专利名称：一种自动增益控制装置及包含该装置的音频控制系统的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及控制领域，尤其是指一种自动增益控制装置及包含该装置的音
频控制系统。
背景技术：
模拟电视伴音或其它音频信号容易受到噪声干扰，从而产生声音大小的起伏变 化，因此需要很强的AGC(Automatic Gain Control,自动增益控制)装置来保证声音的平稳 和大小的恒定，从而减小失真。 参照图l，为典型的采用模拟AGC装置的无线中频接收机的结构框图。包括 低噪放大器、下变频、滤波器和可调放大器，天线接收的RF(Radio Frequency,无线电频 率)经过所述低噪放大器、下变频和滤波器的处理后进入所述可调放大器，所述中频接 收机还包括功率检测器，所述功率检测器的输入端与所述输入RF连接，所述功率检测器 的输出端连接所述可调放大器，用于控制所述可调放大器的增益，所述功率检测器通过 检测所述输入RF的功率强度，产生AGC控制值，控制中频解调前所述可调放大器的增 益，从而达到中频信号(SIF， soundintermediate frequency)自动增益控制的目的。由于整 个系统由模拟电路实现，存在离散性比较大、控制精度不高，热稳定性差、噪声大等缺 点。 参照图2，为现有技术中采用数字AGC装置的接收机的结构框图。AGC从模拟 电路中分离出来，成为纯数字电路，通过分析A/D转换装置转换后得到的数字信号，生 成数字自动增益控制信号，再传输给模拟电路部分。模拟电路增加一个D/A转换装置， 将数字自动增益控制信号转换成模拟控制信号，再对可调放大器进行增益控制，从而达 到自动增益控制的目的。采用数字AGC装置不但简化了模拟电路的设计，而且具有很高 的稳定性和可靠性，实现也比模拟电路简单，从而被广泛应用于目前的接收机中。
参照图3，为图2中数字AGC装置的具体组成结构图。中频信号SIF经过A/D 转换装置转换成数字信号，经过功率估计单元进行功率估计后与参考值取差值，再通过 一个倍乘因子K调节步长，然后通过累加器累加差值，输出AGC控制信号。
发明人在实现本发明的过程中发现，现有的技术方案至少存在以下缺陷所述 累加器会不断进行累加，不管输入信号是否需要调整幅度，都会受AGC输出的影响，从 而给系统带来噪声，降低了稳定信号的保真度。
发明内容
本发明提出一种自动增益控制装置及包含该装置的音频控制系统，通过增加锁 定电路控制累加器的工作，提高了稳定信号的保真度。
本发明的技术方案是这样实现的 —种自动增益控制装置，包括提取单元、第一加法单元、滑动平均滤波器、锁 定电路、累加器；
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所述提取单元，用于对中频信号进行功率提取，获取信号瞬时功率值； 所述第一加法单元，用于将所述信号瞬时功率值与目标功率值相减，获取信号
瞬时功率差值； 所述滑动平均滤波器，用于根据所述信号瞬时功率差值获取平均功率差值；
所述锁定电路，用于根据所述平均功率差值产生锁定信号，所述锁定信号用于 控制所述累加器处于锁定或解开状态； 所述累加器，用于在解开状态时累加平均功率差值，输出自动增益控制信号。
优选的，所述锁定电路包括 第一判断单元，用于判断所述平均功率差值是否小于第一阈值dl ; 第二判断单元，用于判断所述平均功率差值是否大于第二阈值d2，所述第二阈
值d2大于所述第一阈值dl ; 生成单元，用于当所述第一判断单元判断所述平均功率差值小于所述第一阈值 dl时，生成锁定所述累加器的第一锁定信号，控制所述累加器不累加；当所述第二判断 单元判断所述平均功率差值大于所述第二阈值d2时，生成解开所述累加器的第二锁定信 号，控制所述累加器进行累加。
优选的，还包括 去直流电路，用于对输入的中频信号进行直流过滤，去除所述中频信号中的直 流分量。
优选的，所述去直流电路包括 低通滤波器，用于提取所述输入的中频信号中的直流分量； 第二加法单元，用于将所述输入的中频信号减去所述低通滤波器输出的直流分 量，输出去除直流分量的中频信号。
优选的，还包括 第一输入单元，用于输入目标功率值。
优选的，还包括 第二输入单元，用于输入第一阈值dl和第二阈值d2。 —种音频控制系统，包括可调放大器、解调装置，还包括自动增益控制装置， 所述自动增益控制装置包括提取单元、第一加法单元、滑动平均滤波器、锁定电路、累 加器； 所述提取单元，用于对中频信号进行功率提取，获取信号瞬时功率值； 所述第一加法单元，用于将所述信号瞬时功率值与目标功率值相减，获取信号
瞬时功率差值； 所述滑动平均滤波器，用于根据所述信号瞬时功率差值获取平均功率差值；
所述锁定电路，用于根据所述平均功率差值产生锁定信号，所述锁定信号用于 控制所述累加器处于锁定或解开状态； 所述累加器，用于在解开状态时累加平均功率差值，输出自动增益控制信号，
控制所述可调放大器的放大倍数。 优选的，所述锁定电路包括 第一判断单元，用于判断所述平均功率差值是否小于第一阈值dl ;
第二判断单元，用于判断所述平均功率差值是否大于第二阈值d2，所述第二阈 值d2大于所述第一阈值dl ; 生成单元，用于当所述第一判断单元判断所述平均功率差值小于所述第一阈值 dl时，生成锁定所述累加器的第一锁定信号，控制所述累加器不累加；当所述第二判断 单元判断所述平均功率差值大于所述第二阈值d2时，生成解开所述累加器的第二锁定信 号，控制所述累加器进行累加，从而增大或减少所述自动增益控制装置的输出，进而去 调节所述可调放大器的倍数。
优选的，所述自动增益控制装置还包括 去直流电路，用于对输入的中频信号进行直流过滤，去除所述中频信号中的直 流分量。
优选的，所述去直流电路包括 低通滤波器，用于提取所述输入的中频信号中的直流分量； 第二加法单元，用于将所述输入的中频信号减去所述低通滤波器输出的直流分
量，输出去除直流分量的中频信号。
优选的，所述自动增益控制装置还包括 第一输入单元，用于输入目标功率值。
优选的，所述自动增益控制装置还包括 第二输入单元，用于输入第一阈值dl和第二阈值d2。 本发明通过增加锁定电路控制累加器处于锁定或解开状态，当输入信号是稳定 信号时，累加器处于锁定状态而不会累加，不会改变信号增益，从而保持放大倍数的恒 定，不会对稳定信号产生干扰，减少了信号失真，提高了稳定信号的保真度；当输入信 号发生剧烈变化波动较大时，自动增益控制装置会从锁定状态跳出，重新对信号进行增 益控制，将信号恢复到合适的水平。 进一步，通过增加去直流电路，去除了中频信号中的直流分量，增加了自动增 益控制装置和音频控制系统的抗干扰能力。
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅 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为典型的采用模拟AGC装置的无线中频接收机的结构框图； 图2为现有技术中采用数字AGC装置的接收机的结构框图； 图3为图2中数字AGC装置的具体组成结构图； 图4为本发明一种自动增益控制装置第一实施例的组成结构图； 图5为图4中所述锁定电路440的组成结构图； 图6为本发明一种自动增益控制装置第二实施例的组成结构图； 图7为本发明一种音频控制系统第一实施例的组成结构图。
具体实施例方式
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，所描述的实施例仅仅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。 参照图4，示出了本发明一种自动增益控制装置第一实施例的组成结构图。所述 自动增益控制装置400包括提取单元410、第一加法单元420、滑动平均滤波器430、锁定 电路440、累加器450。 所述提取单元410、用于对中频信号进行功率提取，获取信号瞬时功率值。
所述提取单元410通过对中频信号取绝对值，对中频信号进行功率提取，获取 信号瞬时功率值。 所述第一加法单元420、用于将所述信号瞬时功率值与目标功率值相减，获取信 号瞬时功率差值。 所述目标功率值可以根据实际需求通过第一输入单元460输入。
滑动平均滤波器430、用于根据所述信号瞬时功率差值获取平均功率差值。
所述滑动平均滤波器430根据所述信号瞬时功率差值取得一段时间内(如5S、 10S......)的平均功率差值。 所述锁定电路440、用于根据所述平均功率差值产生锁定信号，所述锁定信号用 于控制所述累加器450处于锁定或解开状态。 所述累加器450、用于在解开状态时累加平均功率差值，输出自动增益控制信 号。 参照图5，示出了图4中所述锁定电路440的组成结构图。所述锁定电路440包 括第一判断单元510、第二判断单元520和生成单元530。 所述第一判断单元510、用于判断所述平均功率差值是否小于第一阈值dl。
所述第二判断单元520、用于判断所述平均功率差值是否大于第二阈值d2，所 述第二阈值d2大于所述第一阈值dl(d2 > dl)。 生成单元530，用于当所述第一判断单元510判断所述平均功率差值小于所述第 一阈值dl时，生成锁定所述累加器450的第一锁定信号，控制所述累加器450不累加； 当所述第二判断单元520判断所述平均功率差值大于所述第二阈值d2时，生成解开所述 累加器450的第二锁定信号，控制所述累加器450进行累加，从而增大或减少所述自动增 益控制装置400的输出，进而去调节所述可调放大器的倍数。 所述第一阈值dl和第二阈值d2可以根据实际需求通过第二输入单元540输入。
通过增加锁定电路440控制累加器450处于锁定或解开状态，当所述平均功率 差值小于所述第一阈值dl时，生成锁定所述累加器450的第一锁定信号，累加器450不 进行累加，自动增益控制装置400对信号增益保持不变；当所述平均功率差值大于所述 第二阈值d2时，生成解开所述累加器450的第二锁定信号，控制所述累加器450进行累 加，从而增大或减少所述自动增益控制装置400的输出，进而去调节所述可调放大器的 倍数。因此，当输入信号是稳定信号时，累加器450处于锁定状态而不会累加，不会改 变信号增益，从而保持放大倍数的恒定，不会对稳定信号产生干扰，减少了信号失真，
7提高了稳定信号的保真度；当输入信号发生剧烈变化波动较大时，自动增益控制装置 400会从锁定状态跳出，重新对信号进行增益控制，将信号恢复到合适的水平。
参照图6，示出了本发明一种自动增益控制装置第二实施例的组成结构图。所述 自动增益控制装置400包括去直流电路610、提取单元410、第一加法单元420、滑动平均 滤波器430、锁定电路440、累加器450。 本实施例与第一实施例的不同之处在于增加了去直流电路610，这是因为，如果 输入的中频信号SIF含有直流分量，则直流分量会对信号功率造成很大的影响，甚至失去 工作能力。通过增加去直流电路610，去除了中频信号中的直流分量，增加了自动增益控 制装置400和音频控制系统的抗干扰能力。 所述去直流电路610、用于对输入的中频信号进行直流过滤，去除所述中频信号 中的直流分量。 所述去直流电路610包括低通滤波器612和第二加法单元611。 所述低通滤波器612、用于提取所述输入的中频信号中的直流分量。 所述第二加法单元611、用于将所述输入的中频信号减去所述低通滤波器612输
出的直流分量，输出去除直流分量的中频信号。 所述提取单元410、用于对去直流分量后的中频信号进行功率提取，获取信号瞬 时功率值。 所述提取单元410通过对中频信号取绝对值，对中频信号进行功率提取，获取 信号瞬时功率值。 所述第一加法单元420、用于将所述信号瞬时功率值与目标功率值相减，获取信 号瞬时功率差值。 所述目标功率值可以根据实际需求通过第一输入单元输入。
滑动平均滤波器430、用于根据所述信号瞬时功率差值获取平均功率差值。
所述滑动平均滤波器430根据所述信号瞬时功率差值取得一段时间内(如5S、 10S......)的平均功率差值。 所述锁定电路440、用于根据所述平均功率差值产生锁定信号，所述锁定信号用 于控制所述累加器450处于锁定或解开状态。 所述锁定电路440包括第一判断单元510、第二判断单元520和生成单元530。
所述第一判断单元510、用于判断所述平均功率差值是否小于第一阈值dl。
所述第二判断单元520、用于判断所述平均功率差值是否大于第二阈值d2，所 述第二阈值d2大于所述第一阈值dl(d2 > dl)。 生成单元530，用于当所述第一判断单元510判断所述平均功率差值小于所述第 一阈值dl时，生成锁定所述累加器450的第一锁定信号，控制所述累加器450不累加； 当所述第二判断单元520判断所述平均功率差值大于所述第二阈值d2时，生成解开所述 累加器450的第二锁定信号，控制所述累加器450进行累加，从而增大或减少所述自动增 益控制装置400的输出，进而去调节所述可调放大器的倍数。 所述第一阈值dl和第二阈值d2可以根据实际需求通过第二输入单元540输入。
所述累加器450、用于在解开状态时累加平均功率差值，输出自动增益控制信 号。
下面对本发明实施例所述自动增益控制装置400的工作过程和工作原理进行描 述 如果平均功率差值小于第一阈值dl，锁定电路440产生第一锁定信号为1，使得 累加器450的输入是0，从而保持累加器450不变，自动增益控制装置400的输出不变， 不对信号产生影响；如果平均功率差值大于第二阈值d2，则锁定电路440产生第二锁定 信号为O，累加器450不断累加平均功率差值，从而增大或较少自动增益控制装置400的 输出，进而去调节放大器的放大倍数，对信号增益进行自动控制。当输入信号平均幅度 (功率)大于目标功率时，所述滑动平均滤波器430的输出为负值，使得累加器450的值 减小，从而自动增益控制装置400的输出变小，进而可以控制放大器的放大倍数减小， 使得输入幅度变小；反之，滑动平均滤波器430的值为正，累加器450的值增大，自动增 益控制装置400的输出变大，进而放大器的放大倍数增大，使得输入幅度增大，从而达 到自动调节输入幅度到目标值的作用。 当输入信号幅度与目标值相差小于第一阈值dl时，处于锁定状态，这时只要输 入信号幅度的波动不超过第二阈值d2(d2〉dl)，自动增益控制装置400的累加器450就不 累加，从而保持放大倍数恒定，起到稳定信号的作用。只有输入信号幅度的波动较大， 自动增益控制装置400才会重新去调节。这样，当输入中频信号SIF是比较稳定的信号 时，自动增益控制装置400不会改变信号增益，不会对稳定信号产生干扰，减少了信号 失真。当信号发生剧烈变化而影响接收的质量时，自动增益控制装置400就会从锁定状 态跳出，重新对信号进行增益控制，将信号恢复到合适得水平。 本发明还公开了一种音频控制系统，参照图7，为本发明一种音频控制系统第一 实施例的组成结构图。所述音频控制系统700包括可调放大器710、解调装置720和自 动增益控制装置400。所述自动增益控制装置400已经在图4、图5、图6所述各实施例 中进行了详细描述，所述可调放大器710和解调装置720为现有技术，为了篇幅考虑，在 此不再赘述，参照相关现有技术的描述即可，所述音频控制系统还可以包括其它组成部 分，如A/D转换装置、D/A转换装置，本发明不对此进行限定。 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的 精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围 之内。
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权利要求
一种自动增益控制装置，其特征在于，包括提取单元、第一加法单元、滑动平均滤波器、锁定电路、累加器；所述提取单元，用于对中频信号进行功率提取，获取信号瞬时功率值；所述第一加法单元，用于将所述信号瞬时功率值与目标功率值相减，获取信号瞬时功率差值；所述滑动平均滤波器，用于根据所述信号瞬时功率差值获取平均功率差值；所述锁定电路，用于根据所述平均功率差值产生锁定信号，所述锁定信号用于控制所述累加器处于锁定或解开状态；所述累加器，用于在解开状态时累加平均功率差值，输出自动增益控制信号。
2. 根据权利要求1所述的自动增益控制装置，其特征在于，所述锁定电路包括 第一判断单元，用于判断所述平均功率差值是否小于第一阈值dl ; 第二判断单元，用于判断所述平均功率差值是否大于第二阈值d2，所述第二阈值d2大于所述第一阈值dl ;生成单元，用于当所述第一判断单元判断所述平均功率差值小于所述第一阈值dl 时，生成锁定所述累加器的第一锁定信号，控制所述累加器不累加；当所述第二判断单 元判断所述平均功率差值大于所述第二阈值d2时，生成解开所述累加器的第二锁定信 号，控制所述累加器进行累加。
3. 根据权利要求1或2所述的自动增益控制装置，其特征在于，还包括 去直流电路，用于对输入的中频信号进行直流过滤，去除所述中频信号中的直流分
4. 根据权利要求3所述的自动增益控制装置，其特征在于，所述去直流电路包括 低通滤波器，用于提取所述输入的中频信号中的直流分量；第二加法单元，用于将所述输入的中频信号减去所述低通滤波器输出的直流分量， 输出去除直流分量的中频信号。
5. 根据权利要求4所述的自动增益控制装置，其特征在于，还包括 第一输入单元，用于输入目标功率值。
6. 根据权利要求5所述的自动增益控制装置，其特征在于，还包括第二输入单元，用于输入第一阈值dl和第二阈值d2。
7. —种音频控制系统，包括可调放大器、解调装置，其特征在于，还包括自动增益 控制装置，所述自动增益控制装置包括提取单元、第一加法单元、滑动平均滤波器、锁 定电路、累加器；所述提取单元，用于对中频信号进行功率提取，获取信号瞬时功率值； 所述第一加法单元，用于将所述信号瞬时功率值与目标功率值相减，获取信号瞬时 功率差值；所述滑动平均滤波器，用于根据所述信号瞬时功率差值获取平均功率差值； 所述锁定电路，用于根据所述平均功率差值产生锁定信号，所述锁定信号用于控制所述累加器处于锁定或解开状态；所述累加器，用于在解开状态时累加平均功率差值，输出自动增益控制信号，控制所述可调放大器的放大倍数。
8. 根据权利要求7所述的音频控制系统，其特征在于，所述锁定电路包括 第一判断单元，用于判断所述平均功率差值是否小于第一阈值dl ;第二判断单元，用于判断所述平均功率差值是否大于第二阈值d2，所述第二阈值d2 大于所述第一阈值dl ;生成单元，用于当所述第一判断单元判断所述平均功率差值小于所述第一阈值dl 时，生成锁定所述累加器的第一锁定信号，控制所述累加器不累加；当所述第二判断单 元判断所述平均功率差值大于所述第二阈值d2时，生成解开所述累加器的第二锁定信 号，控制所述累加器进行累加，从而增大或减少所述自动增益控制装置的输出，进而去 调节所述可调放大器的倍数。
9. 根据权利要求7或8所述的音频控制系统，其特征在于，所述自动增益控制装置还 包括去直流电路，用于对输入的中频信号进行直流过滤，去除所述中频信号中的直流分
10. 根据权利要求9所述的音频控制系统，其特征在于，所述去直流电路包括 低通滤波器，用于提取所述输入的中频信号中的直流分量；第二加法单元，用于将所述输入的中频信号减去所述低通滤波器输出的直流分量， 输出去除直流分量的中频信号。
11. 根据权利要求10所述的音频控制系统，其特征在于，所述自动增益控制装置还包括第一输入单元，用于输入目标功率值。
12. 根据权利要求11所述的音频控制系统，其特征在于，所述自动增益控制装置还包括第二输入单元，用于输入第一阈值dl和第二阈值d2。
全文摘要
本发明公开了一种自动增益控制装置及包含该装置的音频控制系统。所述自动增益控制装置包括提取单元、第一加法单元、滑动平均滤波器、锁定电路、累加器；所述提取单元，用于对中频信号进行功率提取，获取信号瞬时功率值；所述第一加法单元，用于将所述信号瞬时功率值与目标功率值相减，获取信号瞬时功率差值；所述滑动平均滤波器，用于根据所述信号瞬时功率差值获取平均功率差值；所述锁定电路，用于根据所述平均功率差值产生锁定信号，所述锁定信号用于控制所述累加器处于锁定或解开状态；所述累加器，用于在解开状态时累加平均功率差值，输出自动增益控制信号。通过增加锁定电路控制累加器的工作，提高了稳定信号的保真度。
文档编号H03G3/20GK101692601SQ20091008586
公开日2010年4月7日 申请日期2009年6月3日 优先权日2009年6月3日
发明者桂文明 申请人:北京中星微电子有限公司