專利名稱：射頻自動增益控制系統及其方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，特別涉及一種應用于射頻電路中的射頻自動增益控制系統及其方法。
背景技術：
隨著技術的不斷發展，射頻器件的市場在不斷擴大，其應用領域包括傳統的蜂窩電話和無線電話，以及目前正在逐漸發展的其他領域，如無線局域網(Wireless Local Area Network，WLAN)、射頻識別標簽(RFID)、庫存監視器、衛星收發器以及在全球范圍內迅速發展的數字電視。例如，中國移動多媒體廣播(China Mobile Multimedia Broadcasting, CMMB)系統是國內自主研發的第一套面向手機、PDA、數碼相機、筆記本電腦等多種移動終端的標準，利用S波段信號實現“天地”一體覆蓋。2006年10月M日，國家廣電總局正式頒布了中國移動多媒體廣播標準，確定采用我國自主研發的移動多媒體廣播行業標準。在所有這些射頻應用電路中，信號在傳播中都會受到來自多方面因素的影響，比如在傳播時會受到傳播介質的吸收，地面及建筑物的折射、反射等。由于傳播途徑的不同， 受這些因素影響的程度也大相徑庭，使得到達射頻接收機的信號的能量大小會呈現出隨時間而變化的特性。為了使接收機能夠正常工作，常常需要信號在通過射頻路徑后，輸出的幅度能保持在一個恒定的值。這就需要通過射頻自動增益控制電路來調節射頻路徑上各個模塊的增益，使得經過這些射頻路徑的信號能維持在一個恒定值上下，方便下級電路的處理。射頻自動增益控制是通過調節射頻接收機內的放大器的增益值來實現對接收射頻信號大小的自動調節。當射頻接收信號較大時，減少接收機放大器的增益，避免放大器飽和；當射頻接收信號較小時，增加射頻接收機放大器的增益，放大接收信號。可見，通過射頻自動增益控制能夠有效實現射頻接收機動態范圍和接收靈敏度的提高。傳統的射頻自動增益控制方法為在射頻放大器后加功率檢測電路，如果檢測到接收信號太大，則將放大器增益值調低；如果檢測到接收信號太小，則將放大器增益值調高。 傳統的射頻自動增益控制方法多采用模擬電路方式實現射頻自動增益控制環路，但存在設計復雜、占用芯片面積大等問題。
發明內容
本發明解決的問題是提供一種采用數字方式實現射頻自動增益控制系統及其方法，以解決由于采用模擬電路方式實現射頻自動增益控制存在設計復雜、占用芯片面積大等問題。為解決上述問題，本發明提供一種射頻自動增益控制系統，包括低噪聲放大器、 射頻可變增益放大器、射頻功率檢測器以及射頻自動增益控制邏輯；低噪聲放大器與射頻可變增益放大器配合，用于對接收的射頻信號進行自動增益控制；射頻功率檢測器，用于檢測由所述射頻可變增益放大器的輸出信號能量，并將其與預設值相比較后，輸出檢測信號至射頻自動增益控制邏輯；射頻自動增益控制邏輯，用于根據所述射頻功率檢測器傳送的檢測信號而分別產生供控制所述低噪聲放大器的增益的控制信號和供控制所述射頻可變增益放大器的增益的控制信號，并分別傳送至對應的所述低噪聲放大器和所述射頻可變增益放大器。可選地，所述射頻自動增益控制邏輯根據所述射頻功率檢測器傳送的比較結果而分別產生供控制所述低噪聲放大器的增益的控制信號和供控制所述射頻可變增益放大器的增益的控制信號包括所述射頻自動增益控制邏輯根據所述射頻功率檢測器傳送的比較結果輸出八位控制比特，其中，前三位控制比特用于控制所述低噪聲放大器的增益，后五位控制比特用于控制所述射頻可變增益放大器的增益。可選地，所述射頻可變增益放大器的輸出信號幅度范圍為-ISdBm至-15daii。可選地，所述低噪聲放大器的增益調節范圍為_6dB至18dB，調節步長為6dB。可選地，所述射頻自動增益控制邏輯的增益調節范圍為-IOdB至15dB，調節步長為 IdB0本發明在另一方面還提供一種應用于射頻自動增益控制系統中的射頻自動增益控制方法，包括輸出信號檢測步驟，由所述射頻功率檢測器檢測所述射頻可變增益放大器的輸出信號能量，并將其與預設值相比較，輸出檢測信號至射頻自動增益控制邏輯；控制信號產生步驟，由所述射頻自動增益控制邏輯根據接收的檢測信號，產生供控制所述低噪聲放大器的增益的控制信號和供控制所述射頻可變增益放大器的增益的控制信號，并分別傳送至對應的所述低噪聲放大器和所述射頻可變增益放大器。可選地，所述射頻自動增益控制邏輯根據所述射頻功率檢測器傳送的比較結果而分別產生供控制所述低噪聲放大器的增益的控制信號和供控制所述射頻可變增益放大器的增益的控制信號包括所述射頻自動增益控制邏輯根據所述射頻功率檢測器傳送的比較結果輸出八位控制比特，其中，前三位控制比特用于控制所述低噪聲放大器的增益，后五位控制比特用于控制所述射頻可變增益放大器的增益。可選地，所述射頻可變增益放大器的輸出信號幅度范圍為-ISdBm至-15daii。可選地，所述低噪聲放大器的增益調節范圍為_6dB至18dB，調節步長為6dB。可選地，所述射頻自動增益控制邏輯的增益調節范圍為-IOdB至15dB，調節步長為 IdB0本發明提供的射頻自動增益控制系統及其方法，其是以數字電路方式實現射頻自動增益控制，通過有效、可靠的算法以及優化的電路設計，解決移動電視接收機芯片射頻端的自動增益控制問題，并且為整個芯片的增益控制設計提供了一套簡單、有效、可靠的解決方案。
圖1為本發明射頻自動增益控制系統的結構示意圖；圖2為將射頻增益從最高增益調到最低增益以及將射頻增益從最低增益調到最高增益時射頻自動增益控制邏輯的性能示意圖；圖3為本發明實施例中射頻自動增益控制方法的流程示意圖。
具體實施例方式鑒于現有技術中多采用模擬電路方式實現射頻自動增益控制環路，但存在設計復雜、占用芯片面積大等問題，本發明的發明人對現有技術進行了改進，提出了一種采用數字電路方式實現射頻自動增益控制，為整個芯片的增益控制設計提供了一套簡單、有效、可靠的解決方案。以下將通過具體實施例來對本發明所提出的射頻自動增益控制系統及其方法進行詳細說明。在本發明的一個實例中，射頻自動增益控制技術是應用在一款中國移動多媒體廣播(CMMB)移動電視接收機芯片中。圖1為本發明射頻自動增益控制系統的結構示意圖。如圖1所示，本發明射頻自動增益控制系統主要包括低噪聲放大器(LNA) 10、射頻可變增益放大器(RFPGA) 12、射頻功率檢測器(RF Power Detector) 14以及射頻自動增益控制邏輯(RF AGC Logic) 16。低噪聲放大器10，用于對接收的射頻信號進行放大處理。低噪聲放大器10的主要作用是放大自天線從空中接收到的微弱信號，降低噪聲干擾，以供系統解調出所需的信息數據。射頻可變增益放大器12與低噪聲放大器10連接，用于與低噪聲放大器10 —起完成自動增益控制。射頻功率檢測器14與射頻可變增益放大器12連接，用于檢測由射頻可變增益放大器12的輸出信號能量，并將其與預設值相比較后，輸出檢測信號至射頻自動增益控制邏輯16。在本發明實施例中，射頻功率檢測器14可以是采用新型的預校準平方射頻功率檢測器，預校準平方射頻功率檢測器具有更加精確的初始靜態輸出基準值，且可以抵抗由于工藝偏差、溫度漂移等帶來的干擾。射頻自動增益控制邏輯16與射頻功率檢測器14連接，用于根據射頻功率檢測器 14傳送的比較結果，而分別產生供控制低噪聲放大器10的增益的控制信號和供控制射頻可變增益放大器12的增益的控制信號，并分別傳送至對應的所述低噪聲放大器和所述射頻可變增益放大器，調節低噪聲放大器10的增益和供控制射頻可變增益放大器12的增益， 從而達到將從射頻端的輸出信號幅度控制在一個固定的范圍內，以保證后續電路的正常工作。在本發明實施例中，射頻自動增益控制邏輯16采用全數字方式實現，射頻自動增益控制邏輯16采用的算法適用于標準數字CMOS工藝，所述算法包括在每一個時間片中， 在芯片進入工作模式之前對射頻功率檢測器14進行預校準，在射頻功率檢測器14預校準結束后再開啟射頻自動增益控制邏輯16。通過預校準處理，從而使得本發明具有很高的精度與可靠性。另外，本發明實例中的射頻功率檢測器14中預設有兩個閾值，用于在檢測射頻可變增益放大器12的輸出信號后輸出兩位檢測比特，所述兩個檢測比特輸入到射頻自動增益控制邏輯16中；射頻自動增益控制邏輯16根據這兩個檢測比特的信息輸出八位控制比特(例如AAABBBBB)，其中，所述八位控制比特中的前三位控制比特(例如AAA)用于控制低噪聲放大器10的增益，后五位控制比特(例如BBBBB)用于控制射頻可變增益放大器12 的增益。其中，低噪聲放大器10作為一個粗調增益模塊，其增益調節范圍從_6dB到18dB， 調節步長為6dB ；射頻可變增益放大器12作為細調增益模塊，其增益調節范圍從-IOdB到15dB，調節步長為ldB。在這里，本發明實例中的射頻自動增益控制邏輯16的算法是先調整低噪聲放大器10的增益(粗調)，再調節射頻可變增益放大器12的增益(細調)，實現粗調細調相結合，精確地控制低噪聲放大器10的增益和射頻可變增益放大器12的增益，達到將從射頻端的輸出信號幅度控制在一個固定的范圍內(在本發明實施例中，射頻可變增益放大器12的輸出信號幅度范圍為-ISdBm至-15daii。)，以保證后續電路的正常工作。另外，在每一次增益調整開始之前，本發明實例中的射頻自動增益控制邏輯會預留一段時間，以保證射頻模塊的穩定，有效的保證了本發明實例的穩定性和可靠性。圖2即顯示了將射頻增益從最高增益調到最低增益以及將射頻增益從最低增益調到最高增益時射頻自動增益控制邏輯的性能。如圖2所示，在前一半時間內，輸入到射頻自動增益控制邏輯16的兩個檢測比特固定為兩個使得射頻自動增益控制邏輯16上調增益的比特(例如CC)，如此，射頻自動增益控制邏輯16的輸出則從對應最小增益的八位控制比特上調到對應最大增益的八位控制比特；反之，在后一半時間內，輸入到射頻自動增益控制邏輯16的兩個檢測比特固定為兩個使得射頻自動增益控制邏輯16下調增益的比特(例如DD)，如此，射頻自動增益控制邏輯16的輸出則從對應最大增益的八位控制比特上調到對應最小增益的八位比特。圖3為本發明實施例中射頻自動增益控制方法的流程示意圖。結合圖1和圖3，所述方法包括如下步驟步驟S101，由射頻功率檢測器檢測射頻可變增益放大器的輸出信號能量，并將其與預設值相比較，輸出檢測信號至射頻自動增益控制邏輯，完成輸出信號的檢測。步驟S102，由射頻自動增益控制邏輯根據從射頻功率檢測器處接收的檢測信號， 產生供控制低噪聲放大器的增益的控制信號和供控制射頻可變增益放大器的增益的控制信號，并分別傳送至對應的低噪聲放大器和射頻可變增益放大器。本發明提供的射頻自動增益控制系統及其方法，可以適用于移動電視接收機中， 以數字電路方式實現射頻自動增益控制，通過有效、可靠的算法以及優化的電路設計，解決移動電視接收機芯片射頻端的自動增益控制問題，具有結構簡單、、性能有效和可靠、以及節省占用空間等優點。應當指出，本實施例僅列示性說明本發明的原理及功效，而非用于限制本發明。任何熟悉此項技術的人員均可在不違背本發明的精神及范圍下，對上述實施例進行修改。因此，本發明的權利保護范圍，應如權利要求書所列。
權利要求
1.一種射頻自動增益控制系統，其特征在于，包括低噪聲放大器、射頻可變增益放大器、射頻功率檢測器以及射頻自動增益控制邏輯；低噪聲放大器與射頻可變增益放大器配合，用于對接收的射頻信號進行自動增益控制；射頻功率檢測器，用于檢測由所述射頻可變增益放大器的輸出信號能量，并將其與預設值相比較后，輸出檢測信號至射頻自動增益控制邏輯；射頻自動增益控制邏輯，用于根據所述射頻功率檢測器傳送的檢測信號而分別產生供控制所述低噪聲放大器的增益的控制信號和供控制所述射頻可變增益放大器的增益的控制信號，并分別傳送至對應的所述低噪聲放大器和所述射頻可變增益放大器。
2.根據權利要求1所述的射頻自動增益控制系統，其特征在于，所述射頻自動增益控制邏輯根據所述射頻功率檢測器傳送的比較結果而分別產生供控制所述低噪聲放大器的增益的控制信號和供控制所述射頻可變增益放大器的增益的控制信號包括所述射頻自動增益控制邏輯根據所述射頻功率檢測器傳送的比較結果輸出八位控制比特，其中，前三位控制比特用于控制所述低噪聲放大器的增益，后五位控制比特用于控制所述射頻可變增益放大器的增益。
3.根據權利要求1所述的射頻自動增益控制系統，其特征在于，所述射頻可變增益放大器的輸出信號幅度范圍為-18dBm至-15daii。
4.根據權利要求1所述的射頻自動增益控制系統，其特征在于，所述低噪聲放大器的增益調節范圍為_6dB至18dB，調節步長為6dB。
5.根據權利要求1所述的射頻自動增益控制系統，其特征在于，所述射頻自動增益控制邏輯的增益調節范圍為-IOdB至15dB，調節步長為ldB。
6.一種應用于權利要求1至5項中任一射頻自動增益控制系統中的射頻自動增益控制方法，其特征在于，包括輸出信號檢測步驟，由所述射頻功率檢測器檢測所述射頻可變增益放大器的輸出信號能量，并將其與預設值相比較，輸出檢測信號至射頻自動增益控制邏輯；控制信號產生步驟，由所述射頻自動增益控制邏輯根據接收的檢測信號，產生供控制所述低噪聲放大器的增益的控制信號和供控制所述射頻可變增益放大器的增益的控制信號，并分別傳送至對應的所述低噪聲放大器和所述射頻可變增益放大器。
7.根據權利要求6所述的射頻自動增益控制方法，其特征在于，所述射頻自動增益控制邏輯根據所述射頻功率檢測器傳送的比較結果而分別產生供控制所述低噪聲放大器的增益的控制信號和供控制所述射頻可變增益放大器的增益的控制信號包括所述射頻自動增益控制邏輯根據所述射頻功率檢測器傳送的比較結果輸出八位控制比特，其中，前三位控制比特用于控制所述低噪聲放大器的增益，后五位控制比特用于控制所述射頻可變增益放大器的增益。
8.根據權利要求6所述的射頻自動增益控制方法，其特征在于，所述射頻可變增益放大器的輸出信號幅度范圍為-18dBm至-15daii。
9.根據權利要求6所述的射頻自動增益控制方法，其特征在于，所述低噪聲放大器的增益調節范圍為_6dB至18dB，調節步長為6dB。
10.根據權利要求6所述的射頻自動增益控制方法，其特征在于，所述射頻自動增益控制邏輯的增益調節范圍為-IOdB至15dB，調節步長為ldB。
全文摘要
一種射頻自動增益控制系統及其方法，所述系統包括低噪聲放大器與射頻可變增益放大器配合，用于對接收的射頻信號進行自動增益控制；射頻功率檢測器，用于檢測由所述射頻可變增益放大器的輸出信號能量，并將其與預設值相比較后，輸出檢測信號至射頻自動增益控制邏輯；射頻自動增益控制邏輯，用于根據所述射頻功率檢測器傳送的檢測信號而分別產生供控制所述低噪聲放大器的增益的控制信號和供控制所述射頻可變增益放大器的增益的控制信號。本發明的射頻自動增益控制系統及其方法，以數字電路方式實現射頻自動增益控制，為移動電視接收機芯片射頻端的自動增益控制提供了簡單、有效、可靠的解決方案。
文檔編號H04W52/52GK102291814SQ20111010430
公開日2011年12月21日 申請日期2011年4月25日 優先權日2011年4月25日
發明者周健軍, 王輝, 閆濤濤 申請人:上海信樸臻微電子有限公司