[發(fā)明專利]射頻信道閉環(huán)自動(dòng)增益控制裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910244511.7
• 申請(qǐng)日: 2009-12-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101841901A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁淮寧;金廷滿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所
• 主分類號(hào): H04W52/08
• 分類號(hào): H04W52/08
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 梁愛(ài)榮

1.射頻信道閉環(huán)自動(dòng)增益控制方法，其特征在于，該方法包括步驟如下：

步驟1：對(duì)射頻信道閉環(huán)自動(dòng)增益控制裝置建立變型電橋原理自動(dòng)增益控制模型的傳遞函數(shù)G：

G也叫模型的射頻總增益，其中P_入為變型電橋原理自動(dòng)增益控制模型的射頻信號(hào)總輸入功率；P_出為變型電橋原理自動(dòng)增益控制模型的射頻信號(hào)總輸出功率，P_出＝P₀·(1-y)，P_o為射頻射頻衰減器輸出功率；y為輸出端節(jié)點(diǎn)分流比，y=Pc,oPo,]]>P_c，o為比較支路輸入功率；P_i為P_入的直通功率，P_i＝(1-x)·P_入；x為輸入端節(jié)點(diǎn)分流比，P_c，i為參考支路輸入功率；G₁為射頻信道增益；L₂為射頻衰減器的衰減量；A=Pc,iPi,]]>1+A=1+Pc,iPi=11-x;]]>設(shè)X為輸入端節(jié)點(diǎn)直通比，Y為輸出端節(jié)點(diǎn)直通比將X和Y代入傳遞函數(shù)G中，對(duì)G取分貝運(yùn)算后得到變型電橋原理自動(dòng)增益控制模型的傳遞函數(shù)G(dB)為：G(dB)＝G₁(dB)+L₂(dB)+Y(dB)+X(dB)，G(dB)也叫變型電橋原理自動(dòng)增益控制模型的射頻總增益；

步驟2：射頻信道閉環(huán)自動(dòng)增益控制裝置采用射頻衰減器做為增益調(diào)整器件，利用射頻衰減器的線性增長(zhǎng)控制電壓產(chǎn)生以分貝為單位的線性衰減輸出信號(hào)這一特性，設(shè)定該裝置自動(dòng)增益控制的算法，以及由自動(dòng)增益控制算法生成的自動(dòng)增益控制傳遞電壓k；利用射頻檢波器V～I(xiàn)特性的指數(shù)規(guī)律，將指數(shù)特性轉(zhuǎn)化為線性特性；當(dāng)射頻檢波二極管兩端電壓V為線性增長(zhǎng)電壓時(shí)，通過(guò)射頻檢波二極管的檢波電流I_正向為指數(shù)性增長(zhǎng)電流，該檢波電流I_正向在負(fù)載電阻r上產(chǎn)生指數(shù)性增長(zhǎng)電壓v_I＝I_正向·r，對(duì)v_I取分貝運(yùn)算，得到“變型電橋原理”自動(dòng)增益控制需要的線性增長(zhǎng)電壓v_I(dBmv)，v_I(dBmv)＝20log(I_正向·r)；所述模型中比較支路b點(diǎn)的輸出電壓分貝值v_b(dBmv)為，v_b(dBmv)＝v(P_入)(dBmv)+X(dB)+G₁(dB)+L₂(dB)+y(dB)+G₄(dB)，參考支路c點(diǎn)的輸出電壓分貝值v_c(dBmv)為；v_c(dBmv)＝v(P_入)(dBmv)+x(dB)+G₃(dB)，v_b(dBmv)和v_c(dBmv)的約束條件是G₃(dB)＝G₄(dB)，x(dB)＝y(tǒng)(dB)，v(P_入)表示由射頻信號(hào)總輸入功率P_入決定的檢波電壓；當(dāng)射頻總增益為正常狀態(tài)時(shí)，v_b(dBmv)＝v_b，0(dBmv)，v_b，0(dBmv)為射頻總增益正常狀態(tài)時(shí)的比較支路b點(diǎn)輸出電壓分貝值；v_c(dBmv)＝v_c，0(dBmv)，v_c，0(dBmv)為射頻總增益正常狀態(tài)時(shí)的參考支路c點(diǎn)輸出電壓分貝值；

步驟3：增益控制傳遞電壓為k，射頻總增益為正常狀態(tài)時(shí)k＝k₀，k₀＝v_b，0(dBmv)-v_c，0(dBmv)＝X(dB)+G₁(dB)+L₂(dB)，k₀為射頻總增益正常狀態(tài)時(shí)的增益控制傳遞電壓，k₀用以設(shè)定正常增益狀態(tài)時(shí)射頻衰減器的控制電壓v_L，v_L＝k₀+V₀，V₀為常數(shù)，調(diào)整V₀，使正常增益狀態(tài)射頻衰減器的衰減量為L(zhǎng)₂(dB)；由于參考支路和比較支路的特性完全相同，因此參考支路和比較支路增益的變化不會(huì)影響射頻總增益正常狀態(tài)時(shí)增益控制傳遞電壓k₀的值；k₀一旦確定，總輸入功率P_入的變化將在總輸出功率P_出中如實(shí)地反應(yīng)出來(lái)；設(shè)定1個(gè)增益單位為n(dB)，n＝0.1(dB)或者n＝0.2(dB)；當(dāng)總增益G(dB)變化1個(gè)增益單位時(shí)，記下增益控制傳遞電壓k₀的變化量為m，此時(shí)射頻衰減器控制電壓v_L的改變量為dv_L，

dvL=n(dB)m·M,]]>

M為常數(shù)，調(diào)整M使dv_L產(chǎn)生的射頻衰減器調(diào)整量為d_L(dB)＝n(dB)；

當(dāng)射頻信道閉環(huán)自動(dòng)增益控制裝置的射頻總增益G(dB)發(fā)生變化，使總增益變成G(dB)+Δ_G(dB)時(shí)，比較支路輸出電壓的分貝值v_b(dBmv)為：

v_b(dBmv)＝v(P_入)(dBmv)+X(dB)+G₁(dB)+ΔG(dB)+L₂(dB)+y(dB)+G₄(dB)，參考支路輸出電壓的分貝值為，v_c(dBmv)＝v(P_入)(dBmv)+x(dB)+G₃(dB)，增益控制傳遞電壓k成為，

k＝v_b(dBmV)-v_c(dBmV)＝X(dB)+G₁(dB)+Δ_G(dB)+L₂(dB)＝k₀+Δ_G(dB)＝k₀+Δk，Δk是k的增量，顯然Δk＝Δ_G(dB)；

v_b(dBmv)和v_c(dBmv)是兩條曲線，兩條曲線的斜率基本一致，兩條曲線之間的間距也基本一致；v_b(dBmv)和v_c(dBmv)兩條曲線之間的間距就是增益控制傳遞電壓k，兩條曲線之間間距的一致性越好，k的線性度就越好，k只取決于射頻總增益的變化Δ_G(dB)，而與輸入功率的大小無(wú)關(guān)；對(duì)參考支路輸出電壓v_c和比較支路輸出電壓v_b取分貝運(yùn)算的目的就是為了獲得v_b(dBmv)和v_c(dBmv)兩條曲線的斜率具有一致性，從而獲得v_b(dBmv)和v_c(dBmv)兩條曲線間距的一致性好這個(gè)事實(shí)，v_b(dBmv)和v_c(dBmv)兩條曲線間距一致性好是變型電橋原理高精度自動(dòng)增益控制的關(guān)鍵因素之一；

步驟4：計(jì)算變型電橋原理自動(dòng)增益控制傳遞電壓k的增量Δk：

Δk＝k-k₀；

步驟5：當(dāng)射頻總增益變成G(dB)+Δ_G(dB)時(shí)，計(jì)算射頻衰減器的控制電壓v_L的增量Δv_L；當(dāng)增益控制傳遞電壓變化Δk時(shí)，相應(yīng)的射頻衰減器控制電壓v_L的改變量Δv_L為，ΔvL=Δkm·M,]]>當(dāng)射頻總增益變化Δ_G(dB)時(shí)，射頻衰減器的控制電壓成為v_L+Δv_L；

步驟6：當(dāng)射頻衰減器控制電壓為v_L+Δv_L時(shí)，計(jì)算射頻衰減器的調(diào)整量Δ_L(dB)為，ΔL(dB)=ΔvLdvL·n(dB)=Δk,]]>此時(shí)射頻衰減器的總衰減量為L(zhǎng)₂(dB)+Δ_L(dB)；因?yàn)棣?sub>L(dB)＝Δk，Δk＝Δ_G(dB)，所以Δ_L(dB)＝Δ_G(dB)；由于衰減與增益是一對(duì)性質(zhì)相反的量，所以又將等式寫成|Δ_L(dB)|＝|Δ_G(dB)|，它們大小相等，性質(zhì)相反，即Δ_G(dB)+Δ_L(dB)＝0(dB)；

步驟7：驗(yàn)證調(diào)整后的模型傳遞函數(shù)即射頻總增益G_變(dB)：

G_變(dB)＝G₁(dB)+Δ_G(dB)+L₂(dB)+Δ_L(dB)+Y(dB)+X(dB)

＝G₁(dB)+L₂(dB)+Y(dB)+X(dB)＝G(dB)，

調(diào)整后的射頻總增益G_變(dB)等于正常狀態(tài)時(shí)的射頻總增益G(dB)，至此完成了“變形電橋原理”射頻信道閉環(huán)自動(dòng)增益控制；

因?yàn)関_b(dBmv)和v_c(dBmv)表達(dá)式中的G₃(dB)＝G₄(dB)，因此公式

|ΔG(dB)|G3(dB)=|ΔL(dB)|G4(dB),]]>

成立，該表達(dá)式是射頻總增益動(dòng)態(tài)穩(wěn)定時(shí)，變形電橋增益平衡的表達(dá)式；其中，Δ_G(dB)是射頻總增益相對(duì)變化量的分貝值；Δ_L(dB)是射頻衰減器調(diào)整量的分貝值；G₃(dB)是參考支路增益的分貝值；G₄(dB)是比較支路增益的分貝值；以上處理過(guò)程應(yīng)保證變型電橋原理自動(dòng)增益控制裝置對(duì)傳輸射頻寬帶信號(hào)的保真特性。