專利名稱：接收裝置與增益控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及接收數(shù)字調(diào)制高頻信號的移動終端等的接收裝置與增益控制方法。
背景技術(shù)：
移動電話中，GSM(全球移動通信系統(tǒng))方式用于以歐洲等為中心的地區(qū)，在日本，作為第三代方式已開始使用WCDMA方式(寬帶碼分多址聯(lián)接方式收發(fā)帶寬分別為1920-1980MHz，2110-2170MHz的2GHz帶，以下稱為WCDMA2000)。這種移動電話的接收電路如“A Single-chip Quad-Band Direct-Conversion GSM/GPRS RF Transceiver withIntegrated VCOs and Fractional-N Synthesizer”ISSCC2002，14.2(文獻(1))以及“ZERO INTERMIDIATE FREQUENCY RECEIVERHAVING AN AUTOMATIC GAIN CONTROL CIRCUIT”United StatesPatent 5483691(文獻(2))中所述，采用了將接收RF信號轉(zhuǎn)換為直接基帶的I/Q信號的直接轉(zhuǎn)換方式。直接轉(zhuǎn)換方式由于不用中頻信號，具有不需用中頻濾波器的優(yōu)點。此外，直接轉(zhuǎn)換方式消除了由DC偏置補償電路造成的DC偏置的影響而消除了因基帶產(chǎn)生的DC偏置導(dǎo)致的性能惡化。再者，基帶的增益控制電路可以采用由數(shù)字控制信號進行元件的切換使增益按階梯狀變化的分級AGC(自動增益控制電路)或由模擬控制信號連續(xù)進行增益控制的模擬AGC。

發(fā)明內(nèi)容
采用元件切換的分級AGC時有時會發(fā)生瞬態(tài)響應(yīng)障礙。GSM方式由于是發(fā)送與接收在時間上多路化的TDD(時分雙工將發(fā)送與接收作為同一頻率按時分多路運行)，故在通話或數(shù)據(jù)通信時，接收操作是間歇地進行，分級AGC的增益能在無接收作業(yè)期間設(shè)定，因此不會有上述的瞬態(tài)響應(yīng)障礙的問題。
與此相反，WCDMA方式由于是發(fā)送與接收按頻率多路化的FDD(頻分雙工以不同的頻率進行發(fā)送與接收)方式，故通話或數(shù)據(jù)通信時經(jīng)常處于接收狀態(tài)。因此在采用元件切換的步進AGC時，如前述文獻(2)所述，需要考慮瞬態(tài)響應(yīng)障礙影響的設(shè)計，作為不使出現(xiàn)瞬態(tài)響應(yīng)障礙影響的方法，例如有將AGC控制時間間隔充分加大的方法，但在考慮接收電平變動的移動通信情形，則需窄縮控制間隔，因此有可能受到瞬態(tài)響應(yīng)障礙的影響。
另一方面，作為增益控制方式有采用跨導(dǎo)放大器的。這是通過改變電流值使導(dǎo)電性可變而令增益可相對于控制電壓連續(xù)變化的模擬AGC方式。此方式雖由于使增益連續(xù)地可變而不會發(fā)生瞬態(tài)響應(yīng)障礙，但與分級AGC相比，電路頗為復(fù)雜且有時會增大電流消耗。再有，為了覆蓋寬廣的動態(tài)范圍，需要使AGC取多級結(jié)構(gòu)，也有可能使電功率的消耗加大。
本發(fā)明的目的在于提供能解決上述已有技術(shù)中的問題的接收裝置與增益控制方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供能如直接轉(zhuǎn)換方式接收機等那樣于基帶下自動進行增益控制，不受瞬態(tài)響應(yīng)障礙影響和降低電功率消耗的接收裝置與增益控制方法。
為了達到上述目的，本發(fā)明是把接收的高頻信號變頻為基帶信號處理的接收裝置，具有增益連續(xù)可變的模擬控制AGC與增益可按階梯狀切換的分級控制AGC，由模擬控制AGC與分級控制AGC處理基帶信號。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，將接收的高頻信號變頻為基帶信號處理的接收裝置具有可使增益連續(xù)變化的模擬控制AGC；與此模擬控制AGC連接，能使增益按階梯狀切換的分級控制AGC，由上述模擬控制AGC與分級控制AGC的一方進行上述基帶信號的增益控制，而由此模擬控制AGC與分級控制AGC的另一方對該已進行了增益控制的信號再作增益控制。
在本發(fā)明的一個例子中還具有在該分級控制AGC的增益切換時將與此增益變化幅度相對應(yīng)的偏置信號進行存儲的存儲部；從該存儲部讀出該偏置信號，在與該分級控制AGC的增益切換時刻基本上同時或比其更早的時刻，根據(jù)該偏置信號對控制模擬控制AGC增益的信號進行控制的控制部。
在本發(fā)明的又一個例子中還具有能使接收的上述高頻信號放大而增益呈階梯狀切換的放大器與將此放大器的高頻信號變頻為上述基帶信號的變頻器，且能由第一接收電平進行上述分級控制AGC的增益切換，以及由比此第一接收電平高的第二接收電平進行該放大器的增益切換。
在本發(fā)明的再一個例子中，在接收電平增加時由第一接收電平進行上述分級控制AGC的增益切換，而在接收電平降低時，則由不同于此第一接收電平的第二接收電平進行該分級控制AGC的增益切換；又，在接收電平增加時由第三接收電平進行該放大器的增益切換，而當(dāng)接收電平降低時則由異于此第三接收電平的第四接收電平進行該放大器的增益切換。
這樣，本發(fā)明中，作為用于直接轉(zhuǎn)換方式接收機等基帶中的AGC方式是共同采用分級控制AGC與模擬控制AGC的方式，通過共用這兩者，就能減少模擬控制AGC的級數(shù)，可有效降低耗電水平。此外，通過由模擬控制AGC進行精細(xì)的增益控制則能將分級控制AGC的增益控制的時間間隔展寬而可不受瞬態(tài)響應(yīng)障礙的影響。再有，在由分級控制AGC改變增益時，通過與模擬控制AGC聯(lián)動進行控制，能進行不使增益作急劇變動的控制。
還有，在分級增益AGC的增益切換時，通過利用偏置信號使模擬增益控制信號轉(zhuǎn)換到模擬控制AGC，而讓不會因分級增益AGC的增益的切換而使接收信號的增益變化過大。


圖1是示明本發(fā)明的接收裝置與增益控制系統(tǒng)的第一實施例的框圖；圖2是示明本發(fā)明的接收裝置與增益控制系統(tǒng)的第二實施例的框圖；圖3是示明圖1與圖2中模擬控制AGC的控制電壓對增益特性的一具體例子的特性圖；圖4是示明圖1與圖2中模擬控制AGC的控制位對增益特性一具體例子的特性圖；圖5是示明圖1與圖2中模擬控制AGC一具體例子的電路結(jié)構(gòu)圖；圖6是示明圖1與圖2中分級控制AGC一具體例子的電路結(jié)構(gòu)圖；圖7是示明相對于圖1、圖2所示第一、第二實施例的接收電平的增益控制特性一具體例的特性圖；圖8是說明用于進行圖7所示作業(yè)的控制部的控制作業(yè)的流程圖；圖9是示明相對于圖1、圖2所示第一、第二實施例的接收電平的增益控制特性一具體例的特性圖；圖10是說明用于進行圖9所示作業(yè)的控制部的控制作業(yè)的流程圖；圖11是示明本發(fā)明的接收裝置與增益控制系統(tǒng)第三實施例的框圖；圖12是說明第三與第四實施例中控制部的控制作業(yè)的流程圖；圖13是示明本發(fā)明接收裝置與增益控制系統(tǒng)的第四實施例的框圖；圖14A、14B對比了圖11與圖13所示實施例和圖1與圖2所示實施例中分級控制AGC的增益切換下接收處理部的增益變化；圖15是示明采用本發(fā)明的接收裝置與增益控制系統(tǒng)的WCDMA方式通信終端一具體例的框圖。
具體實施形式下面根據(jù)

本發(fā)明的接收裝置與增益控制系統(tǒng)的實施例。各圖中具有同一功能的部分附以同一標(biāo)號而略去其重復(fù)性說明。
圖1是示出本發(fā)明的接收裝置及增益控制系統(tǒng)的第1實施例的方框圖，包括天線1，分波器(DPX)2，低噪聲放大器(LNA)3，混頻器4和5，90°移相器6，VCO(電壓控制型振蕩器)7，模擬控制AGC(自動增益控制放大器)8和9，DA(數(shù)字-模擬)轉(zhuǎn)換器10，濾波器11和12，分級控制AGC13和14，I(In-相)/Q(Quadradure-相)信號的輸出端子15和16，DC偏移補償電路17，接收處理部18，控制部19。
圖1是用于接收數(shù)字調(diào)制信號，包括天線1、分波器2、接收處理部18與控制部19，接收處理部18包括低噪聲放大器3、混頻器4與5、90°移相器6、VCO7、模擬控制AGC8與9、DA轉(zhuǎn)換器10、濾波器11與12、分級控制AGC13與14、I與Q信號輸出端子15與16以及DC偏置補償電路17?？刂撇?9例如由CPU與存儲器等構(gòu)成，通過數(shù)字增益切換控制信號G1對低噪聲放大器3的增益進行切換控制，由數(shù)字增益切換控制信號G4切換控制分級控制AGC13、14的增益。此外，控制部19輸出的數(shù)字增益控制信號G2經(jīng)DA轉(zhuǎn)換器11轉(zhuǎn)換為模擬增益控制信號G3，通過此模擬增益控制信號G3控制模擬控制AGC8、9的增益。
在第一實施例中，設(shè)有分波器2，構(gòu)成圖中未示明的具有發(fā)送系統(tǒng)的收發(fā)裝置，而由其接收系統(tǒng)構(gòu)成接收裝置。但本實施例也可以是只設(shè)有接收系統(tǒng)(從而不設(shè)分波器2)的接收裝置。這種情形在后述其他實施例中也是如此。
下面說明第一實施例的作業(yè)。
由天線1接收到的天線高頻信號(以下稱為RF信號)，由分波器2將發(fā)送信號S7分波供給接收處理部18。在此接收處理部18中在輸入的RF接收信號被低噪聲放大器3放大后，供給混頻器4、5。此外，VCO7的發(fā)送信號供給90°移相器6，生成相差π/2相位的兩個發(fā)送信號。于混頻器4用此一個發(fā)送信號對RF信號檢測，而在混頻器5對應(yīng)用另一個發(fā)送信號的RF信號進行檢測，由此轉(zhuǎn)換為正交檢波的基帶的I、Q信號。以上的構(gòu)成要素部分構(gòu)成高頻部，通過形成將此高頻部接收的RF信號轉(zhuǎn)換為直接基帶的信號的結(jié)構(gòu)，此第一實施例構(gòu)成為直接轉(zhuǎn)換方式的接收裝置。這些I、Q信號分別由形成基帶部的模擬控制部AGC8、9進行增益控制，濾波器11、12濾去不需的波后，由分級控制AGC13、14進行增益控制，從各輸出端子15、16輸出信號。
DC偏置補償電路17根據(jù)模擬控制AGC8、9的輸出，分別探測由此直接轉(zhuǎn)換生成的DC偏置，為使檢測出的DC偏置為零，控制模擬控制AGC8、9的DC偏壓，此外，根據(jù)分級控制AGC13、14的輸出，檢測出由各個直接轉(zhuǎn)換生成的DC偏置，為使檢測出的DC偏置為零，控制分級控制AGC13、14的DC偏置。
作為具體例子，在把本發(fā)明的接收裝置與增益控制系統(tǒng)用于圖15所示的WCDMA方式的通信終端之際，控制部19例如從處理輸出端子15、16輸出的I、Q信號的數(shù)字信號處理電路34(圖15)探測接收信號的電平(接收電平)?？刂撇?9生成與此接收電平相對應(yīng)的數(shù)字增益切換控制信號G1，切換控制低噪聲放大器3的增益，同樣地生成數(shù)字增益切換控制信號G4，切換控制分級控制AGC13、14的增益?？刂撇?9還生成數(shù)字增裝置控制信號G2，使它經(jīng)DA轉(zhuǎn)換器10轉(zhuǎn)換，作為模擬增益控制信號G3，用此模擬增益控制信號G3連續(xù)地控制模擬控制AGC8、9的增益。
作為相對于接收處理部18的接收電平的增益控制方法，通常用模擬控制AGC8、9進行增益控制，當(dāng)達到特定的接收電平時，則進行分級控制AGC13、14或低噪聲放大器3的增益切換控制。于是，分級控制AGC13、14的控制操作的時間間隔加長，因而基本上不受瞬態(tài)響應(yīng)障礙的影響。此外，能把有利的分級控制AGC用于級數(shù)少的低耗電目的，因而可以實現(xiàn)電功率低消耗化。
這樣，在此第一實施例中，通過將分級控制AGC與模擬控制AGC用于基帶的I、Q信號的增益控制，就能有效地不使瞬態(tài)響應(yīng)障礙發(fā)生和降低電功率消耗。
圖2是示明本發(fā)明的接收裝置與增益控制系統(tǒng)第二實施例的框圖，其中與圖1相對應(yīng)的部分附以相同的標(biāo)號而略去其重復(fù)說明。
此第二實施例與圖1所示的第一實施例相反，分級控制AGC13、14與模擬控制AGC8、9采取了與第一實施例中相反的布置。
具體地說，如圖2所示，將分級控制AGC13、14設(shè)于濾波器11、12的輸入側(cè)，將模擬控制AGC8、9設(shè)于濾波器11、12的輸出側(cè)。這里的AGC的控制與所有的操作與圖1所示的第一實施例的相同，因而此第二實施例也能取得與第一實施例相同的效果。
在此第二實施例中，DC偏置補償電路17根據(jù)分級控制AGC8、9的輸出。檢測通過各直接轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的DC偏置，控制模擬控制AGC8、9的DC偏壓，以使檢測出的DC偏置為零。另外，根據(jù)模擬控制AGC8、9的輸出檢測通過各直接轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的DC偏置，對模擬控制AGC8、9的DC偏壓進行控制以使檢測出的DC偏置為零。
圖3示明相對于圖1與2中各個模擬控制AGC8、9下的模擬增益控制信號G3的增益特性的具體例子，如圖3所示，增益相對于模擬增益控制信號G3(控制電壓)具有連續(xù)變化的特性。
圖4示明相對于圖1與圖2中各個分級控制AGC13、14的各數(shù)字增益切換控制信號G4(控制位)的增益特性的具體例子，增益對每個控制位變化，成為不連續(xù)的階梯狀的控制特性。分級控制AGC由于使增益可相對于控制位作上述變化，也稱為PGA(可編程增益放大器)。此外，低噪聲放大器3對應(yīng)于數(shù)字增益切換控制信號G1也能具有與圖4相同的增益特性。
圖5是示明圖1與圖2中模擬控制AGC8、9各一具體例子的電路結(jié)構(gòu)圖，由差動對20、21、22與電壓/電流轉(zhuǎn)換塊23構(gòu)成。
圖5中，由于模擬控制AGC8、9有同一電路結(jié)構(gòu)且作業(yè)也相同，故只說明模擬控制AGC8。由在一對晶體管201、202的集電極與發(fā)射極中分別應(yīng)用了恒定電流源203-206的差動對20，可變電流源211與恒定電流源212構(gòu)成的可變增益差動對21，以及在一對晶體管的221、222發(fā)射極中共同設(shè)有可變電流源223的可變增益差動對22，經(jīng)串聯(lián)連接構(gòu)成了跨導(dǎo)放大器。此模擬控制AGC8成為這種跨導(dǎo)放大器1個以上按預(yù)定級數(shù)串聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)。這里的模擬控制AGC8是由1級跨導(dǎo)放大器構(gòu)成的，對差動對20中供給來自混頻器4的I信號(稱為+I信號)和與之極性相反的信號(稱作-I信號)，使之分別放大從差動對22輸出。
在上述結(jié)構(gòu)的模擬控制AGC8中，作為從DA轉(zhuǎn)換器10(圖1與2)輸出的控制電壓的模擬增益控制信號G3，通過電壓/電流轉(zhuǎn)換塊23轉(zhuǎn)換為電流，生成控制電流G31、G32。由控制電流G31控制差動對21的可變電流源221而由控制電流G32控制差動對22的可變電流源223，據(jù)此控制模擬控制AGC8的增益，如圖3所示。這對于模擬控制AGC9(圖1與2)也是如此。
圖6是示明圖1與圖2中分級控制AGC13、14各一具體例的結(jié)構(gòu)圖，由差動對24、25、26與開關(guān)27、28、29以及邏輯電路30等構(gòu)成。
圖6中，由于分級控制AGC13、14形成同一電路結(jié)構(gòu)且作業(yè)也相同，故在此只說明分級控制AGC13。此分級控制AGC13由發(fā)射極電阻241、251、261各不相同而使增益互異的2個以上的差動對(這里雖設(shè)定為3個差動對24、25與26，但也可以是2個或是4個以及多于4個)并聯(lián)連接，在差動對24、25、26中分別設(shè)有用于進行通、斷的相應(yīng)開關(guān)27、28、29。通過這些開關(guān)27、28、29的通、斷控制，可選擇差動對24、25與26中之一，由選定的差動對放大的+I信號、-I信號則分別輸出。
從控制部19(圖1與2)輸出的數(shù)字增益切換控制信號(控制位)G4供給邏輯電路30，與此控制位相對應(yīng)，生成“1”或“0”的開關(guān)控制信號G41、G42、G43。這里的開關(guān)控制信號G41、G42、G43之中只有一個為“1”而其余全為“0”。開關(guān)控制信號G41、G42、G43分別對差動對24的開關(guān)27、差動對25的開關(guān)28、差動對26的開關(guān)29進行通、斷控制。當(dāng)開關(guān)控制信號G41、G42、G43各為“1”時，通過各自對應(yīng)的開關(guān)27、28、29的開通，差動對24、25、26分別成為工作狀態(tài)。另一方面，當(dāng)開關(guān)控制信號G41、G42、G43分別為“0”時，由于各自對應(yīng)的開關(guān)27、28、29的斷開，差動對24、25、26各成為不工作狀態(tài)。于是，對應(yīng)于數(shù)字增益切換控制信號G4的值只選擇差動對24、25、26中之一便成為工作狀態(tài)，因而當(dāng)數(shù)字增益切換控制信號G4的值變化，相應(yīng)地便能切換選擇差動對24、25、26中工作的一個差動對。
這樣，分級控制AGC13、14的各個可對應(yīng)于數(shù)字增益切換控制信號G4使增益切換成階梯狀，而具有圖中所示增益特性。
此外，在上述與以下各實施例中，分級控制AGC13、14的各個由于設(shè)其只能進行“H”與“L”兩級的切換，故可以只設(shè)置差動對24、25、26中之一。
圖7示明圖1與圖2中所示第一與第二實施例內(nèi)相對于接收電平的增益控制特性一具體例。下面參考圖7與圖8說明第一、第二實施例的作業(yè)。圖8是說明用于進行圖7所示作業(yè)的控制部19對于分級控制AGC13與14，模擬控制AGC8與9以及放大器3的控制作業(yè)的流程圖。
圖7中，橫軸表示接收電平，縱軸表示此接收處理部18的增益。特性G為接收處理部18相對于接收電平所需的增益，在第一、第二實施例中，設(shè)相對于接收電平范圍E需要增益控制幅度GE。
在此具體例子中，設(shè)能將分級控制AGC13、14各個的增益按“H”(高)與“L”(低)兩級切換，還假設(shè)低噪聲放大器3(圖1、圖2)的增益也能按“H”與“L”兩級切換。設(shè)定了可于接收電平RL1下切換分級控制AGC13、14的增益，在接收電平RL2下能切換低噪聲放大器3的增益。顯然，本發(fā)明中也可分別按三級或更多的級進行分級控制AGC13、14與低噪聲放大器3的增益的切換。
粗實線所示特性曲線EA1、EA2、EA3表示模擬控制AGC8、9各自的增益控制范圍。在此，接收電平RL1在未達接收電平的范圍內(nèi)，分級控制AGC13、14與低噪聲放大器3的增益都為“H”，模擬控制AGC8、9隨著接收電平的變化，連續(xù)地進行特性曲線EA1所示范圍的增益控制。在接收電平RL1之上但不是接收電平RL2的接收電平范圍內(nèi)。分級控制AGC13、14的增益為“L”(例如增益位置等低的增益)、低噪聲放大器3的增益為“H”，而模擬控制AGC8、9隨著接收電平的變化，連續(xù)地進行特性EA2所示范圍的增益控制。在接收電平RL2以上的接收電平范圍，分級控制AGC13、14與低噪聲放大器3的增益都為“L”狀態(tài)，模擬控制AGC8、9隨著接收電平的變化，于特性曲線EA3所示范圍內(nèi)連續(xù)地進行增益控制。
在此說明圖7的增益控制操作?，F(xiàn)在設(shè)接收電平為接收電平范圍E的最低電平，于是分級控制AGC13、14與低噪聲放大器3的增益都為“H”，模擬控制AGC8、9的增益，在特性曲線EA1的高的一側(cè)①。于是接收處理部18的增益為最大增益GE1(圖8中的步驟81、83)。
以后，隨著接收電平升高，模擬控制AGC8、9的增益于特性EA1的范圍內(nèi)降低，同時使得接收處理部18的增益沿特性曲線G降低。當(dāng)模擬控制ADC8、9的增益到達特性曲線EA1的低端②的接收電平RL1后(圖8中的步驟81)。接收處理部18的增益成為特性G1的增益GE2。但此時，根據(jù)控制部19的數(shù)字增益控制信號G4，分級控制AGC13、14的增益從“H”切換為“L”(圖8中的步驟84)。于是，通過此增益的切換，模擬控制AGC8、9的增益變化范圍從特性曲線EA1移到特性曲線EA2。而模擬控制AGC8、9的增益成為特性曲線EA2的低端③的狀態(tài)。由此，接收處理部18的增益成為特性曲線G上的增益GE3，但為了返回增益GE1，模擬控制AGC8、9的增益漸增，到達特性EA2的高側(cè)④。在此狀態(tài)下，接收處理部18的增益回到增益GE2。
接著，接收電平上升，當(dāng)達到接收電平RL2時(步驟82)，根據(jù)控制部19的數(shù)字增益控制信號G1，低噪聲放大器3的增益從“H”切換到“L”(步驟85)。于是模擬控制AGC8、9的增益變化范圍從特性曲線EA2轉(zhuǎn)移到特性EA3。據(jù)此，與上述相同，通過這種切換，模擬控制AGC8、9的增益成為特性曲線EA3的低端⑤，接收處理部18的增益雖成為增益GE4，但是，為使之成為接收電平RL2處的增益GE3，模擬控制AGC8、9的增益上升到特性曲線EA3的高端⑥。
這樣，在接收電平上升的情形下，當(dāng)分級控制AGC13、14與低噪聲放大器3的增益從“H”切換到“L”時，接收處理部18的增益雖然暫時降低，但在以后由于模擬控制AGC8、9的增益增加，接收處理部18成為規(guī)定增益的狀態(tài)。
隨著接收電平升高，以上所述的作業(yè)在接收電平變低的情形下，會進行與此相反的作業(yè)。例如當(dāng)接收電平從RL2以上的狀態(tài)變化到不足RL2的狀態(tài)時(步驟82)，通過控制部19的數(shù)字增益控制信號G1，低噪聲放大器3的增益從“L”切換到“H”(步驟84)。
此外，當(dāng)接收電平從RL1以上的狀態(tài)變化到未足RL1的狀態(tài)時(步驟81)，根據(jù)控制部19的數(shù)字增益控制信號G4，分級控制AGC13、14的增益從“L”切換到“H”(步驟83)。在緊鄰這一切換之前，模擬控制AGC8、9的增益在特性曲線EA2的高端④，接收處理部18的增益雖為增益GE2，但通過上述切換，模擬控制AGC8、9的增益變化范圍從特性曲線EA2移到特性曲線EA1，該增益處于特性曲線EA1的高端①。于是接收處理部18的增益成為比接收電平RL1所定的增益GE2高的GE1，但模擬控制AGC8、9的增益下降。變?yōu)樘匦郧€EA1的低端②，從而接收處理部18的增益成為規(guī)定的增益GE2。
這樣，在接收電平降低之際，當(dāng)分級控制AGC13、14與低噪聲放大器3的增益處“L”切換到“H”時，接收處理部18的增益會暫時上升。但此后由于模擬控制AGC8、9的增益下降，接收處理部18成為規(guī)定增益的狀態(tài)。
在此具體例子中，隨著接收電平的升高，最初使相對于基帶的I、Q信號的分級控制AGC13、14的增益從“H”切換到“L”，進而當(dāng)接收電平升高時，將使相對于RF頻帶接收信號的低噪聲放大器3的增益從“H”切換到“L”。這樣，于接收電平上升之際，在使低噪聲放大器3工作以抑制噪聲發(fā)生的狀態(tài)下時，即在將低噪聲放大器3的增益處“H”切換到“L”之前，將分級控制AGC13、14的增益從“H”切換到“L”。此外，在接收電平降低時，在使低噪聲放大器3工作以抑制噪聲發(fā)生的狀態(tài)下，即在將低噪聲放大器3的增益從“L”切換到“H”時，使分級控制AGC13、14的增益處“L”切換到“H”。由此可以于接收處理部處降低噪聲的影響，能進行抑制噪聲指數(shù)惡化的增益控制，還能進行不會使失真性能惡化的增益控制。
在接收電平高的通常狀態(tài)下，當(dāng)用模擬控制AGC8、9進行增益控制，而特定的接收電平不是RL2或不是RL1時，相對于分級控制AGC13、14或低噪聲放大器3，通過進行其增益切換而工作。因此，分級控制AGC13、14的增益切換控制的時間間隔(即從增益切換到下一個切換的時間)變長，在此期間作為固定增益的放大器工作，從而能基本不受瞬態(tài)響應(yīng)障礙的影響。
在上述例子中，也可于接收電平上升時，在接收電平到達RL1的時刻，將分級控制AGC13、14的增益切換到“L”，在接收電平超過RL1的時刻，將分級控制AGC13、14的增益切換到“L”，但在接收電平超過RL2的時刻則將低噪聲放大器3的增益切換到“L”。
同樣，也可于接收電平下降時，在接收電平未達RL2的時刻，將低噪聲放大器3的增益切換到“H”，在接收電平未達RL1的時刻，將分級控制AGC13、14的增益切換為“H”，但在接收電平達到RL1的時刻則將分級控制AGC13、14的增益切換為“H”。這在以下說明的第三、第四實施例中也與此相同。
圖9示明相對于圖2所示第一、第二實施例中接收電平的增益控制特性的另一具體例，它與圖7中相對應(yīng)的部分附以相同標(biāo)號而略去其說明。圖10是說明用于進行圖9所示作業(yè)的控制部19對分級控制AGC13與14、模擬控制AGC8與9以及放大器3的控制操作的流程圖。
在此具體例中，相對于圖7所示的具體例，如圖9所示，作為分級控制AGC13、14的增益的切換點，追加了接收電平RL1′，而作為低噪聲放大器3的增益切換點，則追加接收電平RL2′。當(dāng)接收電平從低電平變到高電平時，與圖7相同，分級控制AGC13、14在接收電平到達RL1時刻以及在低噪聲放大器3到達接收電平RL2的時刻，分別進行增益切換。
另一方面，在接收電平從高電平變到低電平的情形，分級控制AGC13、14在接收電平未到達比RL1高的接收電平RL1′時刻與低噪聲放大器3在接收電平未到達比RL2高的接收電平RL1′時刻，分別進行增益切換。具體地說，例如當(dāng)接收電平從RL2′以上的狀態(tài)變化到不足RL2′的狀態(tài)時(步驟87)，則根據(jù)控制部19的數(shù)字增益控制信號G1，低噪聲放大器3的增益從“L”切換到“H”(步驟84)。
當(dāng)接收電平從RL1′以上的狀態(tài)變化到不足RL1′的狀態(tài)時(步驟86)，則根據(jù)控制部19的數(shù)字增益控制信號G4，使分級控制AGC13、14的增益從“L”切換到“H”(步驟83)。
這樣就使得增益切換中具有滯后特性。具有此種滯后性的增益切換也如圖10的流程圖所示，在控制部19的控制下進行。
再者，接收電平RL1′也可以比接收電平RL1低。還有，與這種接收電平RL1′與接收電平RL1之間的大小關(guān)系無關(guān)，接收電平RL2′也可以比接收電平RL2低。主要的是，在此第二實施例中，相對于接收電平RL1、RL2的各個設(shè)定與它們分別不同的接收電平RL1′、RL2′，使增益切換中具有滯后性。于是，接收電平RL1′與RL1的差以及接收電平RL2與RL2′的差，在接收電平的幅度設(shè)為80dB時，以設(shè)定到約5-10dB為理想，但并不局限于這一范圍。
如圖7的具體例所示，對于在增益切換點而沒有這種滯后性的情形，當(dāng)于能切換增益的接收電平RL1、RL2附近，接收電平于短的時間間隔有上下變動時，分級控制AGC13、14與低噪聲放大器3的增益會以短的時間間隔作“H”與“L”的切換，因而有可能發(fā)生瞬態(tài)響應(yīng)障礙。但在圖9所示的具體例子中，如上所示，由于使增益切換點具有滯后性，即使在能切換增益的接收電平附近，接收電平會以短的時間間隔上下變動，所述分級控制AGC13、14與低噪聲放大器3的增益不會有“L”、“H”的反復(fù)連續(xù)變化，從而能防止瞬態(tài)響應(yīng)障礙現(xiàn)象發(fā)生。
圖11是示明本發(fā)明的接收裝置與增益控制系統(tǒng)第三實施例的框圖，31為ROM(只讀存儲器)，32為加法器，與圖1中對應(yīng)的部分附以相同標(biāo)號而略去其說明。
下面參考圖12所示流程圖說明本實施例中控制部19的控制作業(yè)。圖11中，在模擬控制AGC8、9的控制系統(tǒng)中設(shè)有加法器32與ROM31。此ROM31中存儲有量值不同的偏置信號，對各偏置信號附加有地址。偏置信號SO的值設(shè)定為，由數(shù)字增益切換控制信號G4進行分級控制AGC13、14的轉(zhuǎn)換時，與分級控制AGC13、14下增益變化的大小(增益變化幅度)相對應(yīng)的值。具體地說，與增益變化大小相對應(yīng)的值宜設(shè)定為較通過增益切換的分級控制AGC13、14下的增益變化的大小為小的值，且最好是盡可能地設(shè)定于增益變化大小的附近?？刂撇?9為了在與增益切換基本同時或在此之前，從ROM31有選擇地讀出偏置信號SO而提供給加法器32，將指定此偏置信號SO的地址信號Ad輸出給ROM31。這就是說，在接收電平遞增到達RL1的情形或接收電平降低而到達RL1的情形(步驟82)，控制部19應(yīng)從ROM31讀出對應(yīng)的偏置信號SO，將指定偏置信號SO的地址信號Ad給予ROM31。在ROM31中，由該地址信號Ad指定的地址讀出相應(yīng)的偏置信號SO，提供給加法器32。加法器32將此偏置信號SO加到此時從控制部19輸出的數(shù)字增益控制信號G2之上，將這種信號的數(shù)字增益控制信號G2′供給DA轉(zhuǎn)換器10，生成模擬控制AGC8、9的模擬增益控制信號G3，提供給模擬控制AGC8、9(步驟88)。
再者，從RMO31讀出偏置信號SO給予加法器32的時刻雖是與增益切換基本同時或在此切換之前，但最好是在此增益切換時刻之前的2-3個時間片之內(nèi)。這里的1個時間片在WCDMA方式中為667μsec。
此外，上述實施例中，分級控制AGC13、14的增益切換是“H”與“L”的兩級切換，但偏置信號SO可以是1個。因此，在按3級進行分級控制AGC13、14的增益切換時，也可將作為偏置信號SO不同的2個以上的值存儲于ROM31中，以便對應(yīng)于分級控制AGC13、14的增益切換作為選擇的讀出。
在低噪聲放大器3的增益切換之際，也可同樣地將對應(yīng)于低噪聲放大器3的增益變化大小的偏置信號加和到數(shù)字增益控制信號G1之上。亦即在接收電平增高到達RL2的情形或接收電平降低到達RL2的情形(步驟83)時，控制部19從ROM31讀出對應(yīng)的偏置信號SO′，將此偏置信號加到數(shù)字增益控制信號G1之上，再給予模擬控制AGC8、9(步驟89)。
這樣，在由數(shù)字增益控制信號G4切換分級控制AGC13、14的增益時，通過ROM31的偏置信號SO使模擬控制AGC8、9的模擬增益控制信號G3變化，而不使由于分級控制AGC13、14的增益切換致接收處理部18的增益變化過大，從而使接收處理部18成為不飽和狀態(tài)。
圖13是示明本發(fā)明的接收裝置與增益控制系統(tǒng)的第四實施例的框圖，其中與圖11相對應(yīng)的部分附以同一標(biāo)號而略去其重復(fù)說明。
此第四實施例與圖11所示第三實施例相反，使分級控制AGC13與14同模擬控制AGC8與9的排置關(guān)系相逆轉(zhuǎn)。
具體地說，如圖13所示，將分極控制AGC13、14設(shè)于濾波器11、12的輸入側(cè)，而將模擬控制AGC8、9與由DA轉(zhuǎn)換器10和ROM31、加法器32組成的它們的增益控制系統(tǒng)一起，設(shè)于濾波器11、12的輸出側(cè)，這些AGC的控制與全部作業(yè)與圖11所示第三實施例的相同。因而此第四實施例也可取得與第三實施例相同的效果。
下面對第三、四實施例中有關(guān)通過分級控制AGC13、14增益切換導(dǎo)致接收處理部18的增益變化，用圖14A與14B，再考慮說明控制部19的控制作業(yè)的流程圖，進行說明。首先說明先前的實施例，例如用圖14B說明圖1、圖2所示的第一、第二實施例。
現(xiàn)在，于時刻t0，分級控制AGC13、14的增益G3根據(jù)數(shù)字增益切換控制信號G4作分級變化后，首先如圖7所述，低噪聲放大器3和模擬控制AGC8與9以及分級控制13與14的增益，導(dǎo)致接收處理部18的增益GR于時刻t0時也分級增加。此后，根據(jù)模擬增益控制偏偏號G3，模擬控制AGC8、9的增益GA便徐緩地減少，與此相同，接收處理部18的增益GR也緩慢減少，呈有可能大致收斂到原來的值的趨勢。于是，當(dāng)分級控制AGC13、14的增益G3有很大變化時，接收處理部18的增益GR雖然基本上收斂到原來的值，但接收處理部18有時會產(chǎn)生暫時飽和的問題。
與此相反，在圖11、圖13所示的第三、第四實施例中，如圖14A所示，在分級控制AGC13、14的增益G3切換時刻t0之前Δt(Δt＞0)的時刻，通過由加法器32將ROM31的偏置信號SO加到數(shù)字增益控制信號G2上，使模擬增益控制信號G3變化而減少模擬控制AGC8、9的增益GA。這時，接收處理部18的增益GR于時刻t0之前的時間Δt開始減少，但在時刻t0處開始的值變化，因而能抑制過大現(xiàn)象。這里，分級控制AGC13、14的增益GS愈大，則由ROM31讀出的偏置信號SO產(chǎn)生的模擬增益控制信號G3的變化也越大，以使模擬控制AGC8、9的增益GA能有更大的減少，由此常能抑制接收處理部18的增益GR變得過大，而接收處理部18不會有信號特性飽和。
模擬控制AGC8、9的增益GA由于偏置信號SO的影響而急劇減小，于此一同，時刻t0后的接收處理部18的增益GR也急劇減少。這樣，當(dāng)由于這種偏置信號SO導(dǎo)致的急劇減少結(jié)束后，接收處理部18的增益GR便從這時的狀態(tài)變?yōu)榛臼諗康皆兄档臓顟B(tài)，而模擬增益AGC8、9的增益GA降低。于是，當(dāng)分級控制AGC13、14的增益GR切換到增加的方向時，模擬控制AGC8、9的增益GA根據(jù)偏置信號SO而急劇減少，由此能抑制使接收處理部18飽和的增益GR的加大，也能夠縮短由于分級控制AGC13、14的增益GR的加大(時刻t0)而收斂到原有值的時間。
圖15是示明采用本發(fā)明的接收裝置與增益控制系統(tǒng)的WCDMA方式通信終端一具體例的框圖，由AD(模數(shù))轉(zhuǎn)換器33、數(shù)字信號處理部34、DA轉(zhuǎn)換器35、發(fā)送處理部36與PA(功率放大器)37構(gòu)成，其中與前述附圖中對應(yīng)的部分附以同一標(biāo)號而略去重復(fù)性說明。
圖15中，來自天線1的接收信號(RF信號)SR經(jīng)分波器2與發(fā)送信號SR分波，供給于前述第一第四實施例的接收處理部18，進行前述的接收處理。從接收處理部18輸出的I、Q信號經(jīng)AD轉(zhuǎn)換器33轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，供給數(shù)字信號處理部34，經(jīng)過規(guī)定的處理，生成數(shù)據(jù)。
另一方面，處理基帶處理部34發(fā)送的數(shù)據(jù)而生成的I、Q信號，由DA轉(zhuǎn)換器35轉(zhuǎn)換為模擬的I、Q信號后，進行用于由發(fā)送處理部36發(fā)送的處理，成為發(fā)送信號。此發(fā)送信號ST由PA37作功率放大后，通過分波器而由天線1發(fā)送。
這樣，在此具體例中，由于將上述第一-第四實施例的接受裝置與增益控制系統(tǒng)用作接收處理部18，故可以與這些實施例取得相同的效果。
此外，本發(fā)明的接收裝置與增益控制系統(tǒng)并不局限用于WCDMA方式，還可以適用于GSM方式等的通信終端，也能夠適用于無線LAN。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，作為直接轉(zhuǎn)換方式接收機等用于基帶的AGC方式，由于共同采用分級控制AGC和模擬控制AGC，就能減少模擬控制AGC的級數(shù)，可以有效地降低電能消耗而通過由模擬控制AGC進行細(xì)微的增益控制，可以擴展分級控制AGC的增益控制時間間隔，故能不受瞬態(tài)影響障礙的影響。此外，在由分級控制AGC改變增益時，通過與模擬控制AGC聯(lián)動地進行控制，就能進行控制不使發(fā)生急劇的增益變動。
權(quán)利要求
1.一種將接收的高頻信號變頻為基帶信號進行處理的接收裝置，它具有可使增益連續(xù)變化的模擬控制AGC(8，9)；與此模擬控制AGC連接，使增益分級切換的分級控制AGC(13，14)，由上述模擬控制AGC與上述分級控制AGC的一方進行上述基帶信號的增益控制，進而由此模擬控制AGC與分級控制AGC的另一方對該進行了增益控制的信號進行增益控制。
2.權(quán)利要求1所述的接收裝置，其中還設(shè)有在該分級控制AGC的增益切換時將與此增益變化幅度相對應(yīng)的偏置信號進行存儲的存儲部；從該存儲部讀出該偏置信號(SO)，在與該分級控制AGC的增益切換時刻基本上同時或比其更早的時刻，根據(jù)該偏置信號對控制模擬控制AGC增益的信號(G3)進行控制的控制部。
3.權(quán)利要求1或2所述的接收裝置，其中還設(shè)有使接收的上述高頻信號放大，使增益分級切換的放大器(3)；將此放大器(3)的高頻信號變頻為上述基帶信號的變頻器(4，5)，由第一接收電平(RL1)進行上述分級控制AGC的增益切換，由比此第一接收電平高的第二接收電平(RL2)進行該放大器的增益切換。
4.權(quán)利要求1或2所述的接收裝置，其中還設(shè)有使接收的上述高頻信號放大，使增益分級切換的放大器(3)；將此放大器(3)的高頻信號變頻為上述基帶信號的變頻器(4，5)；在接收電平增加時由第一接收電平(RL1)進行上述分級控制AGC的增益切換，在接收電平降低時，由不同于此第一接收電平(RL1)的第二接收電平(RL1′)進行上述分級控制AGC的增益切換；在接收電平增加時，由第三接收電平(RL2)進行該放大器的增益切換，當(dāng)接收電平降低時由不同于此第三接收電平(RL2)的第四接收電平(R2′)進行該放大器的增益切換，上述第一接收電平(RL1)與第二接收電平(RL1′)分別小于上述第三接收電平(RL2)與第四接收電平(RL2′)。
5.一種將接收的高頻信號變頻為基帶信號處理的接收信號處理方法，它包括下述各步驟之一(a)使該基帶信號與接收的信號的電平對應(yīng)進行分級增益控制，還使該進行了增益控制的信號與接收的信號的電平相對應(yīng)，作連續(xù)的增益控制；(b)將該基帶信號與接收的信號的電平對應(yīng)，連續(xù)地進行增益控制，還使該進行了增益控制的信號與接收的信號的電平相對應(yīng)，作分級增益控制。
6.一種將接收的高頻信號變頻為基帶信號進行處理的接收信號處理方法，它包括下述步驟應(yīng)用增益連續(xù)可變的模擬控制AGC與增益分級切換的分級控制AGC兩者中的一方進行上述基帶信號的增益控制，進行應(yīng)用上述模擬控制AGC與上述分級控制AGC兩者中的另一方對上述進行了增益控制的信號進行增益控制。
7.權(quán)利要求6所述的接收信號處理方法，其中還包括在與上述分級控制AGC的增益切換時刻基本同時或較此增益切換時刻為早的時刻，將控制此模擬控制AGC的增益的信號(G3)，根據(jù)與此分級控制AGC的增益切換時的增益變化幅度相對應(yīng)的偏置信號進行控制的步驟。
8.權(quán)利要求6或7所述的接收信號處理方法，它還包括將接收的上述高頻信號通過其增益被分級切換的放大器(3)進行放大的步驟，其中由第一接收電平(RL1)進行上述分級控制AGC的增益切換，由比上述第一接收電平高的第二接收電平(RL2)進行上述放大器的增益切換。
9.權(quán)利要求6或7所述的接收信號處理方法，它還包括將接收的上述高頻信號通過其增益被分級切換的放大器(3)進行放大的步驟，其中在接收電平增加時由第一接收電平(RL1)進行上述分級控制AGC的增益切換，在接收電平降低時，由不同于此第一接收電平(RL1)的第二接收電平(RL1′)進行上述分級控制AGC的增益切換；在接收電平增加時，由第三接收電平(RL2)進行該放大器的增益切換，而當(dāng)接收電平降低時由不同于此第三接收電平(RL2)的第四接收電平(RL2′)進行該放大器的增益切換。上述第一接收電平(RL1)與第二接收電平(RL1′)分別小于上述第三接收電平(RL2)與第四接收電平(RL2′)。
全文摘要
本發(fā)明提供采用模擬控制AGC與分級控制AGC的接收裝置與增益控制方法。其中應(yīng)用增益連續(xù)可變的模擬控制AGC與增益分級切換的分級控制的AGC兩者中的一種進行基帶信號的增益控制，對于已被進行增益控制的信號，還應(yīng)用此模擬控制AGC與分級控制AGC兩者中的另一種進行增益控制。
文檔編號H03G3/04GK1496014SQ0314764
公開日2004年5月12日 申請日期2003年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月15日
發(fā)明者山本昭夫, 五十嵐豐, 生田功, 豐 申請人:株式會社日立制作所