增益放大器的增益调整方法与装置与流程
本发明实施例涉及增益控制技术，尤其涉及一种增益放大器的增益调整方法与装置。
背景技术：
在调幅接收机接收电台信号时，由于各发射台功率有大有小，发射台离接收机的距离远近不一，无线电波传播过程中的多径效应和衰落等原因，使接收天线上感生的有用信号强度相差非常悬殊，而且往往有很大的起伏变化，有可能在接收微弱信号时造成某些电路(例如检波器)不能正常工作而丢失信号，而在接收强信号时造成放大电路的阻塞(非线性失真)。为此在接收设备中几乎无例外的都必须采用(automaticgaincontrol，自动增益控制)agc电路，用来压缩有用信号强度的变化范围。
现有的自动增益控制电路包括增益放大器、agc检波器和一系列滤波器组成。在实际使用时，当输入的信号较大时，agc检波器输出给放大器的信号变大，使得放大器的增益减少，以降低输出信号的信号强度。当输入的信号较小时，agc检波器输出给放大器的信号变小，使得放大器的增益增大，以增大输出信号的信号强度，进而使得不同强度的输入信号对应的输出信号保持稳定。
现有的agc电路是一个标准的反馈环路，整个系统是一个连续跟踪过程，而且是渐进调节的，为了保证足够的稳定和抑制噪音能力，环路的低带宽特性也决定了整个跟踪并稳定的过程较慢。由此可知，现有的agc不适用于有些通讯领域，比如ble(bluetoothlowenergy，蓝牙低能耗)数据传输中，由于前导码(前导码是位于数据包起始处的一组bit组，接收者可以据此同步并准备接收实际的数据)很短，在前导码的这段时间内还未完成agc的调节，进而造成信号变化，影响接收性能的问题。
技术实现要素：
本发明实施例提供一种增益放大器的增益调整方法与装置，用于解决现有的agc收敛速度慢的问题。
第一方面，本发明实施例提供一种增益放大器的增益调整方法，包括：
若利用初始增益输出的信号功率大于预设功率区间的上限值，则将增益放大器的最小增益作为目标增益；若所述信号功率小于预设功率区间的下限值，则将增益放大器的最大增益作为目标增益；
从增益映射表中查找与增益变化量为目标增益和初始增益之差所对应的功率调整系数；
若所述信号功率与所述功率调整系数的乘积在预设功率区间内，则从增益映射表中查找与功率调整系数为所述乘积和目标功率之比所对应的增益变化量；所述目标功率为预设功率区间的子区间中的任一功率；
将增益放大器的当前增益调整为初始增益与所述增益变化量的和。
在第一方面的一种可能实现方式中，，所述预设功率区间为与所述增益放大器的输出端连接的功能模块的采样电压区间所对应的功率区间，所述子区间为所述功能模块的期望采样电压区间所对应的功率区间。
在第一方面的另一种可能实现方式中，所述方法还包括：
若所述乘积不在所述预设功率区间内，则将所述增益放大器的最小增益和最大增益的平均值作为目标增益，并从所述增益映射表中重新查找与增益变化量为目标增益和初始增益之差所对应的功率调整系数。
在第一方面的另一种可能实现方式中，若所述信号功率在所述子区间内，则对所述增益放大器的初始增益不做调整；
若所述信号功率不在所述子区间内，且所述信号功率属于所述预设功率区间，则从增益映射表中查找与功率调整系数为所述信号功率和目标功率之比所对应的增益变化量。
在第一方面的另一种可能实现方式中，所述增益映射表中相邻两个增益变化量之间的差值为3db。
在第一方面的另一种可能实现方式中，所述若利用初始增益输出的信号功率大于预设功率区间的上限值，则将增益放大器的最小增益作为目标增益，具体包括：
若所述信号功率大于所述预设功率区间的上限值，则判断所述初始增益是否为所述增益放大器的最小增益；
若否，则将所述增益放大器的最小增益作为所述目标增益；
所述若所述信号功率小于预设功率区间的下限值，则将增益放大器的最大增益作为目标增益，具体包括：
若所述信号功率小于所述预设功率区间的下限值，则判断所述初始增益是否为所述增益放大器的最大增益；
若否，则将所述增益放大器的最大增益作为所述目标增益。
在第一方面的另一种可能实现方式中，所述信号功率为所述增益放大器在单位时长内利用初始增益输出的功率的平均值。
第二方面，本发明实施例提供一种增益放大器的增益调整装置，包括：
目标增益确定模块，用于在利用初始增益输出的信号功率大于预设功率区间的上限值时，将增益放大器的最小增益作为目标增益；以及在所述信号功率小于预设功率区间的下限值时，将增益放大器的最大增益作为目标增益；
功率调整系数查找模块，用于从增益映射表中查找与增益变化量为目标增益和初始增益之差所对应的功率调整系数；
增益变化量查找模块，用于在所述信号功率与所述功率调整系数的乘积在预设功率区间内时，从增益映射表中查找与功率调整系数为所述乘积和目标功率之比所对应的增益变化量；所述目标功率为预设功率区间的子区间中的任一功率；
增益调整模块，用于将增益放大器的当前增益调整为初始增益与所述增益变化量的和。
在第二方面的一种可能实现方式中，所述预设功率区间为与所述增益放大器的输出端连接的功能模块的采样电压区间所对应的功率区间，所述子区间为所述功能模块的期望采样电压区间所对应的功率区间。
在第二方面的另一种可能实现方式中，所述增益变化量查找模块，还用于在所述乘积不在所述预设功率区间内时，将所述增益放大器的最小增益和最大增益的平均值作为目标增益，并调用所述功率调整系数查找模块。
在第二方面的另一种可能实现方式中，所述增益调整模块，还用于在所述信号功率在所述子区间内，则对所述增益放大器的初始增益不做调整；
所述增益变化量查找模块，还用于在所述信号功率不在所述子区间内，且所述信号功率属于所述预设功率区间时，从增益映射表中查找与功率调整系数为所述信号功率和目标功率之比所对应的增益变化量。
在第二方面的另一种可能实现方式中，所述增益映射表中相邻两个增益变化量之间的差值为3db。
在第二方面的另一种可能实现方式中，所述目标增益确定模块包括判断单元和确定单元，具体包括：
所述判断单元，用于在所述信号功率大于所述预设功率区间的上限值时，判断所述初始增益是否为所述增益放大器的最小增益；
所述确定模块，用于在所述判断模块判断所述初始增益不是所述增益放大器的最小增益时，将所述增益放大器的最小增益作为所述目标增益；
所述判断单元，还用于在所述信号功率小于所述预设功率区间的下限值，则判断所述初始增益是否为所述增益放大器的最大增益；
所述确定模块，用于在所述判断模块判断所述初始增益不是所述增益放大器的最大增益，将所述增益放大器的最大增益作为所述目标增益。
在第二方面的另一种可能实现方式中，所述信号功率为所述增益放大器在单位时长内利用初始增益输出的功率的平均值。
本发明实施例提供的增益放大器的增益调整方法与装置，首先获取增益放大器在初始增益下输出的信号功率，若该信号功率大于预设功率区间的上限值，则将增益放大器的最小增益作为目标增益，若该信号功率小于预设功率区间的下限值，则将增益放大器的最大增益作为目标增益，并从增益映射表中查找与增益变化量为上述目标增益和初始增益之差所对应的功率调整系数。接着，获取该信号功率与功率调整系数的乘积，并在该乘积在预设功率区间内时，从增益映射表中查找与功率调整系数为乘积和目标功率之比所对应的增益变化量，以使增益放大器的当前增益调整为初始增益与所述增益变化量的和。本实施例的方法，通过有限次的试探快速地确定了增益放大器的增益变化量，进而解决了现有的agc模块收敛速度慢的问题，从而提高了信号的接收可靠性和稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的增益放大器的增益调整方法实施例一的流程示意图；
图1a为本发明提供的增益放大器的增益调整方法的应用场景图；
图2为本发明提供的增益放大器的增益调整方法实施例二的流程示意图；
图3为本发明提供的增益放大器的增益调整方法实施例三的流程示意图；
图4为本发明提供的增益调整装置实施例一的结构示意图；
图5为本发明提供的增益调整装置实施例二的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在实际应用中，有时需要在很短的时间内完成增益控制，使得adc等功能模块可以采样到合适幅度和最大信噪比的信号，这时就需要一个可以快速收敛的agc，确保在数据接收过程中不会因为agc还未稳定，造成信号变化，影响接收性能的问题。但是现有的agc收敛速度慢，无法满足上述要求，本发明实施例提供的增益放大器的增益调整方法，通过有限次的试探快速地确定了增益放大器的增益变化量，进而解决了agc收敛速度慢的问题。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
图1为本发明提供的增益放大器的增益调整方法实施例一的流程示意图。本实施例的执行主体是增益调整装置，该增益调整装置可以是处理器的一部分，也可以是单独的装置。本实施例涉及的是增益调整装置快速调整增益放大器增益的具体过程。如图1所示，本实施例的方法可以包括：
s101、若利用初始增益输出的信号功率大于预设功率区间的上限值，则将增益放大器的最小增益作为目标增益；若所述信号功率小于预设功率区间的下限值，则将增益放大器的最大增益作为目标增益。
需要说明的是，不同类型的增益放大器对应的增益范围不同，当增益放大器选定后，该增益放大器的增益范围也确定。
具体的，当前采样时刻对应的增益放大器的增益为初始增益，输入增益放大器的初始信号在该初始增益的作用下信号强度发生改变，强度改变后的信号从增益放大器的输出端输出。增益调整装置获取当前时刻增益放大器输出端输出的信号功率。
由于增益放大器输出的信号为模拟信号，因此，上述信号功率可以是模拟信号的功率，也可以是经过转换后的数字信号的功率，其中信号功率的计算方法为现有技术，在此不再赘述。
上述增益放大器输出的信号可以是一路信号，也可以是两路信号，例如i信号和q信号(其中，i信号和q信号为数字通讯系统中常用的两路标准正交信号)。可选的，增益放大器输出的信号还可以是其他形式的信号，本实施例对此不做限制。
当增益放大器输出的信号为i信号和q信号时，则该两路信号的第一功率可以根据公式ps＝i·i+q·q获得。
可选的，为了提高获得信号功率的准确性，本实施例的信号功率可以为所述增益放大器在单位时长内利用初始增益输出的功率的平均值。例如，采样频率为2s，单位时长为10s，则在单位时长内包括5个采样点，将增益放大器利用初始增益在这5个采样点上输出的功率的平均值作为所述信号功率。
为了实现对增益放大器增益的快速调整，增益调整装置将获得的信号功率与预设功率区间的边界值进行比较，判断该信号功率是否位于预设功率区间内。若确定信号功率大于预设功率区间的上限值，则将增益放大器的最小增益作为目标增益，若确定信号功率小于预设功率区间的下限值，则将增益放大器的最大增益作为目标增益。以使增益调整装置利用该目标增益对信号功率进行调整。
在本实施例的一种可能的实现方式中，上述s101中的若信号功率大于预设功率区间的上限值，则将增益放大器的最小增益作为目标增益的具体可以是：若所述信号功率大于所述预设功率区间的上限值，则判断所述初始增益是否为所述增益放大器的最小增益，若否，则将所述增益放大器的最小增益作为所述目标增益。
具体的，增益调整装置确定信号功率大于预设功率区间的上限值后，还需要确定此时增益放大器的初始增益是否为增益放大器的最小增益，若否，则将增益放大器的最小增益作为目标增益。若确定此时增益放大器的初始增益为增益放大器的最小增益，则说明此时增益放大器的增益已经调整到最小，但是输出的信号依然超出了后续功能模块的接收范围，此种情况不属于本实施例的考虑范围。
上述s101中的若所述信号功率小于预设功率区间的下限值，则将增益放大器的最大增益作为目标增益具体可以是：若所述信号功率小于所述预设功率区间的下限值，则判断所述初始增益是否为所述增益放大器的最大增益，若否，则将所述增益放大器的最大增益作为所述目标增益。
具体的，增益调整装置确定信号功率小于预设功率区间的下限值时，还需要确定此时增益放大器的初始增益是否为增益放大器的最大增益，若否，则将增益放大器的最大增益作为目标增益。若判断此时增益放大器的初始增益为增益放大器的最大增益时，说明增益放大器的增益已经调整到最大，但是输出的信号依然超出了后续功能模块的接收范围，此种情况不属于本实施例的考虑范围。
s102、从增益映射表中查找与增益变化量为目标增益和初始增益之差所对应的功率调整系数。
本实施例的增益映射表保存有增益变化量与功率调整系数之间的对应关系。其中功率调整系数为功率放大或者缩小的倍数。例如，根据s101获得的目标增益与增益放大器的初始增益的差，即二者的增益变化量为3db时，从增益映射表中查找到3db对应的功率调整系数为2；增益变化量为-3db时，从增益映射表中查找到-3db对应的功率调整系数为1/2；增益变化量为6db时，从增益映射表中查找到6db对应的功率调整系数为4；增益变化量为-6db时，从增益映射表中查找到-6db对应的功率调整系数为1/4。
可选地，增益映射表中的增益变化量为(3*n)db，其中，n为大于等于2的整数。
s103、若所述信号功率与所述功率调整系数的乘积在预设功率区间内，则从增益映射表中查找与功率调整系数为所述乘积和目标功率之比所对应的增益变化量；所述目标功率为预设功率区间的子区间中的任一功率。
s104、将增益放大器的当前增益调整为初始增益与所述增益变化量的和。
具体的，增益调整装置使用上述获得的功率调整系数来调整信号功率，即计算信号功率与功率调整系数的乘积，并判断该乘积是否在上述预设功率区间内。如果该乘积在预设功率区间内，则说明对信号功率的调整成功。
本实施例中从上述预设功率区间的子区间中确定一个目标功率，计算上述获得的乘积与该目标功率的比值，该比值即为功率调整系数。接着，从增益映射表中获得该比值(即功率调整系数)对应的增益变化量。将增益放大器的当前增益调整为初始增益与该增益变化量的和，进而实现对增益放大器增益的快速调整。
本发明实施例提供的增益放大器的增益调整方法，首先获取增益放大器在初始增益下输出的信号功率，若该信号功率大于预设功率区间的上限值，则将增益放大器的最小增益作为目标增益，若该信号功率小于预设功率区间的下限值，则将增益放大器的最大增益作为目标增益，并从增益映射表中查找与增益变化量为上述目标增益和初始增益之差所对应的功率调整系数。接着，获取该信号功率与功率调整系数的乘积，并在该乘积在预设功率区间内时，从增益映射表中查找与功率调整系数为乘积和目标功率之比所对应的增益变化量，以使增益放大器的当前增益调整为初始增益与所述增益变化量的和。本实施例的方法，通过有限次的试探快速地确定了增益放大器的增益变化量，进而解决了现有的agc模块收敛速度慢的问题，从而提高了信号的接收可靠性和稳定性。
在本发明实施例的一种可能实现方式中，图1a为本发明提供的增益放大器的增益调整方法的应用场景图。如图1a所示，增益放大器分别与增益调整装置和功能模块连接，该功能模块可以是adc(analog-to-digitalconverter，模数转换器)或者agc检波模块等。增益放大器用于对输入的信号进行放大或者缩小，增益调整装置位于增益放大器的反馈支路上。
在图1a所示的应用场景，则上述预设功率区间为与所述增益放大器的输出端连接的功能模块的采样电压区间所对应的功率区间，所述子区间为所述功能模块的期望采样电压区间所对应的功率区间。
假设与增益放大器连接的功能模块为adc，则该预设功率区间为adc的采样电压区间对应的功率区间，由于adc型号不同，因此其对应的功率区间也不同，对应的子区间也不相同。
当增益放大器输出的信号功率不在预设功率区间内，则说明增益放大器输出的信号无法被后续的功能模块采集到或者无法被功能模块完整采集到，进而影响信号的接收效果。因此，需要对增益放大器的增益进行调整，使得增益放大器输出的信号落在功能模块的接收范围内。进一步的，为了提高功能模块对增益放大器输出的信号的接收效果，则需要使得增益放大器输出的信号功率落在功能模块的期望采样电压对应的子区间内，进而实现信号的高效接收。
图2为本发明提供的增益放大器的增益调整方法实施例二的流程示意图。在上述实施例的基础上，如图2所示，本实施例的方法可以包括：
s201、若利用初始增益输出的信号功率大于预设功率区间的上限值，则将增益放大器的最小增益作为目标增益；若所述信号功率小于预设功率区间的下限值，则将增益放大器的最大增益作为目标增益。
s202、从增益映射表中查找与增益变化量为目标增益和初始增益之差所对应的功率调整系数。
s203、判断所述信号功率与所述功率调整系数的乘积是否在所述预设功率区间内。
若在，则执行s204-s205的步骤，若否则执行s206的步骤。
s204、从增益映射表中查找与功率调整系数为所述乘积和目标功率之比所对应的增益变化量。
s205、将增益放大器的当前增益调整为初始增益与所述增益变化量的和。
s206、将所述增益放大器的最小增益和最大增益的平均值作为目标增益，并返回步骤s202。
具体的，增益调整装置使用上述s202获得的功率调整系数与信号功率作乘积，获得的乘积不在预设功率区间，则说明根据上述s201确定的目标增益不准确。例如，s201将增益放大器的最小增益作为目标增益，根据该最小增益确定的乘积又超过了预设功率区间的下限值，说明目标增益设置的太小。这样，可以将增益放大器的最小增益和最大增益的平均值作为目标增益，并从增益映射表中重新查找与增益变化量为目标增益和初始增益之差所对应的功率调整系数。接着执行上述s203的步骤，确定乘积在预设功率区间内时执行s204和s205的步骤。
例如，预设功率区间为[10mw，160mw]，信号功率为8mw，增益放大器的初始增益为-3db，增益放大器的增益可调节范围为[-12db，12db]。根据上述s201的方法将目标增益确定为12db，增益变化量为15db。从增益映射
表中查找到增益变化量15db对应的功率调整系数为
图3为本发明提供的增益放大器的增益调整方法实施例三的流程示意图。在上述实施例的基础上，如图3所示，本实施例的方法可以包括：
s301、判断信号功率是否在所述子区间内。
若是，则执行s302的步骤，若否，则执行s303和s304的步骤。
s302、对所述增益放大器的初始增益不做调整。
即增益放大器确定信号功率在功能模块的子区间内，说明此时增益放大器输出的信号可以被功能模块很好的接收到，不需要再对当前时刻增益放大器的初始增益进行调整。
s303、若所述信号功率属于所述预设功率区间，则从增益映射表中查找与功率调整系数为所述信号功率和目标功率之比所对应的增益变化量。
s304、将增益放大器的当前增益调整为初始增益与所述增益变化量的和。
此时，当增益放大器输出的信号功率不在子区间内，但在预设功率区间内，说明此时增益放大器输出的信号功率不在功能模块的期望采样电压区间对应的功率区间内，因此，对此时的信号功率进行一次调整，调整到子区间内即可。
具体的，增益调整装置获取信号功率和目标功率之比，并将该比值作为功率调整系数，从增益映射表中获取该功率调整系数对应的增益变化量。接着执行s304的步骤，即将增益放大器的当前增益调整为初始增益与该增益变化量的和。
本发明实施例提供的增益放大器的增益调整方法，通过对信号功率与功率调整系数的乘积不在预设功率区间的情况，以及信号功率在子区间内或者信号功率不在子区间内但在预设功率区间内的情况分别进行分析，进而实现在不同情况下对增益放大器增益变换值的快速确定，从而扩大了本实施例方法的使用范围。
图4为本发明提供的增益放大器的增益调整装置实施例一的结构示意图。该增益调整装置可以通过软件、硬件或者软硬结合的方式实现，可以成为处理器的部分或者全部。如图4所示，本实施例的增益调整装置可以包括：
目标增益确定模块10，用于在利用初始增益输出的信号功率大于预设功率区间的上限值时，将增益放大器的最小增益作为目标增益；以及在所述信号功率小于预设功率区间的下限值时，将增益放大器的最大增益作为目标增益。
功率调整系数查找模块20，用于从增益映射表中查找与增益变化量为目标增益和初始增益之差所对应的功率调整系数。
增益变化量查找模块30，用于在所述信号功率与所述功率调整系数的乘积在预设功率区间内时，从增益映射表中查找与功率调整系数为所述乘积和目标功率之比所对应的增益变化量；所述目标功率为预设功率区间的子区间中的任一功率。
增益调整模块40，用于将增益放大器的当前增益调整为初始增益与所述增益变化量的和。
本实施例的增益放大器的增益调整装置，可以用于执行上述所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
在本发明实施例的一种可能的实现方式中，上述预设功率区间为与所述增益放大器的输出端连接的功能模块的采样电压区间所对应的功率区间，所述子区间为所述功能模块的期望采样电压区间所对应的功率区间。
增益变化量查找模块30，还用于在所述乘积不在所述预设功率区间内时，将所述增益放大器的最小增益和最大增益的平均值作为目标增益，并调用功率调整系数查找模块20。
在本发明实施例的另一种可能的实现方式中，上述增益调整模块40，还用于在所述信号功率在所述子区间内，则对所述增益放大器的初始增益不做调整。
增益变化量查找模块30，还用于在所述信号功率不在所述子区间内，且所述信号功率属于所述预设功率区间时，从增益映射表中查找与功率调整系数为所述信号功率和目标功率之比所对应的增益变化量。
可选的，上述增益映射表中相邻两个增益变化量之间的差值为3db。
本实施例的增益放大器的增益调整装置，可以用于执行上述所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
图5为本发明提供的增益放大器的增益调整装置实施例二的结构示意图。在上述实施例的基础上，本实施例的目标增益确定模块10包括判断单元101和确定单元102：
判断单元101，用于在所述信号功率大于所述预设功率区间的上限值时，判断所述初始增益是否为所述增益放大器的最小增益。
确定单元102，用于在判断单元101判断所述初始增益不是所述增益放大器的最小增益时，将所述增益放大器的最小增益作为所述目标增益。
判断单元101，还用于在所述信号功率小于所述预设功率区间的下限值，则判断所述初始增益是否为所述增益放大器的最大增益。
确定单元102，用于在判断单元101判断所述初始增益不是所述增益放大器的最大增益时，将所述增益放大器的最大增益作为所述目标增益。
可选的，上述信号功率为所述增益放大器在单位时长内利用初始增益输出的功率的平均值。
本实施例的增益放大器的增益调整装置，可以用于执行上述所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
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