[发明专利]自动增益控制系统中增益器件开关调整方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及自动增益控制系统技术领域，具体涉及一种自动增益控制系统中增益器件开关调整方法及装置，尤其是高动态范围的自动增益控制系统中增益器件开关调整方法及装置。

背景技术

由于近些年来射频通信系统的高速发展，高选择性和良好的输出信号电平的控制的需要成为任何通信系统的众多焦点之一。因为从任何可能方向传来的不可预知的输入信号功率进入接收机，所接收到的信号强度变化很大。因此大多射频收发机中都有自动增益控制（AGC）系统，该系统根据接收到信号强度的大小，动态调整接收机的接收增益。使接收到的信号在到达模数转换器（ADC）之前，保持在一个比较稳定的工作范围，从而可以降低ADC的动态要求，提高系统的信噪比。

目前，国内外研究者对片上集成AGC做了大量的研究，其中大部分AGC系统中的可变增益放大器（VGA）局限在变频后的中频部分，没有实现芯片内射频模块（低噪声放大器和混频器）与中频模块增益的联合动态调整，这样的接收系统，在遇到输入信号功率很大的情况下，例如-20dBm，在射频模块就有可能达到饱和，影响系统的性能。

因此，具有高动态范围的接收机在射频模块就需要实现可变增益控制，但低噪声放大器（LNA）和混频器（Mixer）一般不支持连续可变的增益控制，其实现增益变化的方式主要是提供几档固定增益（如40/30/20/10dB）可选，对于动态的增益控制，则主要依赖于中频模块里的可编程增益放大器（PGA），PGA是VGA中的一种，其具有方便数字控制、增益精度高等优点。

对于AGC系统来说，当检测到输出的信号较小需要增加通道增益时，首先需要调高LNA的增益，如果增益值还不够则调高Mixer的增益，如果两个的增益都调到最大值仍然不够，则调节PGA增益达到需要的增益值。当增益过大，需要减小增益时，则按照反向来进行，首先调低PGA，如果PGA增益调到最小值仍不能满足要求，则调低Mixer的增益，最后才调整LNA的增益。每次在对LNA和Mixer进行增益调整时，为避免通道增益值的大范围变动，同时需要调整PGA的增益（如LNA增益由20dB调到10dB的同时，将PGA增益从0dB调到10dB，这样通道增益不变，实现了增益的平滑变化）。

当信号相对较小时，增益主要在PGA控制范围内调整，通常不会引起对增益的干扰（因为PGA增益变化通常是比较平滑的），而LNA和Mixer的增益进行调整时，一般会引起干扰，主要是因为其增益变化的模式与PGA不一样，混频器和低噪声放大器由于其工作在射频，在低功耗设计里一般采用开环结构，其增益随工艺角和温度变化较大，而PGA由于其工作频率相对较低，一般采用闭环负反馈结构，增益随工艺角和温度变化较小。

当需要提供的增益值的大小在混频器和低噪声放大器的开关调整边界时，由于噪声或器件受工艺角和温度、失配等影响，增益偏离设计值较大，会引起这些器件增益频繁调整，从而破坏整个接收通道增益控制的稳定性，影响系统的性能。

在专利200610141139.3，《一种自动增益控制装置中增益器件的开关调整方法》，其通过设置门限g1与g2，辅助对增益开关器件进行管理，其中±g1表示该器件增益值的可能动态范围，确定噪声对增益器件的影响±g2，其中g2>g1。该方法可以避免噪声或信号小幅度抖动引起的器件的频繁关闭，其要求噪声对增益器件的影响g2大于该器件增益值的可能动态范围g1，但在低功耗片上接收机的设计中，射频增益一般随工艺角、温度、失配等因素的影响，变化较大，因此在部分条件下会不满足其g2>g1的条件，导致控制效果不理想。

在专利201110060404.6，《快速自动增益控制方法自动增益控制系统及接收机系统》，如图1所示，系统分别对射频模块和中频模块进行功率检测后处理，由此判断出信号接收强度并进行射频模块和中频模块的增益分配，但是该方法需要两种不同的功率检测模块联合处理，增加了系统设计的复杂度与功耗。

发明内容

本发明实施例提供一种自动增益控制系统中增益器件开关调整方法，能够应用在增益器件高动态波动的场合，解决上述问题。

本发明实施例提供一种自动增益控制系统中增益器件开关调整方法，包括如下步骤：

A：根据输出功率检测模块所检测到的输出功率判断整个系统增益是否需要进行减小或增大，如果系统增益需要减小，则执行步骤B，如果系统增益需要增加，则执行步骤C，如果系统增益满足要求则维持当前系统增益；