]所述的許多商用集成電路 解決方案中使用的常見概念。涉及數(shù)字AGC的專利可以在參考文獻[5]至[7]中找到。自動增益控制(AGC)環(huán)路自主地調(diào)節(jié)系統(tǒng)的增益，以運行于對 于系統(tǒng)中所有可能信號功率而言的最佳條件下。模擬AGC能夠連續(xù) 地控制其系統(tǒng)的增益，而數(shù)字AGC以離散步長調(diào)節(jié)增益。信號路徑中數(shù)字控制增益級存在的問題在于，該增益級將幅度調(diào) 制引入了所需信號，所述幅度調(diào)制的水平與所用的離散增益步長的相 對大小所對應。由于可編程增益路徑的數(shù)字特性，穩(wěn)定工作點可能在 兩個相鄰增益設置間交替變化。AGC引起的幅度的每次改變都將對信 號進行幅度調(diào)制，導致產(chǎn)生邊帶，而邊帶繼而又導致帶內(nèi)偽信號的增 加。本發(fā)明的主要目的是減小AM邊帶的峰值功率。發(fā)明內(nèi)容此處所提出的方法引入了一種具有偽隨機時鐘周期的時鐘，用以 代替具有固定周期的時鐘。使用偽隨機二進制序列發(fā)生器是一種己在 諸如小數(shù)N分頻PLL ([4]、 [5])之類的許多應用中用于頻譜功率擴 展的概念。然而，在AGC上應用偽隨機時鐘是此處引入的一個新概 念。 使用線性反饋移位寄存器(LFSR)來產(chǎn)生偽隨機二進制序列 (PRBS)也是公知的，例如參見[l]。本發(fā)明的優(yōu)選實施例包括，使用偽隨機二進制(PRBS)時鐘來提 供數(shù)字時鐘的自動增益控制(AGC)環(huán)路。PRBS時鐘的作用是為了 擴展由于以離散步長切換增益而在信號路徑中形成的任何信號邊帶的 能量。對于多數(shù)應用，PRBS時鐘應具有足以維持所需的AGC環(huán)路增益 帶寬積的平均時鐘速率，但是，由PRBS序列引起的時鐘邊沿的隨機 變化導致由增益調(diào)制引起的信號邊帶功率得到擴展，因而信號邊帶的 峰值處于低得多的水平。這減小了所需信號受到的干擾的峰值，導致AM邊帶看上去更像 是白噪聲底噪的增加。對于多載波調(diào)制方案來說，這是非常重要的因 素。


現(xiàn)在參照附圖，僅以示例的方式描述本發(fā)明的實施例，其中圖1示出了三個重疊的QPSK調(diào)制信號的頻譜，以示意本發(fā)明的 效果；圖2示出了可以用于產(chǎn)生PRBS時鐘的4比特LFSR;以及 圖3示出了可以與抖動時鐘一起使用的典型的AGC控制環(huán)路。
具體實施方式
圖3示出了典型的AGC環(huán)路及其控制的時鐘。輸入的RF信號被輸 入至模擬放大器IO。雖然示出了單個放大器，但是可以用兩個以上的 并聯(lián)放大器來代替單個放大器。經(jīng)從放大器10輸出的放大電壓用于反 饋環(huán)路，后者包括接收信號強度指示(RSSI)檢測器ll、比較器12 和積分器B。檢測器11的輸出隨輸入RP信號電平而變化，是一個連續(xù)變化的模 擬電壓。在比較器12中，將該輸出與參考值進行比較，比較器12的輸 出被提供給積分器13。積分器通常包括數(shù)字式可逆計數(shù)器和數(shù)模轉換
器，并向輸入放大器io輸出數(shù)字化(即逐步變化)的增益控制信號。優(yōu)選地，使用具有如圖2所示的線性反饋移位寄存器形式的偽隨機時鐘產(chǎn)生器14來為積分器13提供時鐘。本示例取自RF接收機。本示例中的增益控制環(huán)路是部分數(shù)字化的，因此需要時鐘輸入。如果該時鐘具有固定頻率，則AGC的行為可能看上去是對接收信 號進行AM調(diào)制。圖l所示的信號頻譜說明了這一點。首先，它示出了 QPSK信號的頻譜。第二個頻譜是同樣以4dB步長大小和固定周期的 16kHz時鐘進行了AM調(diào)制的QPSK信號的頻譜。第三個頻譜是通過以 抖動時鐘對QPSK信號進行AM調(diào)制而獲得的。該抖動時鐘由15比特 LFSR產(chǎn)生。可以看到，使用本方法，邊帶功率明顯降低。PRBS時鐘 的平均時鐘頻率與非抖動時鐘的平均時鐘頻率近似相等。請注意，4比特LFSR不足以產(chǎn)生真正隨機的時鐘。為了我們的研 究，我們實際使用了15比特LFSR。圖2所示的電路只是該技術的一個 不意。在本示例中，選擇QPSK調(diào)制，這是由于目標應用是DAB，而DAB 使用OFDM和DQPSK作為調(diào)制方案。選擇15比特是由于這樣能夠產(chǎn)生 足夠隨機的時鐘，并結合了實現(xiàn)簡單的優(yōu)勢。除了15個D-FF之外，僅 僅還需要一個雙輸入異或門?？梢钥吹?，AM調(diào)制導致產(chǎn)生邊帶。然而，使用抖動時鐘，可以 減小這些邊帶。如圖所示，通過將邊帶功率擴展至更大的頻率范圍， 實現(xiàn)了減小峰值邊帶功率的目的。這些邊帶看上去僅僅像是底噪的增 加。隨著LFSR復雜度的增加(最高約達50比特)，峰值邊帶功率的減 小不斷改進。如上所述，此處引入的概念可以用于由控制環(huán)路以數(shù)字方式調(diào)節(jié) 系統(tǒng)增益的任何系統(tǒng)。本發(fā)明的主要應用是RF接收機，但是可能存在 其他應用，如數(shù)碼相機中的增益調(diào)節(jié)，或音量調(diào)整。參考文獻[1]David Green, "Modern Logic Design" 1986, Addison-WesleyPublishing Company, pages 182 ff. [2]Maxim RF transceivers MAX2825, MAX2826, MAX2827, RFMRF receiver RX5000. [3]Asad A. Abidi， "RF CMOS Comes of Age", IEEE JOURNAL OFSOLID-STATE CIRCUITS, VOL. 39, NO.4. [4]T. A. D. Riley, M. A. Copeland, and T. A. Kwasniewski,"Delta-sigma modulation in fractional-N frequency synthesis,"IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 28， pp. 553-559, May 1993. [5]Chambers, Ramon P./Sanders, David E./Gordy， Robert S., US4066977 A [6]Bongfeldt, David, US6889033 B2Sidman, Michael D., US5220468 A
權利要求
1. 一種具有數(shù)字自動增益控制環(huán)路的放大器，其中，使用抖動時鐘信號為增益控制電路提供時鐘。
2. 如權利要求l所述的放大器，其中，所述時鐘信號源自偽隨機 二進制序列。
3. 如權利要求1或2所述的放大器，其中，所述時鐘信號在預定的 時段內(nèi)維持一平均時鐘頻率。
4.如權利要求l、 2或3所述的放大器，其中，所述時鐘信號由線 性反饋移位寄存器產(chǎn)生。
5. 如之前任一權利要求所述的放大器，其中，輸入至所述自動增 益控制的信號是連續(xù)可變的模擬信號。
6. —種無線接收機，具有如之前任一權利要求所述的放大器。
7. 如權利要求6所述的無線接收機，其中，所述放大器位于射頻丄山
8. 如權利要求7所述的無線接收機，其中，增益控制信號是由接 收信號強度指示推得的。
9. 如權利要求6、 7或8所述的無線接收機，具有用于接收和再現(xiàn) 數(shù)字音頻廣播信號的裝置，其中，工作時，使用相移鍵控對施加于所 述放大器的信號進行編碼。
全文摘要
一種放大器(10)，包括采用數(shù)字化時鐘信號的自動增益控制環(huán)路(11、12、13、14)。偽隨機時鐘發(fā)生器(14)為所述環(huán)路產(chǎn)生時鐘信號。本申請介紹了一種減小由數(shù)字增益控制環(huán)路導致的邊帶的方案。增益控制對于系統(tǒng)的效果可以被視為對幅度受控的信號進行幅度調(diào)制。所述幅度調(diào)制導致了與常見的AM調(diào)制相同的邊帶。本發(fā)明介紹了一種新穎的方法，該方法減小了數(shù)字控制增益控制環(huán)路的AM邊帶。
文檔編號H03G3/30GK101401301SQ200780008929
公開日2009年4月1日 申請日期2007年3月12日 優(yōu)先權日2006年3月13日
發(fā)明者史蒂芬·阿勒斯, 大衛(wèi)·洛馬斯 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社