[發明專利]一種無線通信接收機的自動增益控制方法和電路

有效

• 申請號: 201711066898.2
• 申請日: 2017-11-03
• 公開（公告）號: CN107809258B
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: 車小林;王吉健;衣曉峰
• 申請（專利權）人: 上海華虹集成電路有限責任公司;北京中電華大電子設計有限責任公司
• 主分類號: H04B1/16
• 分類號: H04B1/16;H04B1/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及無線通信技術領域，公開了一種無線通信接收機的自動增益控制方法和電路。無線通信系統使用連續相位調制，射頻前端模塊為低中頻結構，天線接收空中無線信號，混頻后的信號同相支路和正交支路經過多相波器后，舍棄同相支路或正交支路中的一路信號；另一路信號經過可編程增益放大器和模數轉換器后，輸入到數字接收機。數字接收機的自動增益控制方法包括兩步。首先，根據單路輸入信號飽和檢測；其次，根據輸入信號絕對值與輸入信號功率的關系，計算輸入信號的強度以及調整射頻通路的增益。與傳統的兩路輸入自動增益控制電路相比，本發明的自動增益控制電路的輸入僅為一路信號，省去一路可編程增益放大器、模數轉換器以及同相支路和正交之路之間不匹配的補償電路，從而簡化了射頻前端模塊的設計、面積和功耗。

技術領域

本發明涉及無線通信領域，特別涉及一種連續相位調制通信系統的接收機自動增益控制方法和電路。

背景技術

連續相位調制是無線通信系統中常用的一種調制方式。連續相位調制通信系統中，信號的相位是連續的，信號相位的變化反映了無線通信系統所要傳輸的比特信息。常見的連續相位調制方式包括最小頻移鍵控(MSK)和高斯頻移鍵控(GFSK)等。連續相位調制屬于恒包絡調制，信號幅度是恒定的。與其它非恒包絡的調制方式相比，連續相位調制方式顯著地降低了對發射機功率放大器的線性度要求，接收機比較簡單。連續相位調制廣泛應用于低功耗傳輸和物聯網領域，如藍牙(Bluetooth)、低功耗藍牙(Bluetooth Low Energy)等。無線通信系統中，由于發射機和接收機雙方距離的變化，接收機接收到的信號強度是不固定的，變化范圍可能有90dB。為了有效地利用模數轉換器(ADC)的動態范圍，要求模數轉換器(ADC)的輸入信號幅度維持在幾個dB的范圍內。這要求接收機通過自動增益控制電路檢測輸入信號的幅度、調整射頻通路各模塊的增益，將模數轉換器(ADC)的輸入信號始終維持在幾個dB的變化范圍內，使得射頻前端可以處理較大變化范圍的信號，變化范圍可以達90dB或以上。傳統的自動增益控制電路，同時利用混頻器輸出的同相支路信號和正交之路信號來計算模數轉換器(ADC)輸入信號的功率，需要兩路的可編程增益放大器(PGA)和兩路模數轉換器(ADC)。對于連續相位調制信號，系統傳輸的信息比特包含在信號的相位中，數字接收機可以只用一路信號進行解調，恢復所傳輸的信息比特；此外，物聯網應用對芯片的面積和功耗都有較高的要求，如果數字接收機只有同相之路(I)或正交之路(Q)其中的一路輸入信號，射頻前端可以省去一路可編程增益放大器和ADC，從而降低芯片面積和功耗。傳統的自動增益控制方法不能滿足單路輸入信號的要求。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種自動增益控制方法和電路，其輸入只有一路信號。本發明提供一種計算輸入信號功率的方法：根據輸入信號的絕對值計算輸入信號的功率，根據信號功率計算和調整射頻前端各模塊的增益。

為了解決上述問題，本發明的自動增益控制電路包括：射頻前端模塊、飽和檢測和增益調整模塊、基于絕對值的信號功率檢測和增益調整模塊；自動增益方法通過兩步實現：飽和檢測和增益調整、基于絕對值的信號功率檢測和增益調整。

射頻前端模塊為一低中頻結構，天線接收來自空中的無線信號，經過各射頻模塊逐級放大后到達模數轉換器(ADC)。射頻前端模塊主要包括低噪聲放大器(LNA)、混頻器(MIXER)、多相濾波器(Polyphase Filter)、可編程增益放大器(PGA)等。各射頻模塊根據自動增益模塊輸出的增益編碼，對輸入信號進行放大；初始狀態下，各射頻模塊的增益均設為其可以實現的最大增益。射頻信號經過低噪聲放大器(LNA)和混頻器(MIXER)之后，轉變為低中頻的同相I和正交Q兩路信號，I、Q兩路信號經過多相濾波器(Polyphase Filter)之后可以獲得期望的低中頻信號，并濾除帶外的鏡像信號和噪聲。多相濾波器(PolyphaseFilter)輸出的I、Q兩路信號，舍棄其中任意一路，剩下的一路信號輸入到可編程增益放大器(PGA)，可編程增益放大器(PGA)的輸出為模數轉換器(ADC)的輸入。自動增益控制方法通過兩步實現：