专利名称：放大器组合,包含该组合的接收器及操作可程序放大器的方法
技术领域：
本发明系有关放大器组合，包含该组合的接收器及亦操作可程序放大器的方法。
载体信号之相位角，频率，振幅或其组合系视被传送之有用资料而改变之方式之各种数字调变方法系已知。
广泛行动无线标准全球行动通信系统(GSM)例中，被使用之调变方法系为高斯最小相移键控(GMSK)。此涉及高斯脉冲而非矩形脉冲被用于资料且具有0.5调变指数之相位连续频移键控方法。
为了满足较高资料量传输之需求，组合相位及振幅键控系取代频移键控方法逐渐被使用。该组合相位及振幅键控例中，部分信号信息系被包含于信号振幅中。此例中需使用满足高线性需求之放大器。然而，这些放大器之增益必须视被接收场强度来管制，以便提供接收器输出处之固定振幅条件使资料可被最佳解调。
各种行动无线方法中，被接收场强度通常视所选择载体频率而定。此一原因系信号传输期间之频率相依频道特性所致。
目前，所谓可程序增益控制(PGC)之具有可程序增益之信号放大器，通常系被用于使用相位及幅移键控之调变方法之无线接收器中。
例如组织所谓时槽钟之数据传输之全球行动通信系统之广泛行动无线标准例中，此后接收增益系视先前时槽中之接收信号评估来设定。于是，被接收于目前时槽中之信号系以可施加至先前时槽之最佳增益设定被不利地接收。
然而，以时槽操作之某些无线系统系使用跳频方法，也就是说传输系依据先前已知图案以不同频率被作用于各时槽中。然而，由于无线信号之频率相依频道特性，此不利地产生不同被接收场强度于各时槽中。
因此，原则上如上述操作及使用先前时槽之信号振幅当作增益设定基础之增益设定算法系有误。此错误必须藉由放大器输出处之较高动态范围及被向下连接之模拟/数字(A/D)转换器之较大频宽来补偿。
实现无线接收器中之被接收场强度变动修正之一可能性，系为稍早被用于调幅广播无线接收器之所谓自动增益控制(AGC)。然而，因为自动增益控制系修正可能出现于有用信号中之慢振幅变动，所以此可能具有有效信号之振幅信息会被讹误之缺点。
文献DE 1 466 163系明确说明具有自动增益控制装置之自动调谐无线频率电路。此例中，不预期使用机械装置来自动控制传输频道中之增益。藉由多级二进制缓存器开关驱动之二进制分级减弱装置系针对此被显示。该多级二进制缓存器开关系藉由多谐振荡器来驱动。再者，被连接于被向下连接该减弱装置之放大器及该多谐振荡器间之比较器系被提供。
本发明目的系明确说明放大器组合，包含该组合的接收器，及操作跳频方法所产生之振幅变动可被修正之可程序放大器的方法。
本发明系藉由一放大器组合来达成该放大器组合之目的，包含-可程序放大器，具有信号输入，信号输出及用于设定增益之程序设计输入，-比较器，其被连接至该信号输出，被设计若该信号输出处之信号位准大于可预定参考位准则于输出处输出控制信号，及-一计数器，具有被连接至该比较器输出之用于增加计数之增量输入，及被连接至放大器之程序设计输入用于设计放大器程序之计数器输出。
依据所提出原理，放大器系被设计具有可设定增益因子之程序设计输入之可程序放大器。被连接至该可程序放大器之信号输出之比较器，系重复地比较放大器信号输出处之输出位准及参考位准并输出表示此比较结果之控制信号。藉由较佳被时脉信号驱动之计数器，该计数系视比较器所输出之控制信号被一步一步地增加。此例中，放大器之程序设计，也就是增益设定，系永远视计数输出处之计数器所提供之目前计数来实施。
增益值之程序管制可有利地依据所提出原理非常快速地被实施，例如于时槽内之前一或二个资料位期间。
视信号之目前被接收场强度或通常被放大信号之信号位准来追踪放大器，系具有增益控制不再视先前时槽中之信号情况来实施而实际考虑目前时槽中之信号情况之优点。因此，即使当使用跳频方法时，固定信号位准永远产生于放大器输出处。此依序促成可靠解调被相位及幅移键控之信号。
所提出原理较佳发展中，计数器系具有可重新设定计数之重设输入。此例中，计数系于时槽开始传输有用信号之前被较佳重设。
依据所提出原理之一发展，最大可程序增益系被设定于具有计数器重设之可程序放大器。
于是，时槽开始时，增益首先被设定为可被设定之最大值。当接收信号抵达时，放大器输出最初将被过度驱动。此后，增益值系藉由被说明于可程序放大器处之控制回路被非常快速降低直到输出信号位准不再超过参考位准为止。此例中，对应计数器增加之增益降低，系被一步一步地或反复地实施。
因此，增益因子已于时槽开始时被降低至接收器可正确地接收信号之程度。此例中，被决定于此例中之增益值系较佳被维持用于整个时槽。所谓峰值保持功能性系藉此被实施。
若干有用信息位在正确增益值被发现之前可能被遗失于时槽开始时之事实，只要通常为最先同步资料，训练序列或类似者而非实际有用资料被通信于时槽开始时之例子，则通常不是问题。
有关接收器，该目标系藉由包含上述放大器组合之接收器来达成，包含经由频率向下转换器被其信号输入连接至可耦合调变信号，及被其信号输出连接至解调器来解调该调变信号之可程序放大器。
如上述，当放大器被运用于无线接收器之接收信号处理链时，所提出原理系特别有利地被显示。特别是，所述可程序放大器可有利地被运用于以调变振幅及相位变异操作及额外组织时槽中之信号传输并使用跳频方法之这些接收器中。
有关该方法，该目标系藉由操作可程序放大器之方法来达成，包含以下方法步骤-设计可程序放大器之最大可设定增益程序，-施加输入信号至可程序放大器，并比较该可程序放大器之输出位准及参考位准，及-一步一步降低可程序放大器之增益直到可程序放大器之输出位准不再超过参考位准为止。
此例中，首先放大器之最大增益系被设定。若被放大信号超过位准侦测器处，也就是比较器处之参考位准，则增益系被一步一步降低。只要具有被降低增益之输出位准仍然大于参考位准，则该增益系被降低。一旦放大器之输出位准不再超过参考位准，则此结束。该增益维持固定。峰值保持因此被实施。
因为所述控制回路不具有任何慢滤波器，所以增益一步一步降低之时脉速率很明显地较有用资料速率为快。因此，控制回路可被设定为时槽开始时若干位内之正确位准。即使因跳频方法而变动之被接收场强度例中，可靠及精确解调被相位及幅移键控之信号亦可行。
可程序放大器之驱动及将其设计程序于控制回路中系较佳藉由计数器来实施，其计数系被一步一步增加直到可程序放大器之输出位准不再超过参考位准为止。此例中，计数器之增加系导致增益之降低。
进一步较佳地，可程序放大器之增益仍然被一步一步降低直到可程序放大器之输出位准不再超过包含过度驱动进一步信号处理之参考位准为止。例如，该进一步信号处理可能存在具有接续，数字调变之模拟/数字转换。
可程序放大器系较佳被设计使其可以dB线性层级来设计程序。
可程序放大器系较佳被设计使其可以固定dB步骤，也就是相同大小之dB步骤来设计程序。
依据所提出原理，明显有利地可使用其动态范围不需明显大于信号调幅动态范围之模拟/数字转换器。因此，模拟/数字转换可以明显较低支出而改良精度及分辨率来实施。
除了以接续一步一步降低增益来设计最大可设定增益程序之外，亦可使用如近似方法之其它方法。
因此，例如所寻找之增益值亦可较佳藉由首先设计可被设定之任意增益值来决定。此后，输入信号系被施加至可程序放大器。放大器之输出位准系被与参考位准作比较。该增益值接着依据连续近似方法被改变直到可程序放大器之输出位准刚好不再超过参考位准为止。
除了连续近似之外，亦可使用内插法或某些其它适当方法。
权利要求子项系有关所述原理之进一步细节及有利地改进。
本发明系使用实施例参考附图被更详细解释如下。
图标中
图1显示依据所提出原理具有放大器组合之接收器例方块图，及图2显示依据图1用于电路处理之时槽例中之输出功率对时间轮廓。
图1显示具有外插接收器架构之无线接收器组合方块图。无线频率，调变信号系经由天线1被耦合及藉由被向下连接天线1之预先放大器2被放大。被向下连接预先放大器2者系为频率向下转换器3，其系被设计为混频器及混合无线频率，调变信号与本地振荡器或外插信号L0。针对此，频率转换器3系具有被连接至预先放大器2输出之第一输入，及被设计用于连接至产生载体信号LO之载体频率产生器。多级，可程序放大器5系经由频道或被设计为带通滤波器4之中介频率滤波器被连接至混合器3之输出。所谓可程序增益放大器(PGA)之可程序放大器5，系包含各具有一控制输入之四个放大器级。放大器级之控制输入系被组合形成多级放大器之程序设计输入6。
可程序放大器5之输出终端系被连接至解调器7之输入，其系被设计用于解调被混合器3混入中介频率位准，被带通滤波及放大之调变信号。再者，比较器8系被连接至可程序放大器5之输出。比较器8系具有可馈入参考位准REF之另一输入。比较器8之输出系被连接至计数器10之致动输入9。计数器10再包含分别被设计用于馈入时脉信号CLK及重设信号R之时脉输入11及重设输入12。计数器10另外具有被连接至放大器5之程序设计输入6之计数输出。
依据图1接收接收器之被接收有用信号之时槽开始时，最大可能增益系被设计程序于可程序放大器5处。针对此，计数器10系于时槽正好开始之前被重设于重设输入12处。从时槽开始，放大器5之增益因子系依据时脉信号CLK被一不一步向下管制。针对此，比较器8系比较放大器5之输出位准OUT及参考位准REF。一旦输出位准OUT超过参考位准REF，计数系被增加于时脉信号CLK之各时脉周期中。每次计数被增加时，放大器5中之增益因子系被降低。此例中，增益因子系以固定dB步骤被降低，例如每增加计数降低1dB。因此，输出位准OUT系藉由所述放大器管制来降低直到输出位准OUT不再超过参考位准REF为止。此放大器5之设定系于幅移键控尚未被实施期间被实施于有用信号时槽之第一位内。增益值于时槽全部运作期间被维持程序设计使峰值保持功能得以被实施。
依据所提出原理，接收器之增益系被设定使目前时槽中之信号振幅取代先前时槽中之信号振幅被使用。此例中，作为调变资料部分之振幅信息系于时槽期间以未被讹误方式被放大。参考位准系被选择使被向下连接解调器7之可程序放大器5之模拟/数字转换器可数字化被放大有用资料，藉由可定义过度驱动边际放大而不失真。由于时槽开始时增益首先被设定为其最大值，所以振幅信息可能于时槽开始时遗失直到修正增益设定被找到为止。然而，因为本组合不被提供控制回路中任何具有长信号传播时间之滤波器，所以增益设定系可有利地被非常快速实施。
比较器8亦可被具体化为所谓位准侦测器。
只要具有被降低增益之输出位准OUT仍然超过参考位准REF，计数器之增量输入9即维持主动。
上述所提出原理例中，因为元慢滤波器被提供于控制回路5，8，10中，所以计数器时脉可能明显较有用资料速率为快。因此，控制回路5，8，10可被设定为时槽开始时之若干位内。
因为各时槽开始时后者设想允许首先数据传输发生于不具有振幅信息之高斯频移键控(GFSK)版本1.1中之蓝芽标准，所以所述接收器可特别有利被运用于未来蓝芽规格。此外，传输首先被以最大可能输出功率来实施。仅于接续有用数据块中，除了相位信息之外振幅信息亦被通信。然而，时槽开始时，若无振幅信息被通信，则释放其亦不困扰。
图2显示蓝芽规格未来版本中被设想时槽例中之输出功率对时间轮廓。此例中，对应蓝芽标准1.1规格之所谓存取编码首先被通信。此使用高斯频移键控并不运载振幅信息。所谓防护块及同步块之后，被相位及调幅，例如正交调幅中之有用资料系于时槽剩余被传送。因此，如图1所示，存取编码之整个持续期间可被用来设计放大器5增益值之程序。
然而，所提出原理不仅适用于蓝芽规格。当然，几乎所有数字无线传输系统均惯用于时槽开始但开始时无有用资料时传送训练序列，同步资料等。大体说来，所提出原理可被应用至时槽之首二至三位之振幅信息可被省略之所有无线系统中。
再者，若传送器于时槽第一位被实际通信之前被惯用开启，则即使首二至三位均不会遗失。
特别是因为被接收场强度及有用信号之振幅情况被传输频道之频率相依特性影响，所以所提出原理可有利地被应用至跳频方法。
参考符号表1 天线2 预先放大器3 混合器4 带通滤波器5 可程序放大器6 程序设计输入7 解调器8 比较器9 增量输入10 计数器11 时脉输入12 重设输入CLK 时脉信号GFSK 高斯频移键控LO 本地振荡器信号OUT 输出位准QAM 正交调幅R重设信号REF 参考位准
权利要求
1.一种放大器组合，包含-一可程序放大器(5)，具有一信号输入，一信号输出及用于设定增益之一程序设计输入(6)，-一比较器(8)，其被连接至该信号输出，被设计若该信号输出(OUT)处之信号位准大于可预定参考位准(REF)则于输出处输出一控制信号，及-一计数器(10)，具有被连接至该比较器(8)输出而用于增加计数之增量输入(9)，及被连接至该放大器(5)之该程序设计输入(6)用于设计该放大器(5)程序之计数器输出。
2.如权利要求1的该放大器组合，其特征为该计数器(10)具有可重设该计数之一重设输入(12)。
3.如权利要求2的该放大器组合，其特征为最大可程序增益系被设定于具有该计数器(10)重设之该可程序放大器(5)。
4.如权利要求1至3任一项的该放大器组合，其特征为该可程序放大器(5)系以包含具有可设定增益之各控制输入之复数放大器级之多级方式来建构，该控制输入系联合形成可设定增益之该可程序放大器之该程序设计输入(6)。
5.如权利要求1至4任一项的该放大器组合，其特征为该可程序放大器(5)系以dB线性层级之可程序方式来具体化。
6.一种包含如权利要求1至5任一项放大器组合的接收器，包含经由频率向下转换器(3)被其信号输入连接至可耦合调变信号(1)，及被其信号输出连接至解调器(7)来解调该调变信号之该可程序放大器(5)。
7.一种操作可程序放大器(5)的方法，包含以下方法步骤-设计该可程序放大器(5)之最大可设定增益程序，-施加一输入信号至该可程序放大器(5)，并比较该可程序放大器(5)之该输出位准(OUT)及参考位准(REF)，及-一步一步降低该可程序放大器(5)之增益，直到该可程序放大器(5)之该输出位准(OUT)不再超过该参考位准(REF)为止。
8.如权利要求7任一项的该方法，其特征为驱动该可程序放大器(5)之计数器(10)中之计数系被一步一步增加直到该可程序放大器(5)之该输出位准(OUT)不再超过该参考位准(REF)为止。
9.如权利要求7或8的该方法，其特征为该可程序放大器(5)之该增益系被一步一步降低，直到该可程序放大器(5)之该输出位准(OUT)不再超过包含进一步信号处理之过度驱动边际之该参考位准(REF)为止。
10.一种操作可程序放大器(5)的方法，包含以下方法步骤-设计该可程序放大器(5)之可设定增益程序，-施加输入信号至该可程序放大器(5)，并比较该可程序放大器(5)之该输出位准(OUT)及参考位准(REF)，及-依据连续近似一步一步调整该可程序放大器(5)之该增益，直到该可程序放大器(5)之该输出位准(OUT)不再超过该参考位准(REF)为止。
全文摘要
一种放大器组合及包含该放大器组合的接收器系被明确说明，放大器(5)具有可设定增益之程序设计输入(6)。放大器(5)输出处之信号位准系藉由比较器(8)被与参考位准(REF)作比较。一旦输出位准(OUT)超过参考位准(REF)，计数器(10)系被一步一步增加，而放大器(5)中之增益被降低。所提出原理系促使发生于跳频方法中之频率相依被接收场强度变动得视目前时槽情况来修正。所提出原理特别适用于这些使用相位及振幅变异之调变方法。
文档编号H03G3/20GK1717864SQ200380104358
公开日2006年1月4日 申请日期2003年11月25日 优先权日2002年11月28日
发明者E·瓦格纳 申请人:因芬尼昂技术股份公司