专利名称：具有双重讯号强度指示干扰检测的自动增益控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种调谐器及其增益调整方法。
背景技术：
由于正交频分多工(or thogonal frequency division multiplexing, OFDM)调制技术可用于数字视讯广播系统中以进行高频谱效率传输，且OFDM调制技术基于多载波调制而对于多重路径反射效应具备有效的处理能力，故近年来在数字视讯广播应用发展上成为热门技术。诸如无线数字视讯广播(Digital Video Broadcasting Terrestrial, DVB-T)、综合月艮务数字广播(Integrated Service Digital Broadcasting Terrestrial, ISDB-T)及中国移动多媒体广播(China Mobile Multimedia Broadcasting,CMMB)等各种系统均使用OFDM传输技术。为了提供令人满意的视讯品质，各种数字视讯系统均对邻近通道干扰抑制 (adjacent channel interference rejection)与敏感度(sensitivity)有严格的要求。为了符合严格要求，射频接收器必须要有良好的噪声指数(noise figure)、三阶载点 (third-order intercept point，IIP3)与 IdB 压缩点(1-dB compression point，PldB)。 然而，上述相关于射频前端电路(例如低噪声放大器)增益值的质量指标之间是具有权衡性(trade-off)的。例如，当增益增强时，噪声指数改善但操作线性(IIP3及PldB)变差， 反之亦然。因此，自动增益控制机制被提出以适当地调整射频前端电路的增益。美国专利号US 7242915B2提出一种在射频接收器内基于时间的低噪声放大器增益调整，如图1所示。低噪声放大器增益调整电路利用不具真实数据的护卫区间执行增益调整机制。然而，上述方法也许适用于如没有强烈邻近通道干扰的全球移动通讯系统 (GSM)，但如此在数据帧中没有执行任何增益调整的方式并不适用于具有强烈邻近通道干扰且讯号功率可能迅速变化的数字电视系统。此外，由于混频器可能已过滤远处的干扰，因此耦接在混频器之后的讯号强度指示器RSSI_A并不能正确的呈现出干扰的影像，无法适当地调整低噪声放大器的增益。
发明内容
本发明是有关于一种调谐器及其增益调整方法，藉由检测目标讯号及无用噪声的功率以自动优化调谐器的增益设定。根据本发明的第一方面，提出一种调谐器，包括一低噪声放大器、一第一讯号强度指示器、一混频器、一中频滤波器、一第二讯号强度指示器以及一调整单元。低噪声放大器用以放大一射频讯号。第一讯号强度指示器用以检测放大后的射频讯号的讯号强度指示而得到一第一讯号强度电压。混频器耦接至低噪声放大器并用以依据一本地振荡频率将放大后的射频讯号降频为一第一中频讯号。中频滤波器耦接至混频器并用以对第一中频讯号进行滤波以得到一第二中频讯号。第二讯号强度指示器用以检测第二中频讯号的讯号强度指示而得到一第二讯号强度电压。调整单元用以依据第一讯号强度电压及第二讯号强度电压
4调整低噪声放大器的增益。根据本发明的第二方面，提出一种调谐器的增益调整方法，调谐器包括一低噪声放大器、一第一讯号强度指示器、一混频器、一中频滤波器、一第二讯号强度指示器以及一调整单元，混频器耦接至低噪声放大器，中频滤波器耦接至混频器。增益调整方法包括下列步骤。利用低噪声放大器放大一射频讯号。利用第一讯号强度指示器检测放大后的射频讯号的讯号强度指示而得到一第一讯号强度电压。利用混频器依据一本地振荡频率将放大后的射频讯号降频为一第一中频讯号。利用中频滤波器对第一中频讯号进行滤波以得到一第二中频讯号。利用第二讯号强度指示器检测第二中频讯号的讯号强度指示而得到一第二讯号强度电压。利用调整单元依据第一讯号强度电压及第二讯号强度电压调整低噪声放大器的增益。为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举一实施例，并结合附图详细说明如下。
图1示出了传统的在射频接收器内基于时间的低噪声放大器增益调整。图2示出了依照一实施例的调谐器的功能方块图。图3示出了依照一实施例的调谐器的电路图。图4及图5示出了依照一实施例的调谐器的增益调整过程的流程图。图6示出了依照一实施例的调谐器的增益调整方法的流程图。附图符号说明200、300:调谐器210、310 低噪声放大器220、320 第一讯号强度指示器230、330 混频器对0、；340 中频滤波器250,350 第二讯号强度指示器洸0、360:调整单元362:第一比较器364:第二比较器366 第三比较器368:第四比较器370 第一反相器372: SR 触发器374 第一多工器376 第二多工器378:第五比较器380:第六比较器382 第二反相器384:与门
386 或门388:或非门390 计数器
具体实施例方式本发明所提出的调谐器及其增益调整方法，藉由多个讯号强度指示器分别检测目标讯号及无用噪声的功率，故得以适当地自动优化调谐器的增益设足。请参照图2，其示出了依照一实施例的调谐器的功能方块图。图2中的调谐器 200实质上为射频接收器的前端电路，其包括一低噪声放大器(low noise amplifier, LNA) 210、一第一讯号强度指示器(received signal strength indicator，RSSI) 220、一混频器230、一中频滤波器MO、一第二讯号强度指示器250以及一调整单元沈0。低噪声放大器210接收并放大一射频讯号，此射频讯号可能包括目标讯号及无用噪声。第一讯号强度指示器220检测放大后的射频讯号的讯号强度指示并转换得到一第一讯号强度电压Vb，其中在节点B的放大后的射频讯号的讯号强度指示可能包括目标讯号及无用噪声的功率。混频器230耦接至低噪声放大器210并依据一本地振荡频率LO将放大后的射频讯号降频为一第一中频讯号。中频滤波器240耦接至混频器230并对第一中频讯号进行滤波以得到一第二中频讯号。第二讯号强度指示器250检测第二中频讯号的讯号强度指示并转换得到一第二讯号强度电压V。。由于理论上无用噪声会被中频滤波器240过滤掉，故在节点C的第二中频讯号的讯号强度指示应只包括目标讯号的功率。调整单元250依据第一讯号强度电压Vb及第二讯号强度电压V。的信息调整低噪声放大器210的增益。请参照图3，其示出了依照一实施例的调谐器的电路图。图3中，调谐器300的元件组成相似于调谐器200，其包括一低噪声放大器310、一第一讯号强度指示器320、一混频器 330、一中频滤波器；340、一第二讯号强度指示器350以及一调整单元360。调整单元360包括一第一比较器362、一第二比较器364、一第三比较器366、一第四比较器368、一第一反相器370、一 SR触发器372、一第一多工器374、一第二多工器376、一第五比较器378、一第六比较器380、一第二反相器382、一与门384、一或门386、一或非门388以及一计数器390。第一比较器362比较第一讯号强度电压Vb与一第二阈值Vtt。第二比较器364比较第一讯号强度电压Vb与一第一阈值Vhl。第三比较器366比较第一讯号强度电压Vb与一第四阈值\。第四比较器368比较第一讯号强度电压Vb与一第三阈值力。第一反相器370 耦接至第四比较器368的输出端。SR触发器372的第一输入端耦接至第三比较器366的输出端，SR触发器372的第二输入端耦接至第一反相器370的输出端，SR触发器372的输出端输出一模式选择讯号MSS。第一多工器374与第二多工器376依据模式选择讯号MSS输出第一组参考值(Vhs， Vls)或第二组参考值(VmVli)。第五比较器378与第六比较器380比较第二讯号强度电压 Vc与第一组参考值(Vhs，Vls)或第二组参考值(Vhi，Vli)。第二反相器382耦接至第二比较器364的输出端。与门384的第一输入端耦接至第二反相器382的输出端，与门384的第二输入端耦接至第六比较器380的输出端。或门386的第一输入端耦接至第一比较器362的输出端，或门386的第二输入端耦接至第五比较器378的输出端。或非门388的第一输入端耦接至与门384的输出端，或
6非门388的第二输入端耦接至或门386的输出端。计数器390依据或门386及或非门388 的输出以调整低噪声放大器310的增益。请同时参考图3、图4及图5，图4及图5示出了依照一实施例的调谐器的增益调整过程的流程图。图4及图5所示的流程实质上在每一个时钟周期递归地发生。假定混频器330具有固定增益20dB，且中频滤波器340为零增益，但并不限于此，视使用者的需求而定。在某些时候，例如射频接收器位于基站附近，则射频接收器会遇到具有非常高功率水准的射频讯号。如此具非常高功率水准的射频讯号可能使得调谐器300饱和并破坏射频接收器的整体效能。因此，于步骤S400中，调整单元360依据第一讯号强度电压Vb是否高于第一阈值Vhl判断调谐器300是否进入一高功率模式，第一讯号强度电压Vb对应在节点B的放大后的射频讯号的讯号强度指示。若调谐器300进入高功率模式，调整单元360维持或降低低噪声放大器310的增益以使得调谐器300得以维持线性操作。于步骤S410中，调整单元360判断第一讯号强度电压Vb是否高于第二阈值Vhht5 当第一讯号强度电压Vb高于第一阈值Vhl且低于第二阈值Vhh时，与门384的输出为0，或非门388的输出Ho Id为1，计数器390维持低噪声放大器310的增益，故于步骤S420中，调谐器300处于一停止增益增加模式。当第一讯号强度电压Vb高于第二阈值Vhh时，或门386 的输出UD为1且或非门388的输出Hold为0，于步骤S430中，计数器390降低低噪声放大器310的增益。假定混频器330的IdB压缩点(PldB)为-IOdBm,则对应地在节点B的放大后的射频讯号的讯号强度指示达到-lOcffim后调谐器300会进入高功率模式。换句话说，高功率模式的操作由第一阈值Vhl (例如对应于节点B的功率为-lOcffim时为850. 2mV)及第二阈值V1J例如对应于节点B的功率为_7dBm时为890. 6mV)所主控。当第一讯号强度电压Vb低于第一阈值Vhl时，与门384的输出由第六比较器380所决定。若调谐器300未进入高功率模式，调整单元360依据第一讯号强度电压Vb检测调谐器300是处于一敏感度(sensitivity)模式或一干扰模式。于步骤S440中，调整单元 360判断第一讯号强度电压Vb是否高于第三阈值\。当第一讯号强度电压Vb低于第三阈值 V1,于步骤S450中，调谐器300处于敏感度模式。否则，于步骤S460中，调整单元360判断第一讯号强度电压Vb是否高于第四阈值Vh。当第一讯号强度电压Vb低于第四阈值Vh，于步骤S470中，调谐器300维持于先前的模式不变。当第一讯号强度电压Vb高于第四阈值Vh， 于步骤S480中，调谐器300进入干扰模式。之后，调整单元360依据第二讯号强度电压Vc调整低噪声放大器310的增益。由于在敏感度测试时，射频讯号的功率小且没有邻近通道干扰，只需要具有足够的噪声指数， 故低噪声放大器310的增益可以被设定为最大值。假定射频讯号只包括目标讯号而没有无用干扰，则可以得到如表1所示的低噪声放大器在敏感度模式下的增益表。由表1可以得知，当输入功率高于_82dBm，射频接收器在所有的增益码都可适当地接收射频讯号。表 1增益码LNA增益 (dB)节点A (dBm)节点B (dBm)节点C (dBm)敏感度 (dBm)028-85-57. 00-37. 00-82. 56028-84-56. 00-36. 00-82. 56028-83-55. 00-35. 00-82. 56028-82-54. 00-34. 00-82. 56028-81-53. 00-33. 00-82. 56028-80-52. 00-32. 00-82. 56028-79-51. 00-31. 00-82. 56028-78-50. 00-30. 00-82. 56028-77-49. 00-29. 00-82. 56127-76-49. 00-29. 00-82. 16226-75-49. 00-29. 00-81. 7权利要求
1.一种调谐器，包括一低噪声放大器，用以放大一射频讯号；一第一讯号强度指示器，用以检测放大后的该射频讯号的讯号强度指示而得到一第一讯号强度电压；一混频器，耦接至该低噪声放大器并用以依据一本地振荡频率将放大后的该射频讯号降频为一第一中频讯号；一中频滤波器，耦接至该混频器并用以对该第一中频讯号进行滤波以得到一第二中频讯号；一第二讯号强度指示器，用以检测该第二中频讯号的讯号强度指示而得到一第二讯号强度电压；以及一调整单元，用以依据该第一讯号强度电压及该第二讯号强度电压调整该低噪声放大器的增益。
2.如权利要求1所述的调谐器，其中当该调整单元判断该第一讯号强度电压高于一第一阈值且低于一第二阈值，该调谐器处于一高功率模式，且该调整单元依据该第一讯号强度电压维持或降低该低噪声放大器的增益以使得该调谐器线性操作。
3.如权利要求2所述的调谐器，其中当该调整单元判断该第一讯号强度电压高于该第二阈值，该调整单元依据该第一讯号强度电压降低该低噪声放大器的增益以使得该调谐器线性操作。
4.如权利要求2所述的调谐器，其中当该调整单元判断该第一讯号强度电压低于一第三阈值，该调谐器处于一敏感度模式，该调整单元依据该第二讯号强度电压及对应该敏感度模式的一第一组参考值调整该低噪声放大器的增益以使得该调谐器依较高增益设定最大化敏感度。
5.如权利要求4所述的调谐器，其中当该调整单元判断该第一讯号强度电压高于一第四阈值且低于该第一阈值，该调谐器处于一干扰模式，该调整单元依据该第二讯号强度电压及对应该干扰模式的一第二组参考值调整该低噪声放大器的增益以使得该调谐器依较低增益设定最大化线性度，该第四阈值低于该第一阈值。
6.如权利要求5所述的调谐器，其中该调整单元包括 一第一比较器，用以比较该第一讯号强度电压与该第二阈值； 一第二比较器，用以比较该第一讯号强度电压与该第一阈值； 一第三比较器，用以比较该第一讯号强度电压与该第四阈值； 一第四比较器，用以比较该第一讯号强度电压与该第三阈值； 一第一反相器，耦接至该第四比较器的输出端；一 SR触发器，该SR触发器的第一输入端耦接至该第三比较器的输出端，该SR触发器的第二输入端耦接至该第一反相器的输出端，该SR触发器的输出端输出一模式选择讯号； 一第一多工器与一第二多工器，用以依据该模式选择讯号输出该第一组参考值或该第二组参考值；一第五比较器与一第六比较器，用以比较该第二讯号强度电压与该第一组参考值或该第二组参考值；一第二反相器，耦接至该第二比较器的输出端；一与门，该与门的第一输入端耦接至该第二反相器的输出端，该与门的第二输入端耦接至该第六比较器的输出端；一或门，该或门的第一输入端耦接至该第一比较器的输出端，该或门的第二输入端耦接至该第五比较器的输出端；一或非门，该或非门的第一输入端耦接至该与门的输出端，该或非门的第二输入端耦接至该或门的输出端；以及一计数器，用以依据该或门及该或非门的输出以调整该低噪声放大器的增益。
7.一种调谐器的增益调整方法，该调谐器包括一低噪声放大器、一第一讯号强度指示器、一混频器、一中频滤波器、一第二讯号强度指示器以及一调整单元，该混频器耦接至该低噪声放大器，该中频滤波器耦接至该混频器，该增益调整方法包括利用该低噪声放大器放大一射频讯号；利用该第一讯号强度指示器检测放大后的该射频讯号的讯号强度指示而得到一第一讯号强度电压；利用该混频器依据一本地振荡频率将放大后的该射频讯号降频为一第一中频讯号；利用该中频滤波器对该第一中频讯号进行滤波以得到一第二中频讯号；利用该第二讯号强度指示器检测该第二中频讯号的讯号强度指示而得到一第二讯号强度电压；以及利用该调整单元依据该第一讯号强度电压及该第二讯号强度电压调整该低噪声放大器的增益。
8.如权利要求7所述的调谐器的增益调整方法，还包括当该调整单元判断该第一讯号强度电压高于一第一阈值且低于一第二阈值，该调谐器处于一高功率模式，利用该调整单元依据该第一讯号强度电压维持或降低该低噪声放大器的增益以使得该调谐器线性操作。
9.如权利要求8所述的调谐器的增益调整方法，还包括当该调整单元判断该第一讯号强度电压高于该第二阈值，利用该调整单元依据该第一讯号强度电压降低该低噪声放大器的增益以使得该调谐器线性操作。
10.如权利要求8所述的调谐器的增益调整方法，还包括当该调整单元判断该第一讯号强度电压低于一第三阈值，该调谐器处于一敏感度模式，利用该调整单元依据该第二讯号强度电压及对应该敏感度模式的一第一组参考值调整该低噪声放大器的增益以使得该调谐器依较高增益设定最大化敏感度。
11.如权利要求10所述的调谐器的增益调整方法，还包括当该调整单元判断该第一讯号强度电压高于一第四阈值且低于该第一阈值，该调谐器处于一干扰模式，利用该调整单元依据该第二讯号强度电压及对应该干扰模式的一第二组参考值调整该低噪声放大器的增益以使得该调谐器线性操作，该低噪声放大器在该干扰模式的增益低于该低噪声放大器在该敏感度模式的增益，该第四阈值低于该第一阈值。
全文摘要
一种具有双重讯号强度指示干扰检测的自动增益控制系统。一种调谐器，包括一低噪声放大器、一第一讯号强度指示器、一混频器、一中频滤波器、一第二讯号强度指示器以及一调整单元。低噪声放大器放大一射频讯号。第一讯号强度指示器检测放大后的射频讯号的讯号强度指示而得到一第一讯号强度电压。混频器依据一本地振荡频率将放大后的射频讯号降频为一第一中频讯号。中频滤波器耦接至混频器并对第一中频讯号进行滤波以得到一第二中频讯号。第二讯号强度指示器检测第二中频讯号的讯号强度指示而得到一第二讯号强度电压。调整单元依据第一讯号强度电压及第二讯号强度电压调整低噪声放大器的增益。
文档编号H04B17/00GK102404059SQ201110221658
公开日2012年4月4日 申请日期2011年8月4日 优先权日2010年8月4日
发明者强玮玲, 陈仲基 申请人:宏旸科技股份有限公司