接收装置的制作方法

专利名称：接收装置的制作方法
技术领域：
本申请一般涉及一种接收装置，更具体地，涉及一种适合于接收数字广播的接收
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背景技术：
用于接收数字广播(例如地面数字广播)的接收装置将接收到的高频信号频率转换并解调到解调的频率。为了在这种情况下使得输入到解调电路的输入信号保持不变，执行增益控制，如在未经审查的日本专利申请KOKAI公布号2002-290178中所公开的。在用于数字广播的接收装置的情况下，接收到的模拟信号由ADC (模数转换器)转换成数字信号，以执行解调操作；然而，通常在数字转换之前在模拟电路中执行与增益控制相关联的操作。在这种常规接收装置中，IF(中频)amp(其使用被输入到解调器的输出频率进行放大)的增益控制，对已经由滤波器限制到必要的频带的信号进行放大。因此，解调器中的增益控制器可以通过求得IF amp的输出功率，来执行适当的增益控制。另一方面，RF(射频)amp对广播频带执行集总放大，所以除了期望广播信道(期望信号)以外，也放大了广播信号(不必要的信号)。当RF amp的增益过高时，输出信号变得饱和并且失真，所以通过使RF amp的增益与期望信号相匹配，增益对不必要的信号变得过大，并且输出信号变得失直
ο因此，在常规接收装置中，通过在滤波器之前的阶段执行功率检测，并借助于使用整个广播频带的功率而不仅仅是期望信号的功率来控制增益，避免了 RF amp中的失真。因此，为了执行RF amp的增益控制，常规接收装置必须具有模拟电路，例如功率检波器和增益控制器。这里，为了使常规接收装置变得低成本和紧凑，常常使用硅调谐器IC。在硅调谐器IC中，接收装置所需要的在所保证的温度范围内的特征改变了。通过集成模拟电路实现的硅调谐器IC吸收了伴随温度变化的性能变化，所以用于保证温度的电路也是必要的。此外，在一些情况下，存在不适合在所保证的温度范围内安装的部分。

发明内容
本发明第一方面的接收装置是至少包括下列部件的接收装置第一放大器，其使用高频来放大接收到的波；频率转换器，其执行从第一放大器的频带到后续阶段的频带的频率转换；模拟滤波器，其对已经经过了频率转换器进行的频率转换的信号进行滤波；第二放大器，其使用解调频率来放大模拟滤波器所滤波的信号；转换器，将来自第二放大器的输出信号转换成数字信号；数字滤波器，其将数字信号滤波到期望频带；以及解调器，其解调数字滤波器所滤波的信号；并且还包括数字电路，来自转换器的输出信号和数字滤波器所滤波的信号被输入到该数字电路；其中数字电路包括功率差计算单元，其计算来自转换器的数字信号和数字滤波器所滤波的数字信号之间的功率差；以及增益控制单元，其至少基于功率差计算单元所计算的功率差来控制第一放大器和第二放大器的增益比。使用本发明，可能以低成本实现能够执行适当的增益控制的接收装置。当结合附图阅读下面的详细描述时，根据该详细描述，本发明的上述以及进一步目的和新颖特征将更清楚。然而，应当明确地理解，附图仅仅是为了说明的目的，并且并不旨在限定本发明的范围。


当结合下面的附图考虑下面的详细描述时，可以获得对本申请的更彻底的理解。图1是示出了本发明第一实施例的接收装置的结构的方框图；图2是图1中示出的数字处理单元所实现的功能的方框图；图3是用于解释本发明第一实施例的“增益控制过程”的流程图；图4是本发明第二实施例的数字处理单元所实现的功能的方框图；图5是示出了本发明第三实施例的接收装置的结构的方框图；图6是本发明第三实施例的数字处理单元所实现的功能的方框图；以及图7是用于解释本发明第三实施例的“增益控制过程”的流程图。
具体实施例方式下面将参考附图解释本发明的优选实施例。(实施例1)将参考图1解释本发明第一实施例的接收装置1。在本实施例中，使用接收装置被构造以便用于接收数字广播(例如地面数字广播)的实例，来解释本发明的接收装置。图 1是示出了该第一实施例的接收装置1的结构的方框图。如图1所示，本实施例的接收装置1包括RF amp 10、频率转换单元11、本地振荡器12、模拟滤波器13、IF amp 14、ADC 15、数字滤波器16、解调器17、DAC 18和数字处理单元 100。RF amp 10是使用广播频率(RF 射频)来放大广播信号中由天线(图中未示出) 等所接收的接收信号的放大器(第一放大器)，并且在本实施例中，该RF amp 10是可变增益放大器(VGA)，其增益是可以控制的。频率转换单元11包括混频电路，例如模拟乘法器，并通过将RF amp 10所放大的信号的频率与来自本地振荡器12的本地频率进行混频，而将RFamp 10的输出频率从RF频带转换到后续阶段的频带。在本实施例中，频率转换单元11执行从RF频带到IF(中频) 频带的频率转换。模拟滤波器13是诸如低通滤波器(LPF)的模拟滤波器，并通过对来自频率转换单元11的输出信号进行滤波，来削弱任何不必要的波。IF amp 14是包括类似于RF amp 10的VGA (可变增益放大器)的放大器(第二放大器)，并使用输出到解调器17的频率来放大模拟滤波器13所滤波的信号。在本实施例中，由频率转换单元11将模拟滤波器13所滤波的信号转换到IF频带，所以IF amp 14使用IF频带进行放大。ADC 15是模数转换器(ADC)，并将IF amp 14所放大的IF频带模拟信号转换成数字信号，并将该信号提供到用于解调的数字信号过程。数字滤波器16是将ADC 15所转换的数字信号滤波到期望频带的数字滤波器，并包括例如DLPF (数字低通滤波器)。解调器17包括对由数字滤波器16滤波到期望频带的数字信号进行解调的数字解调电路，并将表示音频或视频的输出信号输出到后续阶段的再现操作(在图中未示出)。DAC 18是数模转换器(DAC)，并将控制信号(数字信号)转换成模拟信号，该控制信号是在数字处理单元100控制ADC 15之前的模拟电路时由数字处理单元100产生的。当产生诸如该模拟信号的模拟控制信号时，在必要时执行诸如PWM(脉冲宽度调制)或 PCM (脉冲编码调制)的调制。数字处理单元100包括数字处理器(数字处理电路)，例如DSP (数字信号处理器) 或CPU (中央处理单元)，并使用ADC 15所转换的数字信号来执行处理。在这种情况下，上面描述的解调器17的功能由该数字处理单元100实现。在该实施例中，如图1所示，将来自ADC 15的输出和来自数字滤波器16的输出被输入到数字处理单元100。例如，数字处理单元100通过执行存储在寄存器、ROM(只读存储器)或其它可重写存储设备中的操作程序来实现各种功能。在该实施例中，数字处理单元100执行RF amp 10和IF amp 14的增益控制。在数字处理单元100所实现的功能中，增益控制必需的功能在下面参考图2来解释。图2是数字处理单元100所实现的功能的方框图。如图2所示，数字处理单元100实现诸如滤波前功率测量功能110、滤波后功率测量功能120、功率差计算功能130、总增益参考值设定功能140、增益控制功能150和接收功率估计功能160之类的功能。在该实施例中，这些功能在处理器(例如DSP或CPU)中整体地实现；然而，这些功能也可以由用于执行这些功能的操作的特殊硬件实现。滤波前功率测量功能110测量来自ADC 15的输入信号的信号功率(下文被称为 “滤波前信号功率”)，或者换句话说，测量被数字滤波器16滤波之前的数字信号的信号功率。滤波后功率测量功能120测量来自数字滤波器16的输入信号的信号功率(下文被称为“滤波后信号功率”)，或者换句话说，测量被数字滤波器16滤波之后的数字信号的信号功率。滤波前功率测量功能110和滤波后功率测量功能120的输出周期以针对接收到的信号的调制方法的调制信号为单位。例如，当调制方法是OFDM(正交频分复用)时，滤波前功率测量功能110和滤波后功率测量功能120的输出周期与1个OFDM符号或其整数倍相对应。当以这种方式以调制信号为单位来设定输出周期时，基于解调器17的解调操作的定时信号从解调器17输入到滤波前功率测量功能110和滤波后功率测量功能120。通过滤波前功率测量功能110和滤波后功率测量功能120来测量功率的方法是任意的；例如，可以使用已知的技术，例如将信号转换成功率并使用间隔内的平均值求得功率的方法，或者根据振幅概率密度分布求得超过阈值的比并执行转换的方法。功率差计算功能130通过计算滤波前功率测量功能110和滤波后功率测量功能 120所测量的信号功率之间的差，来计算滤波前信号功率和滤波后信号功率之间的功率差。这里，本实施例的接收装置1的接收对象是所谓的全段(full-seg)广播。换句话说，接收装置1接收分配给一个信道的所有频带(后文称为“全频带”)。在这种全频带接收的情况下，期望信道的功率存在于所有期望频带中，所以除了期望频带的功率以外，所有功率都变成不必要的频率分量。在本实施例中，由数字滤波器16将来自ADC 15的输出信号滤波到期望频带，所以在数字滤波器16执行滤波之前，接收装置1中不必要的波的频率分量或由不必要的波引起的失真频率分量是与信号混合的。因此，通过将滤波之前的信号与已被数字滤波器16滤波到期望频带的信号进行比较，可能估计出不必要的波的功率比。换句话说，功率差计算功能130所计算的功率差指示不必要的波的该功率比。这里，当被输入到接收装置1的期望波的功率较低时，由于热噪声效应，会出现不必要的功率。然而，当不必要的波的功率的比较高时，即使当被输入到接收装置1的期望波的功率足够高使得其不被热噪声影响时，也包括不必要的波或由不必要的波引起的失真。在这样的情况下，功率差计算功能130所计算的输出值变大。另一方面，当不必要的波的功率的比较低时，功率差计算功能130所计算的输出值变小。总增益参考值设定功能140基于滤波前功率测量功能110所测量的滤波前信号功率，来设定用于设定RF amp 10和IF amp 14的增益总和(总增益)的参考值(总增益参考值)，并将该参考值输出到增益控制功能150。在这种情况下，总增益参考值设定功能140 将功率将收敛到的功率值(目标值)与滤波前信号功率进行比较。当滤波前信号功率大于目标值时，总增益参考值设定功能140使总增益参考值的输出值变小，而当滤波前信号功率小于目标值时，使输出的总增益参考值的值变大。RF amp 10和IF amp 14的总增益(其由增益控制功能150在后续阶段中设定) 根据总增益参考值设定功能140所输出的总增益参考值而波动。在本实施例中，当总增益参考值增大时，总增益变小，而当总增益参考值减小时，总增益变大。换句话说，当设定总增益时使用反馈配置，并且执行控制，使得来自滤波前功率测量功能110的值是不变的。增益控制功能150主要根据功率差计算功能130所计算的功率差来控制RF amp 10和IF amp 14的增益比。换句话说，增益控制功能150不仅通过执行IF amp的增益控制(如在常规模拟电路中正常执行的)，而且也通过执行RF amp的增益控制来控制增益比。 换句话说，作为模拟电路的RF amplO和IF amp 14的增益由增益控制功能150控制，增益控制功能150在逻辑上由数字处理单元100实现。如上所述，功率差计算功能130所计算的功率差指示不必要的功率比，所以增益控制功能150根据不必要的功率比来执行增益比的控制。在这种情况下，增益控制功能150 假定，当不必要的功率比较大时，不必要的波的功率或由不必要的波的失真引起的功率分量较高，并执行控制以降低RFamp 10的增益比，而不改变接收装置1的整个总增益。另一方面，当不必要的功率比较小时，增益控制功能150执行控制，以增加RF amp 10的增益比， 使得指示热噪声效应的噪声指数(NF)变成最小值。更具体地，增益控制功能150将RF amp 10的可设定的增益比的参考值(比较值) 与从功率差计算功能130输出的功率差进行比较，并在功率差的值大于参考值(比较值) 时，产生用于执行控制以降低RF amp 10的增益比的控制信号。另一方面，当功率差的值小于参考值(比较值)时，增益控制功能150产生用于执行控制以增加RF amp 10的增益比的控制信号。
在这种情况下，在比IF amp 14的控制周期长的周期内控制RF amp 10。这里，IF amp 14的控制周期与滤波前功率测量功能110和滤波后功率测量功能120的输出周期相同，并且以调制信号为单位。换句话说，在接收波的调制方法是OFDM的情况下，IF amp 14 的控制周期等于1个OFDM符号周期或其整数倍。在比IF amp 14的控制周期长的周期内执行RF amp 10的增益控制。通过这种方式，防止了在总增益由于IF amp 14的收敛而收效之前切换RF amp 10的增益。作为结果， 在直到IF amp 14收效之前的时间期间，在RF amp 10的增益中没有大的波动，因此可能减少诸如总增益不收敛的行为。然而，当总增益在RF amp 10的控制周期期间不收敛时，通过从IF amp 14的增益中减去RF amp 10的增益的变化量，来对RF amp 10和IF amp 14的总增益进行控制，使得其是不变的。接收功率估计功能160根据来自功率差计算功能130和总增益参考值设定功能 140的输出值来估计期望频率分量的接收功率。换句话说，对于从总增益参考值设定功能 140输出的值，反映的是滤波之前的频率分量的接收功率，而对于从功率差计算功能130输出的值，反映的是该频率分量中的期望频率分量的比，所以接收功率估计功能160可以通过计算根据总增益参考值求得的接收功率，来求得期望频率部分的接收功率，以作为期望功率分量的比。换句话说，接收功率估计功能160可以求得具有期望频率的接收到的信号的接收功率(接收信号功率)，并且在接收装置1中，该值被用作RSSI (接收信号强度指示符)。上面描述了本实施例的接收装置1的结构，然而，上面的结构是实现本发明必要的结构，并且在需要时，可以适当地包括接收装置所必需的其它结构。下面解释具有这种结构的接收装置1的操作的实例。这里，参考图3所示的流程图来解释数字处理单元100所实现的“增益控制过程”。该“增益控制过程”由本实施例的接收装置1启动，例如在开始接收操作时启动该“增益控制过程”。在处理开始之后并且处于IF amp 14的控制周期(换句话说，以调制信号为单位的周期)(步骤SlOl =YES)，滤波前功率测量功能110和滤波后功率测量功能120都测量相应的信号功率，并将结果输出到功率差计算功能130。功率差计算功能130计算滤波前的信号的信号功率(其由滤波前功率测量功能110测量)与滤波后的信号的信号功率(其由滤波后功率测量功能120测量)之间的功率差(步骤S120)，并通知增益控制功能150。指示滤波前功率测量功能110和滤波后功率测量功能120所测量的信号功率的信息以及指示功率差计算功能130所计算的功率差的信息存储在存储设备中，例如数字处理单元100的寄存器或数字处理单元100所使用的RAM(随机存取存储器)。此时，滤波前功率测量功能110也将滤波前的信号的所测量的信号功率通知给总增益参考值设定功能140。总增益参考值设定功能140根据滤波前的信号的信号功率来设定总增益参考值，并通知增益控制功能150。增益控制功能150通过比较从功率差计算功能130通知的功率差与针对RF amp 10和IF amp 14的增益比的参考值，来设定RF amp 10和IF ampl4的增益比(步骤S103)。 指示总增益参考值设定功能140所设定的总增益参考值的信息以及指示增益控制功能150 所设定的增益比的信息也存储在如上所述的存储设备中。在设定增益比之后，增益控制功能150将该设定的增益比与存储在存储设备中的当前增益比进行比较，并且当设定的增益比不同于当前增益比(步骤S104 =YES)时，增益控制功能150产生用于控制RF amp 10和IF ampl4的控制信号，使得当前增益比变得与设定的增益比相同。通过经由DAC 18将针对IF amp 14产生的控制信号发送到IF amp 14，增益控制功能150控制IF amp 14的增益，使得增益比等于设定的增益比(步骤S150)。这里，预期由于IF amp 14的收敛，总增益将自动收敛。因此，增益控制功能150 根据总增益参考值设定功能140所输出的参考值，来确定RF amplO和IF amp 14的总增益是否收敛，使得增益比等于设定的增益比(步骤S106)。换句话说，通过使RF amp 10的控制周期比IF amp 14的控制周期长来使总增益稳定化是可能的。这将在下文中解释。在改变增益比同时使RF amplO和IF amp 14的总增益保持不变的情况下，如果RF amp 10和IF amp 14的设定的总增益和实际总增益之间存在差异，则增益比的变化引起总增益的变化。在这种情况下，因为提供了 RF amp 10和IF amp 14的控制周期之间的差异，所以总增益中的误差由于IF amp 14的收敛而随着时间的过去在RF amp 10的控制周期内收敛。从而，由于通过将RF amp 10的控制周期设定为对误差的收敛所需要的时间量足够长，使总增益中的误差自动收敛，所以总增益变得稳定。因此，在步骤S105中，通过控制IF amp 14的增益，预期总增益将自动收敛。然而， 当总增益在RF amp 10的控制周期的时间期间不收敛(步骤S106 :N0，步骤S107 =YES)时， 增益控制功能150通过从IF amp 14的增益中减去RF amp 10的增益的变化量，来执行调整，使得RF amp 10和IF amp 14的总增益是不变的(步骤S108)。通过重复地执行上面的操作直到指定的结束事件(例如接收装置1的操作结束) 出现为止，来根据包括在输入信号中的不必要的功率来执行增益控制(步骤S109 =NO)。此外，该处理在结束事件出现时结束(步骤S109 =YES)。使用本实施例，根据来自包括在ADC 15输出中的期望频带分量和其它分量的功率比，来控制RF amp 10和IF amp 14的增益比。作为结果，在全频带接收(例如全段广播的接收)中，当在与期望波的信道分离的频率中有不必要的波时，执行足够的增益控制是可能的。在该实施例中，总增益参考值设定功能140根据滤波前功率测量功能110所测量的滤波前信号功率，来输出总增益参考值，然而，例如，在提高整个接收装置1的性能的情况下(置于该接收装置1上的优先级使期望频带的功率是不变的)总增益参考值设定功能 140可以根据滤波后功率测量功能120所测量的滤波后信号功率来输出总增益参考值。在这种情况下，结构使得来自滤波后功率测量功能120的输出被输入到总增益参考值设定功能140。可替换地，结构可以使得在滤波前功率测量功能110和滤波后功率测量功能120以及总增益参考值设定功能140之间提供开关，以便可以切换对总增益参考值设定功能140的输入。在来自滤波后功率测量功能120的输出被输入到总增益参考值设定功能140的结构的情况下，例如，通过执行操作使得将滤波前功率测量功能110所测量的信号功率通知给接收功率估计功能160，接收功率估计功能160可以执行接收功率的估计。总增益参考值设定功能140所使用的目标值和增益控制功能150所使用的参考值可以是单个值。然而，为了通过最小化总增益中的波动来防止解调性能的退化，优选地，目标值和参考值是两个独立的值。在这种情况下，通过将用于确定总增益是否大于目标值或参考值的值与用于确定总增益是否小于目标值或参考值的值分开，来建立滞后是可能的。在本实施例中用作阈值的值(目标值和参考值)根据接收期间的接收频带的变化或者ADC 15的采样频率的变化而改变，并且在这种情况下，处理周期也与此一起改变。(实施例2)在上面描述的实施例中，通过求得数字滤波器16滤波之前和之后的信号的功率差，来根据不必要的功率比来设定增益比，并执行功率控制，然而，在用于设定功率比的条件上反映接收质量也是可能的。在图4中示出了用于实现这种操作的数字处理单元100的功能。图4是示出了本实施例的由数字处理单元100实现的功能的功能方框图。如图4所示，除了在第一实施例中描述的各个功能以外，本实施例的数字处理单元100还具有接收质量判断功能170和传播路径状态检测功能180。接收质量判断功能170根据解调器17的解调结果，产生指示与接收信号有关的各种质量(例如接收信号质量、线路质量等)的质量信号，并通知增益控制功能150。这里，接收信号质量是与从解调器17进行的解调处理获得的期望值的差，并被表示为误差信息，例如MER (调制误差率)，其指示接收信号与QPSK (正交相移键控)或QAM (正交振幅调制)所预期的最接近的坐标相差多少。例如，线路质量由信号误差率(误码率BER)表示，信号误差率是根据由纠错处理解码的信号和原始信号之间的差来估计的。接收质量判断功能170将接收信号质量和线路质量是好还是坏转换成数值，对这些值赋予权重，产生指示组合值的质量信号，并将结果输出到增益控制功能150。传播路径状态检测功能180根据来自解调器17的解调结果，来检测传播路径的状态，产生指示传播路径的质量的状态信号，并通知增益控制功能150。这里，例如，传播路径状态是根据自相关强度求得的传播路径的到达状态，这在使用具有防护间隔(GI)的OFDM、接收电平中的波动、现有信号等提取时间位置信息时被执行。增益控制功能150通过执行与第一实施例中的操作相同的操作来控制RF amp 10 和IF amp 14的增益比。然而，在本实施例中，增益控制功能150向用于设定增益比(图3 步骤Sl(XB)的条件添加若干项，不仅仅是功率差，还有接收功率估计功能160所估计的接收功率、由接收质量判断功能170所产生的质量信号所指示的接收质量、以及由传播路径状态检测功率180产生的状态信息所指示的传播路径状态。下面将解释在这种情况下增益控制功能150的操作。在这里，将针对接收功率较低的情况和接收功率较高的情况单独地解释该操作。首先，当接收功率较低时，增益控制功能150将接收功率较低时所设定的阈值与接收功率估计功能160所估计的接收功率进行比较，并且当接收功率小于阈值时(换句话说，当期望频带的接收功率较低时)，产生用于执行控制使得RF amp 10的增益不降低的控制信号。这是因为与接收装置1中由不必要的波引起的失真出现相比，NF退化对接收具有更多的影响。在这种情况下，增益控制功能150进一步将传播路径状态检测功能180所输出的值与阈值(检测阈值)进行比较，并且当状态信号所指示的值大于检测阈值时(换句话说， 传播状态的波动量较大)，增加较弱的功率阈值。作为结果，当期望频带的功率较低时，增益控制功能150执行控制，使得难以降低RF amp 10的增益。这是因为当传播路径的波动较大时，功率容易被NF影响，并且期望波瞬时变得较小。增益控制功能150也将接收质量判断功能170所输出的质量信号与阈值(质量阈值)进行比较，并且当指示质量的值大于质量阈值时，产生执行控制以降低RF amp 10的增益的控制信号。这是因为当具有良好的接收时，增益控制功能150不需要执行RF amp 10 的增益控制。接着，解释当接收功率较高时的操作。在这种情况下，增益控制功能150将来自接收功率估计功能160的输出值与阈值(较强的功率阈值)进行比较，并且当接收功率大于较强的功率阈值时(换句话说，期望频带的接收功率较高)，产生执行控制使得降低RF amp 10的增益的控制信号。在接收功率并不极大地被NF退化影响的状态下，进行这种操作以便降低RF amp 10的增益并增加对不必要的波的容限。在这种情况下，当来自接收质量判断功能170的质量信号所指示的值小于质量阈值，并且确定了接收状态不好时，增益控制功能150降低较强的功率阈值的值。在如此操作时，增益控制功能150执行控制，使得在期望频带的功率较高时更容易降低RF amp 10的增如上所述，使用本实施例的结构，在用于设定RF amp 10和IF amp 14的条件上反映接收质量和传播路径状态。作为结果，在全频带接收中，当在与期望波的信道分离的频率中存在不必要的波时，根据接收质量和传播路径状态来执行更充足的增益控制是可能的。换句话说，当期望波的接收功率较低时，有必要使NF最佳，然而在这种情况下，执行控制使得RF amp 10的增益比不降低是可能的。当进行这样的操作时，根据接收质量和传播路径状态来改变阈值的值，所以建立RFamp 10的增益比的下限并执行控制使得增益比不变得小于该限制是可能的。另一方面，当期望波的接收功率较高时，NF的退化并不影响接收信号的质量，所以积极地执行控制以降低RF amp 10的增益是可能的。而且，当期望波的接收功率较低时，接收功率的波动较大(换句话说，传播路径的波动较大)，并且当可能将发生接收功率突然和暂时减小时，执行控制以降低RF amp 10的增益比是可能的。作为结果，因为RF amp 10的增益比较低，所以当接收功率减小时可能防止由于NF退化而不能接收。此时，根据接收质量和传播路径状态改变阈值，所以可以为RF amp 10的增益比建立下限，并且因此执行控制使得增益比不变得小于此下限是可能的。在本实施例中的每个阈值结合接收性能(例如用于接收的调制方法或编码率)的变化而变化，并且通过为每个阈值准备两种类型的值使得存在滞后，可能防止由RF amp 10 中的无意的增益变化所弓I起的接收退化。(实施例3)在上面描述的第一和第二实施例中，针对在与期望波的信道分开的频率中存在不必要的波的全频带接收的情况，给出了有效增益控制的实例，然而，在本实施例中，针对在不必要的相邻信道中存在不必要的波的全频带接收的情况，来解释有效增益控制的实例。
换句话说，在全频带接收中，当RF amp 10的增益太强时，不必要的分量会出现在不必要的相邻信道中。当这发生时，当IF频率的极性不合适时，由负频率引起的衰减变大， 并且使接收特征退化将变得容易。因此，在本实施例中，通过执行切换操作使得IF频率的极性变得合适，来防止由增益控制引起的接收特征退化。图5示出了本实施例的执行这种操作的接收装置1的结构。如图5所示，在本实施例中，结构使得数字处理单元100控制本地振荡器12和模拟滤波器13。在这种情况下，本地振荡器12可以根据来自数字处理单元100的控制信号，来改变被输出到频率转换单元11的频率。在这种情况下，通过改变来自本地振荡器12的输出频率，来改变从频率转换单元11输出的IF频率的极性。模拟滤波器13是复杂滤波器(例如LPF)，其能够根据来自数字处理单元100的控制信号来切换衰减频率的极性，或换句话说，相消极性，使得其与IF频率的这种极性变化相对应。图6示出了在这种结构中由数字处理单元100实现的功能的实例。在本实施例中，如图6所示，除了上面第二实施例中的滤波前功率测量功能110、滤波后功率测量功能 120、功率差计算功能130、总增益参考值设定功能140、增益控制功能150、接收功率估计功能160、接收质量判断功能170和传播路径状态检测功能180以外，数字处理单元100还具有极性控制功能190。极性控制功能190产生用于产生本地频率的、切换来自频率转换单元11的IF频率的极性的控制信号，并通过DAC 18将该控制信号发送到本地振荡器12。此外，极性控制功能190产生用于根据所切换的IF频率极性来切换相消极性的控制信号，并通过DAC 18 将该控制信号发送到模拟滤波器13。下面解释本实施例的接收装置1的操作。将参考图7所示的流程图来解释本实施例的“增益控制过程”。在本实施例的“增益控制过程”中，与第一实施例的“增益控制过程” 的情况一样，接收装置1开始接收操作触发了处理的开始。在处理开始之后，由与第一实施例的“增益控制过程”中的步骤SlOl到步骤S109 中相同的处理来执行增益比的控制(图3)(步骤S301)。在这里，当在步骤S103中设定增益比时，如第二实施例的实例，将接收质量和传播路径状态添加到条件上。换句话说，可以根据接收质量和传播路径状态来优化增益比。在步骤S301中的增益控制中，在RF amp 10的控制周期开始的时刻(步骤S107)， 增益控制功能150将此通知给极性控制功能190。在步骤S301中当结束事件出现时(步骤S109 :YES)，该过程结束，然而，当结束事件不出现时(步骤S109 :N0)，极性控制功能190根据来自增益控制功能150的通知确定是否已经到达极性控制的操作定时(步骤S302)。在本实施例中，在比RF amp 10的增益控制周期长的时间内，极性控制功能190对频率转换单元11和模拟滤波器13执行极性切换操作。因此，在RF amp 10的增益控制的通知之后已经经历了指定的时间的时亥lj，极性控制功能190可以确定时间何时到达极性控制的操作定时，然而，在时间到达该操作定时之前，处理一直等待而没有执行其它操作(步骤S302 :N0)。这使得在极性控制的操作期间不执行增益控制，并且作为结果，可能防止振荡或收敛由于不适当的反馈而变坏。
当时间到达极性控制的操作时间(步骤S302 =YES)时，极性控制功能190通过获取来自接收质量判断功能170和传播路径状态检测功能180的质量信号和状态信号，来检查此时的接收质量和传播路径状态(步骤S303)。极性控制功能190根据所获取的质量信号和状态信号，确定当前接收质量和传播路径状态是否足够好(步骤S304)。在这里，例如，极性控制功能190将接收质量和传播路径状态与指示接收质量和传播路径状态足够好的相应阈值进行比较，并且当接收质量和传播路径状态都是超过阈值的值时，极性控制功能190确定它们是“足够好的”。在这里，在当前接收质量和传播状态足够好(步骤S304 =YES)时，不存在由极性选择引起的接收性能退化，所以极性控制功能190不需要执行极性切换。在这种情况下，极性控制功能190继续到步骤S311，而不执行极性切换控制。另一方面，在当前接收质量和传播路径状态不足够好(步骤S304 =NO)时，可能已经出现了由极性选择引起的接收特征退化。因此，极性控制功能190将在步骤S303中获得的质量信号和状态信号存储在存储设备(例如寄存器或RAM)中，作为指示在执行极性切换之前的接收质量和传播路径状态的信息。接着，极性控制功能190产生使本地振荡器12产生本地频率、反转由频率转换单元11输出的IF频率的极性的控制信号，并产生反转模拟滤波器13 (其为复杂滤波器)的相消极性的控制信号，使得可以根据反转的IF频率极性来执行衰减。接着极性控制功能190 执行控制，以通过经由DAC 18将所产生的控制信号发送到本地振荡器12和模拟滤波器13， 来反转IF频率的极性(步骤S306)。在执行极性反转之后，极性控制功能190从接收质量判断功能170和传播路径状态检测功能180获取指示极性反转之后的接收质量和传播路径状态的质量信号和状态信号(步骤S307)。极性控制功能190将所获取的质量信号和状态信号(换句话说，极性反转之后的接收质量和传播路径状态)与在步骤S305中存储的质量信号和状态信号(换句话说，极性反转之前的接收质量和传播路径状态)进行比较(步骤S308)。在这里，当极性反转之后的信号更好(步骤S309 =NO)时，反转的极性是适当的，所以极性控制功能190维持这个状态，直到下一极性控制定时为止。另一方面，当极性反转之前的信号更好(步骤S309 =YES)时，反转之前的极性是适当的，所以极性控制功能190再一次通过执行与步骤S306中相同的操作来反转IF频率的极性(步骤S310)。接收装置1重复地执行如上所述的操作，直到结束事件出现为止(步骤S311 NO)。换句话说，在比RF amp 10的增益控制周期长的每个周期内，极性控制功能190尝试 IF频率的极性反转，并且选择具有最佳接收质量和传播路径状态的极性。当结束事件出现时，该处理结束(步骤S311 =YES)。如上所述，使用本实施例的结构，通过在执行RF amp 10和IF amp 14的增益比的控制之后尝试IF频率的极性反转，选择产生更好的接收状态的极性。作为结果，在全频带接收中，当在相邻的不必要的信道中存在不必要的波时，选择适当的频率极性，因此可能进一步改进增益控制的效果。如上所述，通过在执行极性控制时不执行增益控制来使切换极性之前和之后的总增益相同，然而，当本地振荡器12的本地频率由于模拟电路中的特征差异等而改变时，在滤波前功率测量功能110所测量的功率中也可能出现变化。在这样的情况下，如在第一实施例中解释的，通过在比RF amplO的控制周期短的周期内执行IF amp 14的增益控制，IF amp 14的增益跟着产生并收敛。然而，为了加快该跟随，可以执行这种附加控制，使得在比正常周期短的周期内执行IF amp 14的增益控制，但是只可以在紧随完成极性控制之后来执行这种附加控制。(实施例4)在上面的第三实施例中，通过尝试IF频率的极性反转并对该反转之前和之后的接收质量和传播路径状态进行比较，来选择产生更好的接收状态的极性，然而，这种操作也可以应用于增益控制。在这种情况下接收装置1的结构可以是应用在第二实施例示出的实例中的结构， 并且由数字处理单元100实现的功能如图4中示出的。增益控制功能150在每个设定周期内暂时改变(作为尝试)RF amp 10和IF amp 14的增益比，并比较该改变之前和之后的接收质量和传播路径状态。接着增益控制功能 150设定产生更好的接收质量和传播路径状态的增益比。同样在这种增益比控制中，与第二实施例的实例一样，增益控制功能150也可以根据接收质量和传播路径状态执行操作，该操作设定与接收功率的大小相对应的增益比， 并改变用于设定增益比的阈值的值。执行这个实施例的操作的接收装置1在执行部分频带接收的情况中是适当的，部分频带接收只接收包括在期望信道中的(例如在一段广播中的)期望频带。在部分频带接收中，除了期望信道中的期望频带以外，每个频带都是不必要的频率分量，所以这种不必要的频率分量也包括在期望信道中。在这种情况下，具有反转极性的频率中的功率是来自同一广播站的不必要的频率分量，所以功率比只受传播路径影响，并且没有较大的功率差。因此，不是像第一实施例到第三实施例那样根据功率差执行增益比控制，而是定期地改变增益比，并且通过根据该改变之前和之后的传播路径状态来改变到更好的增益比，从而获得适当的增益比，而不执行任何不必要的增益控制操作。(实施例5)通过将第三实施例的操作与第四实施例的操作合并来执行控制的接收装置1也是可能的。换句话说，这样的接收装置1定期地改变RF amp 10和IF amp 14的增益比，并根据该改变之前和之后的接收质量来设定更好的增益比，并且通过执行IF频率极性反转的类似操作来选择具有更好的接收质量的极性。在这种情况下，通过使用于改变增益比的周期成为比用于控制极性选择的周期更短的周期，来在改变了增益比之后执行极性选择，并且优选地，执行控制使得增益比的改变和极性的选择不被同时执行。同样在这种情况下，与第二实施例的实例一样，执行以下操作是可能的根据接收功率的大小来设定增益比，并根据接收质量和传播路径状态来改变在设定增益比的过程中所使用的阈值的值。在这个实施例中，反转极性的操作与第四实施例中描述的操作合并，所以在部分频带接收中(例如一段广播中)，当期望频带中的极性将被反转的频率中存在不必要的频率分量时，通过反转极性来获得更好的接收状态是可能的，因此可能提高增益控制的效果。如上所述，通过应用如上面描述的实施例中的本发明，采用数字电路来执行接收装置的增益控制是可能的，所以可以减少模拟电路的数量，使得以低成本实现紧凑的接收装置成为可能。在这种情况下，可能实现适当的增益控制，而在RF amp中不出现失真，并减少模拟电路的数量，这是因为，RF amp和IF amp的增益比是由数字电路根据对功率差的检测来设定的，其中，该功率差是根据被IF amp放大并接着被转换成数字信号的信号、在包括除了期望波以外的频率分量的信号功率与被滤波到期望波的频率分量的信号功率之间的差。用于检测这种功率差的结构由数字电路实现，所以与RSSI相对应的接收功率可以通过计算求得，并且即使在接收装置用于使用RSSI的系统中的情况下，也不需要用于测量RSSI的结构。在控制RF amp和IF amp的增益比之后，执行用于优化IF频率的极性的操作，所以可能使不必要的分量收敛，其中在RF增益由于增益控制而变得过大时会出现该不必要的分量。此外，定期地尝试改变增益比，并根据由于此而改变的接收质量来控制增益比，所以即使在部分频带接收的情况下也可能执行适当的增益控制，在部分频带接收中，在功率差中很难反映不必要的分量的出现。用于对这种部分频带接收执行适当控制的结构以及用于在全频带接收的情况下执行适当增益控制的结构，在逻辑上可以由数字电路实现，所以不需要为每种类型的接收准备特殊的电路，并且可能获得紧凑并且低成本的、可以根据接收的类型灵活地执行增益控制的接收装置。上面的实施例是实例，并且并不限制本发明的范围。换句话说，各种应用都是可能的，并且所有的实施例包括在本发明的范围内。例如，在上面的实施例中，从RF频率到IF频率的转换是由频率转换单元11执行的，然而，转换后的频带也可以是基带(BB)频率。在该情况下，可以使用带通滤波器(BPF) 而不是LPF来构造模拟滤波器13 ；可以使用基带VGA(BBVGA)而不是IFVGA来构造IF amp 14 ；可以使用数字BPF(DBPF)而不是DLPF来构造数字滤波器16。在上面的实施例中，解调器17可以由数字处理单元100实现。换句话说，上面描述的由数字处理单元100实现的功能和用于执行解调器17的操作的功能可以由一个数字电路(处理器)实现。本发明可以由预先包括与上面的实施例的接收装置1相同的功能和结构的接收装置来实现，并且只要该接收装置具有将滤波之前和之后的信号输入到其中的数字电路， 就可以通过将程序应用于接收装置的现有数字电路来使该接收装置作为本发明的接收装置进行运行。在这种情况下，通过使计算机(CPU等)(其与具有上述实施例的数字处理单元100的计算机相同)执行用于实现与上述功能相同的功能的程序，就可以使该接收装置作为本发明的接收装置进行运行。用于应用这种程序的方法是任意的，例如，除了将程序存储在存储介质(例如 ⑶-ROM或存储卡)中并应用该程序以外，还可以通过通信介质(例如互联网)来应用该程序。 虽然参考优选实施例描述了本发明，但是本发明不受本文描述的任何细节限制， 而是包括落入所附权利要求的范围内的所有实施例。
权利要求
1.一种接收装置，至少包括第一放大器，其使用高频来放大接收到的波；频率转换器，其执行从所述第一放大器的频带到后续阶段的频带的频率转换； 模拟滤波器，其对已经经过了所述频率转换器进行的频率转换的信号进行滤波； 第二放大器，其使用解调频率来放大所述模拟滤波器所滤波的信号； 转换器，其将来自所述第二放大器的输出信号转换成数字信号； 数字滤波器，其将所述数字信号滤波到期望频带；以及解调器，其解调所述数字滤波器所滤波的信号；并且还包括数字电路，来自所述转换器的输出信号和所述数字滤波器所滤波的信号被输入到所述数字电路；其中，所述数字电路包括功率差计算单元，其计算来自所述转换器的数字信号与所述数字滤波器所滤波的数字信号之间的功率差；以及增益控制单元，其至少基于所述功率差计算单元所计算出的功率差，来控制所述第一放大器和所述第二放大器的增益比。
2.根据权利要求1所述的接收装置，其中， 所述增益控制单元将指示可设定的增益比的阈值与所述功率差进行比较；执行控制，使得当所述功率差大于所述阈值时，降低所述第一放大器的增益比；以及执行控制，使得当所述功率差小于所述阈值时，增加所述第一放大器的增益比。
3.根据权利要求1所述的接收装置，其中，所述数字电路还包括增益参考值设定单元，所述增益参考值设定单元根据来自所述转换器的输出信号的信号功率或者所述数字滤波器所滤波的信号的信号功率，来输出用于设定所述第一放大器和所述第二放大器的总增益值的参考值；其中， 所述增益控制单元根据所述参考值设定所述第一放大器和所述第二放大器的总增益比；以及根据所述功率差和所述总增益值设定所述增益比。
4.根据权利要求3所述的接收装置，其中， 所述数字电路还包括接收功率估计单元，其根据所述功率差和所述参考值来估计所述期望频带中的接收信号的功率；质量判断单元，其根据所述解调器的解调结果来确定接收信号的质量；以及状态检测单元，其根据所述解调器的解调结果来检测传播路径的状态；其中， 所述增益控制单元包括接收功率、所述质量判断单元的判断结果、和/或所述状态检测单元的检测结果，以作为用于设定所述增益比的额外条件。
5.根据权利要求4所述的接收装置，其中， 所述增益控制单元执行控制，使得当所述接收功率小于指定的阈值时，不降低所述第一放大器的增益比；以及执行控制，使得当所述接收功率大于指定的阈值时，降低所述第一放大器的增益比。
6.根据权利要求5所述的接收装置，其中，所述增益控制单元根据所述质量判断单元的判断结果和/或所述状态检测单元的检测结果来改变所述阈值。
7.根据权利要求4所述的接收装置，其中， 所述增益控制单元还包括极性控制单元，其根据所述质量判断单元的判断结果和/或所述状态检测单元的检测结果，来控制来自所述频率转换器和所述模拟滤波器的输出频率的极性。
8.根据权利要求4所述的接收装置，其中，所述增益控制单元不是根据所述功率差来控制所述增益比，而是暂时改变所述增益比；并根据在改变所述增益比之前和之后所述质量判断单元的判断结果和/或所述状态检测单元的检测结果来设定所述增益比。
9.根据权利要求1所述的接收装置，其中，所述增益控制单元定期地执行对所述增益比的控制；以及在比对所述第二放大器的控制长的周期内执行对所述第一放大器的控制。
全文摘要
以低成本实现了适当的增益控制。在接收装置(1)中，由RF amp(10)放大的RF信号由频率转换单元(11)转换成IF频率，并由IF amp(14)放大，接着，将来自IF amp(14)的、由ADC(15)转换成数字信号的输出信号输入到数字处理单元(100)。来自ADC(15)的输出接着由数字滤波器(16)滤波到期望频率，并输入到数字处理单元(100)。在数字处理单元(100)中，测量数字滤波器(16)滤波之前的信号功率和数字滤波器(16)滤波之后的信号功率，并且计算功率差。数字处理单元(100)基于指示不必要的功率的比的功率差，来控制RF amp(10)和IF amp(14)的增益比。
文档编号H03G3/20GK102270997SQ20111010250
公开日2011年12月7日 申请日期2011年4月19日 优先权日2010年4月19日
发明者松田心平, 永井宏宗, 赤堀博次 申请人:Oki半导体株式会社, 卡西欧计算机株式会社