專利名稱：補償增益控制特性變化的自動增益控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動增益控制電路，具體地說，涉及補償增益控制特性變化以及接收信號強度的變化的一種自動增益控制電路。
一般將自動增益控制電路稱作AGC電路。被廣泛地應(yīng)用在如無線電接收機等設(shè)備中，以補償接收信號強度的變化。本質(zhì)上AGC電路根據(jù)信號強度產(chǎn)生控制信號，并用這個控制信號控制放大接收信號的AGC放大器的增益。從而使接收信號的放大后的電平保持在處理接收信號的其它電路元件的線性工作的范圍內(nèi)。
在這種AGC電路中的問題是，AGC放大器本身的增益控制特性由于比如溫度的變化而改變。另一問題是，可將AGC電路用在具有不同放大要求的一系列產(chǎn)品中，導(dǎo)致使用具有不同增益特性的AGC放大器。這種情況絕非罕見。然而，如果AGC放大器的增益控制特性改變，AGC控制信號就不再能夠?qū)⒎糯蟮慕邮招盘柋３衷谛枰姆秶鷥?nèi)。
補償由于采用不同的AGC放大器而引起的AGC特性的變化的通常方法是，在AGC放大器前面加入一個或多個補償放大級。然而，這種解決辦法不經(jīng)濟又不方便，其中需要有補償放大級的設(shè)計、安裝和調(diào)整。
本發(fā)明的一個目的是補償由于溫度引起的增益控制特性的變化。
本發(fā)明的另一目的是補償由于采用不同的可變增益元件而產(chǎn)生的增益控制特性的變化。
如同一般的AGC電路，本發(fā)明的AGC電路具有一可變增益元件，根據(jù)控制信號的可變的增益因子放大輸入信號；偏移消除裝置，將一固定量加到所獲得的增益調(diào)整信號中，以調(diào)整直流偏移；計算裝置，從產(chǎn)生的偏移調(diào)整信號計算信號強度值；差值裝置，求出信號強度值與基準值之間的差值；累加裝置，計算這些差值的累加總和；操作裝置，對該累加總和執(zhí)行固定的操作，從而產(chǎn)生控制可變增益元件的增益因子的控制信號。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明的AGC電路還具有第一補償裝置，用于直接地修正控制信號，或修正所述累加總和，從而間接地修正控制信號。該修正是根據(jù)可變增益元件的增益控制特性進行的。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明的AGC電路具有第二補償裝置，根據(jù)可變增益元件的增益控制特性來修正由偏移消除裝置所加的固定值。
附圖中

圖1是表示本發(fā)明的第一實施例的方框圖；圖2是表示本發(fā)明的第二實施例的方框圖；圖3是表示本發(fā)明的第三實施例的方框圖；圖4是表示本發(fā)明的第四實施例的方框圖。
現(xiàn)在結(jié)合附圖通過實施例描述本發(fā)明。
第一實施例是無線接收機的AGC電路，將接收的無線電信號從射頻帶直接轉(zhuǎn)換到基帶。該轉(zhuǎn)換是通過將射頻信號與一對正交本機載波信號混頻、產(chǎn)生模擬同相(I)和正交(Q)基帶信號來完成的。這種直接轉(zhuǎn)換被采用在傳呼機等裝置中。
參閱圖1，由一對可變增益放大器11和12放大I和Q基帶信號，由一對模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)13和14將這些放大器輸出的增益調(diào)整信號從模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式。由加法器16和17將存儲在偏移寄存器15里的固定偏移補償值加到數(shù)字化的I和Q信號中，以消除這些信號的直流(DC)分量。在偏移寄存器15中存儲的偏移值應(yīng)與直流分量大小相同符號相反。比如，通過將正弦波測試信號供給接收機作為射頻輸入信號，并求出ADC13和14輸出的平均結(jié)果，從而確定DC分量。
將自加法器16和17的偏移調(diào)整I和Q信號供給用于從這些信號中抽出接收數(shù)據(jù)的數(shù)字解調(diào)器18，并供給信號強度計算器19。信號強度計算器19比如通過取這些信號值的平方和，來計算偏移調(diào)整I和Q信號的組合能量，以產(chǎn)生無線電信號強度表示信號(RSSI)。將RSSI與存儲在基準值寄存器20內(nèi)的基準值(REF)一起供給減法器21，后者從RSSI中減去REF以獲得它們的差值。將這個差值輸入給累加器(ACC)22，以產(chǎn)生這些差值的累加和S。
將累加器22的輸出S供給異常補償器24，以補償放大器11和12的增益控制特性。在第一實施例的補償器24中包括的儲(MEM)單元25和乘法器26。乘法器26用存儲在存儲單元25的值乘以S。
將從補償器24所獲得的積作為地址信號輸出給只讀存儲器(ROM)27。ROM27將對應(yīng)地址上所存儲的值A(chǔ)輸出到數(shù)-模轉(zhuǎn)換器(DAC)28，后者將A轉(zhuǎn)換成模擬控制信號。這個模擬控制信號控制具有連續(xù)變化增益因子的放大器11和12的增益。
下面將說明第一實施例的操作。
當放大器11和12具有一定的增益控制特性G1時，存儲在ROM27中的值適用于校正自動增益控制。具體地說，當放大器11和12具有增益控制特性G1時，存儲在ROM27中的值適用于將I和Q信號保持在ADC13和14的可允許輸入范圍內(nèi)。ROM27執(zhí)行固定的數(shù)學(xué)功能，對乘法器26輸出的積進行固定的運算。由ROM27中存儲的值限定的這個運算，其目的是提供具有所需要的響應(yīng)速度同時避免增益控制振蕩的AGC環(huán)路。
增益控制特性G1規(guī)定了放大器11和12的增益依賴于控制信號A的方式。下面假設(shè)增益與A成正比；G是比例常數(shù)；A值隨著ROM27中的地址的增加而減少。
當放大器11和12以增益控制特性G1工作時，存儲單元25輸出一單位時，于是將累加器22獲得的累加和S無變化地供給ROM27。如果RSSI超過了REF，S值增加，使ROM27從增加的更高地址輸出A值。于是ROM27輸出愈加小的A值，使放大器11和12的增益減小，直到RSSI等于REF。如果RSSI變得比REF小，累加器22的輸出S減少，使ROM27輸出增加的A值，于是增大了放大器增益，直到RSSI又等于REF。這樣，盡管有衰落和其它干擾等對信號強度的影響，AGC電路的工作仍使I和Q基帶信號保持在與等于REF的RSSI值對應(yīng)的恒定組合電平。
如果由于溫度的改變，或者由于設(shè)計變化引起使用不同的放大器11和12，則存儲單元25的輸出值因此而改變。具體地說，存儲器的輸出從單位值變到等于G2/G1。則乘法器26輸出等于SG2/G1的地址信號，ROM27從這個地址輸出值A(chǔ)。結(jié)果，盡管改變增益控制特性，AGC電路仍能提供所要求的響應(yīng)速度且能避免振蕩。
根據(jù)溫度變化存儲器輸出值的改變是由溫度傳感器裝置(未示出)和一個電路(也未示出)實現(xiàn)的，這個電路根據(jù)檢測的溫度對存儲單元25輸入不同的低位地址信號。通過改變供給存儲單元25高位地址位的值可處理在放大器11和12中的設(shè)計變化。于是存儲單元25存儲了可用的每種放大器的溫度補償值的分立表。當設(shè)計AGC電路時，通常就知道了可用的放大器類型和它們的增益特性，于是很容易獲得這些表的數(shù)據(jù)。
通過在AGC電路中提供溫度補償?shù)难b置，第一實施例顯著地改善了自動增益控制特性。通過提供適用于不同放大特性的裝置，第一實施例大大地簡化了接收設(shè)備中的設(shè)計變化，因為無需安裝和調(diào)整補償放大器；這導(dǎo)致了伴隨的費用和時間上的節(jié)省。
圖2表示本發(fā)明的第二實施例，對于等效部分采用與圖1中一樣的標號。除了補償器24以外，第二實施例與第一實施例相同，在第二實施例中的補償器24包括一個移位寄存器29，代替存儲單元和乘法器。
移位寄存器29對累加器輸出信號S右移或左移可控的位數(shù)，從而實現(xiàn)了用2的冪的乘或除。m位左移，m是任意正整數(shù)，產(chǎn)生下面的值S×2mm位右移則產(chǎn)生下面的值S×2-m＝S/2m移位寄存器29還執(zhí)行0位移位、于是將未改變的S值傳給ROM27。
S×2°＝S當比如放大器11和12屬于具有與2的逐個冪相關(guān)的一類放大器時，第二實施例非常有用。這類放大器被普遍使用。第二實施例僅僅通過改變移位寄存器29執(zhí)行的位移的數(shù)量和/或方向，就能在這類放大器中實現(xiàn)設(shè)計的變化。
圖3表示第三實施例，對于同等部件采用了與圖2中同樣的標號。除了補償器24和ROM27的位置互相交換之外，第三實施例與第二實施例是相同的。于是，將放大器11和12的增益控制特性的補償加到ROM27的輸出，而不是加到它的輸入。
第二和第三實施例之間的選擇是，根據(jù)ROM27的內(nèi)容和放大器11和12具有的增益控制特性和種類(比如線性的或?qū)?shù)的)所做的設(shè)計選擇。
圖4表示第四實施例，對于同等的部件采用與圖1中一樣的標號。在第四實施例中的補償器30包括一個存儲單元31和乘法器32，設(shè)置在偏移寄存器15與加法器16和17之間，而不是設(shè)置在累加器22與ROM27之間。存儲單元31與第一實施例中的存儲單元25相似，存儲相當于G2/G1的值。乘法器32用G2/G1乘以在偏移寄存器15中存儲的固定偏移值。加法器16和17將所得的積加到數(shù)字化I和Q信號中。
當放大器11和12的增益變化時，在數(shù)字化信號I和Q的DC偏移產(chǎn)生相應(yīng)的改變。比如，如果增益加倍。則DC偏移也加倍。通過用因子G2/G1乘以在偏移寄存器15中存儲的補償偏移值，乘法器能夠正確地消除DC偏移。存儲單元31具有比如與第一實施例的存儲單元26同樣的結(jié)構(gòu)，包含對于不同類型放大器的溫度補償表。
本發(fā)明不限于上述的實施例，而可以多種方式進行修改。
輸入給AGC電路的接收信號可以是單一信號，而不是一對信號。
放大器11和12不必是這種放大器，而可以是任何種類的可變增益元件，包括將接收信號從射頻帶轉(zhuǎn)換到基帶的電路中的元件。
不必在消除DC偏移的這些放大器與加法器16和17之間進行模-數(shù)轉(zhuǎn)換?？稍贏GC電路中的其它點上進行-數(shù)轉(zhuǎn)換，或者整個AGC電路可起模擬電路的作用。
信號強度計算器19并不限于計算I和Q信號的組合能量，而可計算表示接收信號強度的任何量，比如接收信號的場強等。
可將ROM27用對累加器22的輸出執(zhí)行固定數(shù)字運算的任何種類的電路替代。
如果能夠數(shù)字控制放大器11和12的增益，就不必對ROM27的輸出執(zhí)行數(shù)-模轉(zhuǎn)換。
在第三實施例中的補償器24可以具有在第一實施例中所示的結(jié)構(gòu)，包括存儲單元和乘法器。
在第四實施例中，補償器30可包括如第二實施例中的移位寄存器。另一方面，可用包含不同偏移值表的只讀存儲器來替代偏移寄存器15和補償器30，根據(jù)放大器11和12的增益控制特性將偏移值選擇性地供給加法器16和17。
可將第四實施例與前三個實施例的任何一個組合，根據(jù)放大器11和12的增益控制特性補償偏移值和累加和S(或控制信號A)。
本發(fā)明并不局限于使用在直接將射頻帶轉(zhuǎn)換成基帶的無線接收機中。也可用在其它設(shè)備中，比如無線收發(fā)兩用機、有線收發(fā)兩用機、增音機、電視裝置中的視頻檢測器、和包括溫度控制裝置等的各種檢測裝置中。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員會知道，在下面權(quán)利要求的范圍內(nèi)還可做另外的修改。
權(quán)利要求
1.一種自動增益控制電路，包括一個可變增益裝置(17)，接收輸入信號和控制信號，用根據(jù)所述控制信號的可變增益因子放大所述輸入信號，從而產(chǎn)生增益調(diào)整信號；偏移消除裝置(16)，連接到所述可變增益裝置(11)，用于將一固定量加到所述增益調(diào)整信號，從而產(chǎn)生偏移調(diào)整信號；計算裝置(19)，連接到所述偏移消除裝置(16)，用于從所述偏移調(diào)整信號計算信號強度值；差值裝置(21)，連接到所述計算裝置(19)，用于計算所述信號強度與基準值之間的差值；累加裝置(22)，連接到所述差值裝置(21)，用于計算由所述差值裝置計算出的差值的累加和；第一補償裝置(24)，連接到所述累加裝置(21)，根據(jù)所述可變增益裝置(11)的增益控制特性修正所述累加和，從而產(chǎn)生修正的累加和；運算(operation)裝置(27)，連接到所述第一補償裝置(24)，對所述修正的累加和執(zhí)行固定的運算，從而產(chǎn)生所述控制信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的自動增益控制電路，其特征在于所述的第一補償裝置(24)包括存儲裝置(25)，存儲對應(yīng)不同增益控制特性的不同補償值，用于提供與所述可變增益裝置(11)的增益控制特性相應(yīng)的特定補償值；乘法器(26)，用所述的補償值乘所述的累加和。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的自動增益控制電路，其特征在于所述的不同補償值對應(yīng)于所述可變增益裝置(11)的不同工作溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的自動增益控制電路，其特征在于所述的不同補償值對應(yīng)于所述可變增益裝置(11)的不同設(shè)計。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的自動增益控制電路，其特征在于所述的第一補償裝置(24)包括移位寄存器(29)，用于將所述累加和移動一個對應(yīng)于所述可變增益裝置(11)的增益控制特性的位數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的自動增益控制電路，其特征在于還包括第二補償裝置(30)，連接到所述偏移消除裝置(16)，用于根據(jù)所述的可變增益裝置(11)的增益控制特性修正所述固定值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的自動增益控制電路，其特征在于還包括一個模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(13)，設(shè)置在所述可變增益裝置(11)與所述偏移消除裝置(16)之間，用于將所述的增益調(diào)整信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的自動增益控制電路，其特征在于還包括數(shù)-模轉(zhuǎn)換器(28)，設(shè)置在所述運算裝置(27)與所述可變增益裝置(11)之間，用于將所述的控制信號轉(zhuǎn)換為模擬形式。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的自動增益控制電路，其特征在于所述的可變增益裝置(11)具有連續(xù)可變的增益。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的自動增益控制電路，其特征在于所述的計算裝置(19)通過計算能量值來計算所述信號強度。
11.一種自動增益控制電路，包括可變增益裝置(11)，接收輸入信號和控制信號，根據(jù)所述控制信號將所述輸入信號放大一個可變增益因子，從而產(chǎn)生增益調(diào)整信號；偏移消除裝置(16)，連接到所述可變增益裝置(11)，用于將一固定量加到所述增益調(diào)整信號上，從而產(chǎn)生偏移調(diào)整信號；計算裝置(19)，連接到所述偏移消除裝置(16)，用于從所述的偏移調(diào)整信號計算信號強度值；差值裝置(21)，連接到所述計算裝置(19)，用于計算所述信號強度值與基準值之間的差值；累加裝置(22)，連接到所述差值裝置(21)，用于計算由所述差值裝置計算出的差值的累加和；運算裝置(27)，連接到所述累加裝置(21)，用于對所述的累加和執(zhí)行固定的運算，從而產(chǎn)生輸出信號；和第一補償裝置(24)，連接到所述運算裝置(27)，根據(jù)所述可變增益裝置(11)的增益控制特性，修正所述運算裝置(27)的輸出信號，從而產(chǎn)生所述控制信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的自動增益控制電路，其特征在于所述的第一補償裝置(24)包括存儲裝置(25)，存儲對應(yīng)于不同增益控制特性的不同的補償值，以提供與所述可變增益裝置(11)的增益控制特性對應(yīng)的特定補償值；和乘法器(26)，用所述存儲裝置(25)提供的補償值去乘所述運算裝置(27)的輸出值。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的自動增益控制電路，其特征在于所述的不同補償值對應(yīng)于所述可變增益裝置(11)的不同工作溫度。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的自動增益控制電路，其特征在于所述的不同補償值對應(yīng)于所述可變增益裝置(11)的不同設(shè)計。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的自動增益控制電路，其特征在于所述第一補償裝置(24)包括移位寄存器(29)，用于對所述累加和移動與所述可變增益裝置(11)的增益控制特性對應(yīng)的位數(shù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求11的自動增益控制電路，其特征在于還包括第二補償裝置(30)，所述第二補償裝置(30)連接到所述偏移消除裝置(16)，用于修正與所述可變增益裝置(11)的增益控制特性對應(yīng)的所述固定值。
17.根據(jù)權(quán)利要求11的自動增益控制電路，其特征在于還包括模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(13)，設(shè)置在所述可變增益裝置(11)與所述偏移消除裝置(16)之間，用于將所述增益調(diào)整信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式。
18.根據(jù)權(quán)利要求11的自動增益控制電路，其特征在于還包括數(shù)-模轉(zhuǎn)換器(28)，設(shè)置在所述第一補償裝置(24)與所述可變增益裝置(11)之間，用于將所述控制信號轉(zhuǎn)換成模擬形式。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的自動增益控制電路，其特征在于所述可變增益裝置(11)具有連續(xù)可變的增益。
20.根據(jù)權(quán)利要求11的自動增益控制電路，其特征在于所述的計算裝置(19)通過計算能量值來計算所述信號強度。
21.一種自動增益控制電路，包括可變增益裝置(11)，接收輸入信號和控制信號，用于根據(jù)所述控制信號將所述輸入信號放大一個可變增益因子，從而產(chǎn)生增益調(diào)整信號；偏移消除裝置(16)，連接到所述可變增益裝置(11)用于將一固定量加到所述增益調(diào)整信號上，從而產(chǎn)生偏移調(diào)整信號；補償裝置(30)，連接到所述偏移消除裝置(16)，根據(jù)所述可變增益裝置(11)的增益控制特性修正所述固定量；計算裝置(19)，連接到所述偏移消除裝置(16)，用于從所述的偏移調(diào)整信號計算信號強度值；差值裝置(21)，連接到所述計算裝置(19)，用于計算所述信號強度值與基準值之間的差值；累加裝置(22)，連接到所述差值裝置(21)，用于計算由所述差值裝置計算出的差值的累加和；以及運算裝置(27)，連接到所述累加裝置(21)，用于所述的累加和執(zhí)行固定的運算，從而產(chǎn)生所述控制信號。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的自動增益控制電路，其特征在于所述的補償裝置(30)包括存儲裝置(31)，存儲與不同增益控制特性對應(yīng)的不同補償值，以便提供對應(yīng)于所述可變增益裝置(11)的增益控制特性的特定補償值；乘法器(32)，用所述存儲裝置(25)提供的補償值去乘所述固定量。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的自動增益控制電路，其特征在于所述的不同補償值對應(yīng)于所述可變增益裝置(11)的不同工作溫度。
24.根據(jù)權(quán)利要求22的自動增益控制電路，其特征在于所述的不同補償值對應(yīng)于所述可變增益裝置(11)的不同設(shè)計。
25.根據(jù)權(quán)利要求21的自動增益控制電路，其特征在于所述的補償裝置(30)包括移位寄存器，用于根據(jù)所述可變增益裝置(11)的增益控制特性將所述累加和移動若干位。
26.根據(jù)權(quán)利要求21的自動增益控制電路，其特征在于還包括一個模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(13)，所述模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(13)設(shè)置在所述可變增益裝置(11)與所述偏移消除裝置(16)之間，用于將所述增益調(diào)整信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式。
27.根據(jù)權(quán)利要求21的自動增益控制電路，其特征在于還包括一個數(shù)-模轉(zhuǎn)換器(28)，所述數(shù)-模轉(zhuǎn)換器(28)設(shè)置在所述操作裝置(27)與所述可變增益裝置(11)之間，用于將所述控制信號轉(zhuǎn)換成模擬形式。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的自動增益控制電路，其特征在于所述的可變增益裝置(11)具有連續(xù)可變的增益。
29.根據(jù)權(quán)利要求21的自動增益控制電路，其特征在于所述的計算裝置(19)通過計算能量值來計算所述信號強度。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，一種自動增益控制電路，產(chǎn)生控制可變增益裝置增益的控制信號，并修正控制信號以補償可變增益裝置的增益控制特性的變化。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，該自動增益控制修正所加的固定值。以消除直流偏移，根據(jù)可變增益裝置的增益控制特性的變化來進行該修正。
文檔編號H03G1/00GK1167366SQ97102320
公開日1997年12月10日 申請日期1997年1月22日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月22日
發(fā)明者島崎良仁 申請人:沖電氣工業(yè)株式會社