专利名称：用于窄带接收机的多模式快速上升自动增益控制环路的制作方法
交叉引用这件申请涉及题为“用于稳定和保持直流偏置的方法和装置”的专利申请(档案号为CM02905JP01，发明人Tilley等)，其是审查中的题为“用于稳定直流偏置的方法和装置”专利申请的部分延续申请(申请号09/290,564，Tilley等在1999年4月13日提交)，并且还涉及题为“用于无线电接收机的直流偏置校正环路”的专利申请(档案号CM03101J，发明人Charles R.Ruelke)和同时提交的题为“可适用于多种要求的直流偏置校正”的专利申请(档案号CM03141J，发明人Ferrer等)，其已转让给摩托罗拉公司，结合在此作为参考。
对这些问题的一种解决方案在题为“用于窄带接收机的快速上升自动增益(AGC)环路”的专利(美国专利号5,742,899)中已说明，其专利的公开结合在此作为参考。在该专利中描述的装置在其预期的应用中运行良好，但是当前的通信市场已经要求具有所谓的多模式通信设备。多模式意味着通信设备能使用多于一种空中接口，例如AMPS(高级移动电话服务)、GSM(全球数字移动通信系统)等等，对于这些类型的空中接口，最好在放大级使用数字控制来控制AGC衰减。因此需要AGC控制来满足多模式通信设备的需求。
本发明既提供一模拟反馈AGC环路又提供一数字反馈AGC环路，其可交替地切换连接到正向发送路径的放大级。模拟反馈环路被用于控制在例如根据高级移动电话服务(AMPS)规范操作或根据集成数字无线电服务通信系统(由摩托罗拉公司生产并以iDEN的商标名出售)的操作的通信模式期间控制AGC操作。当模拟反馈AGC环路控制该放大级的操作时，在接收信号的同时动态地调整增益元件。相反，例如当根据全球数字移动通信系统(GSM)规范操作时可使用数字反馈AGC环路。在这种模式下，数字信号处理器(DSP)控制一可切换连接到该放大级的数模转换器(DAC)，在这种操作模式下，在非常短的时隙中接收信息，并且通过DSP在两个时隙之间调整AGC电平。
现在参考
图1，显示了根据本发明的多模式快速上升AGC电路100的方框图，其包括一模拟反馈AGC控制环路和一数字反馈AGC控制环路。该电路将要用在通信设备中，例如像无线移动电话。该电路包括一含有放大级102、下混频器104和低通滤波器106的正向发送路径。下混频器的输出是一原始基带信号105，其被低通滤波器滤波，以在输出端108提供一滤波后的基带信号。该正向发送路径的输出端108被抽样并用于控制AGC操作。该放大级从例如一个天线接收一输入信号110，并包括一增益元件112和最好包括一个用于驱动增益元件的驱动电路114。在优选实施例中，该驱动电路114对输入功率电平具有一线性斜率，这里该斜率被定义为在增益控制信号里每个放大器电压变化的衰减分贝(dB)。该斜率的数学表达式为dB/Volts。换句话说，在驱动电路的输入端116的电压的线性变化产生了在增益元件112衰减的dB数的线性变化。模拟反馈环路由模拟控制电路118和电平控制电路120组成。电平控制电路在线路121上接收一模拟反馈控制信号并使其稳定以将其传送到放大级102。该数字反馈环路包括一用于对正向发送路径的输出端进行抽样并将其转换成数字值的装置，还包括一用于处理该数字值的装置，二者一起并入到DSP电路122。DSP电路根据已知移动通信原理，处理正向发送路径的输出端的数字化抽样，并通过总线123将数字字提供给DAC 124。该DAC将数字字转换为一模拟电压电平以提供一数字反馈控制信号125。第一开关装置126被用于将模拟反馈控制信号或数字反馈控制信号交替地连接到放大级。在优选实施例中，第一开关装置是一电子开关装置，例如晶体管开关。而一个单刀双掷开关或一对单刀单掷开关将具有相同效果。
在优选实施例中，Blackburn等发明的美国专利5,742,899已经充分公开了模拟控制电路118和电平控制，其专利的公开通过在上面引用已经给出。在那里描述的电路在低通滤波器之前对空闲信道信号内容抽样，而在低通滤波器之后对工作的信道信号内容抽样，并提供快速下拉和超越恢复以及正常模式环路操作。
参考图2，示出了图1中多模式AGC电路的电平控制电路的详细方框图。特别是有一个预置电路装置200，其用于将模拟反馈控制信号电平设置为一已知值。在所示的现有技术中，可以使用已知基准电压204将线路121上的电平预置到最大电平，或其他固定的已知电平(如果需要)。这里本发明使用了一第二开关装置202，用于将预置电路装置交替地连接到DAC 124或基准电压204。以这种方式，DAC能被用于将模拟反馈控制信号电平预置为中间电平(如果需要)。当通信装置具有关于待接收信号的电平的光验信息时，例如当切换服务小区时，这是很容易发生的。和现有技术一样，来自DAC或电压基准的信号通过缓冲器206被缓冲，并通过开关208可切换地连接到模拟反馈控制线路121。当开关208闭合时，来自缓冲器206的电压将积分电容器210充电到通过第二开关装置202馈入到缓冲器的电压电平，即基准电压或DAC电压。如现有技术的说明一样，当模拟反馈环控制放大级的操作时，电流宿212可切换地连接到线路121以控制积分电容器中的电荷平衡。
在电路的操作方面，当通信设备操作在第一种通信模式时，将模拟反馈环路连接到放大级，当通信设备操作在第二种通信模式时，将数字反馈环路连接到放大级。例如，第一种通信模式的例子是通信设备工作在AMPS模式。而第二种通信设备的例子是通信设备工作在GSM模式。
现在参考图3，示出了用于操作图1-2中多模式AGC电路的流程图300。在开始阶段302，通信设备被加电并准备好以多个通信模式中的一个开始服务。存在多个通信模式，例如其包括AMPS、GSM、集成无线电服务如摩托罗拉的“iDEN”系统、根据IS-56和IS-136标准的数字蜂窝、码分多址(CDMA)和个人通信服务(PCS)。第一步(304)确定要使用的反馈模式，是模拟反馈控制还是数字反馈控制。关于要使用何种反馈路径的决定将由通信模式的空中接口的细节来确定，但是一般情况下，当需要动态控制时使用模拟反馈路径，而当该控制可以被周期性地调整时使用数字反馈。
假如已经确定需要数字反馈控制，如果通信设备处于第二种通信模式，则第一开关装置被用于在正向发送路径的输出端和放大级之间通过第一开关装置连接一数字反馈环路。这也包括在第一开关装置断开(306)模拟反馈路径。在这点上如果通信设备具有先验信息，其能把DAC预置到适当的电平，否则DSP将对正向发送路径的输出抽样(308)。如果DSP确定有必要改变DAC输出的预置值(310)，则其通过在DAC总线123上写入一新的数字字来调整该DAC(312)，其中该数字字对应于在放大级102的增益元件112的所需的衰减电平。当数字反馈环路是有效时，只要通信设备正在接收信息，则重复该过程。典型情况是，例如在GSM操作模式期间，数字反馈环路是有效的。GSM是一时分系统，即在一时隙序列期间接收信息，例如在时隙序列期间对特定的通信设备的信息是通过一服务小区传输的。DSP处理所接收的信息，并在两个连续的时隙之间确定改变DAC电平(310)。
假如在步骤304确定所要求的是模拟反馈控制，则执行的第一个随后步骤是在正向发送路径的输出端和放大级102之间通过第一开关装置126连接(314)模拟反馈环路。这等同于从放大级断开数字反馈路径。下一步骤是确定在模拟反馈控制线路121上所需要的预置电平(316)。假如需要最大的预置电平，则第二开关装置202将基准电压204连接到缓冲器206，并闭合开关208。其通过如下完成在第二开关装置断开DAC和缓冲器之间的路径(326)、闭合到基准电压的路径(328)，以及闭合缓冲器开关208(330)。
假如需要预置的中间电平，该DSP确定应该施加多大电压(318)，然后第二开关装置断开基准电压和缓冲器之间的路径(318)，同时闭合(322)DAC和缓冲器之间的路径，然后通过缓冲器开关将缓冲器输出施加到模拟反馈控制线路121(324)。与现有技术描述的一样，此后模拟电路动态地调整线路121上的电平。当DAC或基准电压被用于预置模拟反馈控制线路时，由驱动电路114控制，积分电容器被充电到一电平，该电平对应于所需要的增益元件112的增益衰减电平。
现在参考图4，示出了一使用在数字反馈AGC控制环路中的多模式AGC电路的数模转换器的示意图400。该DAC包括一电流基准402，和多个连接到电流基准的二进制加权电流反射镜404，一从电流反射镜流入电流的可调电阻406，一缓冲器408和一控制跟踪环路410。该DAC可还包括一用于调整地基准电压电平的地电平控制电路412。
电流基准402建立所要求的电流中的最小步长变化。多个二进制加权电流反射镜中的每一个提供电流基准电流的两进制倍数。例如，有一个电流反射镜用于提供该电流基准的电流的1、2、4、8、16、32、…n倍。八个电流反射镜依次连接DAC总线123的一个对应比特。八个电流反射镜允许等于电流基准电流的256步长增量。本领域的技术人员能理解电流基准将具有温度相关性和过程相关性。过程相关性意味着在接连产生的电流基准之间的差别将轻微改变电流基准值。一般来说相关性可以表示为源电压Vdd比电流基准中的阻抗Rref，或Vdd/Rref。由于电流基准的温度变化，所以电流基准值也将变化。
可调电阻被控制为，其对温度和过程的变化保持常数。这是由控制跟踪环路410通过使用在跟踪振荡器中的电阻来完成的。和现有技术知道的一样，在将要被控制的阻抗和一个电容之间建立时间常数，即产生一RC电路。该控制跟踪环路通过调整阻抗抵消由温度和过程变化引起的任何变化趋势来把RC时间常数保持在一预定的电平上。结果，在缓冲器的输出端由DAC提供的电压被馈入到第一和第二开关装置，其取决于电流基准的Vdd/Rref比值。然而需要这种相关性是因为驱动电路114将具有可以表示为Rd/Vdd的相关性。由于驱动电路的Rd和电流基准的Rref将共处一地，它们将有相似的温度，并且如果这些电路都在一个集成电路上实现，其温度将更加一致。因此，该最终效果是电流基准和驱动电路的相关性通过将DAC的输出阻抗，可调电阻406保持在基本上为零误差状态，使温度和过程变化的影响无效。
因此，本发明通过既提供一模拟反馈环路又提供一数字反馈环路解决了在实现具有快速上升AGC控制需求的多模式通信设备时所遇到的问题。根据当前采用的通信模式的命令，在适当的时间使用每一个反馈环路。此外，通过使用数字反馈环路，模拟反馈环路能被设置到最大基准电平或任何中间电平。
本发明还提供一数模转换器(DAC)，其提供一特别设计的温度和/或过程相关输出以在放大级抵消相似的相关性，特别是在放大级的驱动电路中，使得一个数字设置将产生与温度和过程变化无关的相同衰减电平。即是，该数模转换装置包括一个用于补偿驱动电路的相关性补偿装置。
本发明已经说明和描述了优选实施例，必须清楚其不用于限定本发明。本领域的技术人员所做的多处修改、改变、变化、替代和等效将不脱离由附加的权利要求所定义的本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种多模式快速上升自动增益控制(AGC)电路，其具有一正向发送路径，正向发送路径具有一响应控制信号的接收的放大级和一下混频器，该控制信号改变放大级增益元件，该下混频器用于在一输出端提供一基带信号，该多模式快速上升AGC电路包括一模拟反馈环路，其在正向发发路径的输出端，用于产生一模拟反馈控制信号；一数字反馈环路，其在正向发送路径的输出端，包括一用于产生一数字反馈控制信号的数模转换器装置；第一开关装置，用于将模拟反馈控制信号或数字反馈控制信号交替地连接到放大级；预置电路装置，用于将模拟反馈控制信号设置到已知值；以及第二开关装置，用于将预置电路装置交替地连接到数模转换器装置或一基准电压。
2.如权利要求1所述的多模式快速上升AGC电路，其中该放大级包括一用于驱动增益元件的驱动电路；以及其中该数模转换器装置包括一用于补偿驱动电路的相关性补偿装置。
3.如权利要求2所述的多模式快速上升AGC电路，其中该驱动电路驱动增益级元件以实现每伏特输入的线性衰减，其中以分贝数测量该衰减。
4.如权利要求1所述的多模式快速上升AGC电路，还包括一个连接到模拟反馈环路的积分电容器和电流宿。
5.一种多模式快速上升自动增益控制(AGC)电路，其具有一正向发送路径，该正向发送路径具有一响应控制信号的接收的放大级和一下混频器，该控制信号改变放大级增益元件，该下混频器用于在一输出端提供一基带信号，该多模式快速上升AGC电路用于能在第一种通信模式和第二种通信模式下操作的多模式通信设备，该多模式快速上升AGC电路包括一模拟反馈环路，其在正向发送路径的输出端，用于产生一模拟反馈控制信号；一数字反馈环路，其在正向发送路径的输出端，包括一用于产生一数字反馈控制信号的数模转换器装置；第一开关装置，用于将模拟反馈信号或数字反馈信号交替地连接到放大级；预置电路装置，用于将模拟反馈控制信号设置到已知值；以及第二开关装置，用于将预置电路装置交替地连接到数模转换器装置或一基准电压；其中，当通信设备操作在第一种通信模式时，将模拟反馈环路连接到放大级，以及当通信设备操作在第二种通信模式时，将数字反馈环路连接到放大级。
6.如权利要求5所述的多模式快速上升AGC电路，其中第二通信模式是时分多路复用通信模式，通信设备在连续的时隙期间接收数据，该数字反馈环路在两个连续的时隙之间调整数字控制信号。
7.如权利要求5所述的多模式快速上升AGC电路，其中该放大级包括一用于驱动增益级元件的驱动电路；以及其中该数模转换器装置包括一用于补偿驱动电路的相关性补偿装置。
8.如权利要求7所述的多模式快速上升AGC电路，其中该驱动电路驱动增益级元件以实现每伏特输入的线性衰减，其中以分贝数测量该衰减。
9.如权利要求5所述的多模式快速上升AGC电路，还包括一个连接到模拟反馈环路的积分电容器或电流宿。
10.一种在多模式通信设备内的多模式快速上升自动增益控制(AGC)电路的操作方法，该多模式通信设备能交替在第一通信模式或第二通信模式下操作，该多模式快速上升AGC电路具有一正向发送路径，该正向发送路径具有一响应控制信号的接收的放大级和一下混频器，该控制信号改变放大级增益元件，该下混频器用于在一输出端提供一基带信号，该多模式快速上升AGC电路用于多模式通信设备，该方法包括下列步骤确定通信设备是处在第一种通信模式还是第二种通信模式；如果通信设备处在第一种通信模式，通过第一开关装置在正向发送路径的输出端和放大级之间连接一模拟反馈环路，从而提供一模拟反馈控制信号；如果通信设备处在第二种通信模式，通过第一开关装置在正向发送路径的输出端和放大级之间连接一数字反馈环路。
11.如权利要求10所述的方法，其中，当通信设备处于第一种通信模式时，该方法还包括一个步骤将模拟反馈环路的模拟反馈控制信号预置到一预定值。
12.如权利要求11所述的方法，其进一步包括下列步骤提供一第二开关装置以将一电压基准或一数模转换器装置交替连接到模拟反馈控制信号；如果模拟反馈控制信号要被预置到最大值，将电压基准连接到模拟反馈控制信号；以及如果模拟反馈控制信号要被预置到中间值，将数模转换器装置连接到模拟反馈控制信号。
全文摘要
一种多模式快速上升自动增益控制(AGC)电路(100),其包括一模拟反馈环路和一数字反馈环路。当需要动态地控制增益衰减时,由第一开关(126)将模拟反馈环路切换到放大级(102)。当需要周期性地调整衰减时,例如在时分多址(TOMA)通信模式内在两个连续接收的时隙之间,将数字反馈环路切换到放大级。
文档编号H03G3/20GK1364370SQ01800359
公开日2002年8月14日 申请日期2001年2月28日 优先权日2000年2月29日
发明者戴维J·格雷厄姆, 戴恩E·布莱克本, 劳尔·萨尔维, 基思·蒂利 申请人:摩托罗拉公司