信号放大装置及方法与流程

本发明涉及通信，尤其涉及一种信号放大装置及方法。

背景技术：

1、在车路协同技术快速发展的背景下，车路协同实现过程中信号的稳定性成为未来自动驾驶的一个重要议题。而要实现车路协同的快速准确，车辆控制器和车辆无线收发器之间的信号传输则至关重要。车辆控制器输出信号后，信号需要经过功率放大送入车辆无线收发器，信号往往具有宽输入幅度和高频率的特点，在放大时对增益和带宽具有很高要求。

2、现有技术中，采用单级放大器对信号进行处理，无法同时保证增益和带宽的要求，且只能实现固定增益。

技术实现思路

1、本发明提供一种信号放大装置及方法，用以解决现有技术中无法同时保证增益和带宽的要求，且只能实现固定增益的缺陷，实现提高信号处理的增益带宽积，可以对不同电压幅值的输入信号进行灵活地可控增益放大。

2、第一方面，本发明提供一种信号放大装置，包括：控制模块和放大模块，所述放大模块包括级联的多级放大单元，其中：

3、所述放大模块，用于通过所述多级放大单元，对目标输入端的信号进行逐级放大，获取目标输出端的信号，所述目标输入端为所述放大模块中排在第一级的放大单元的输入端，所述目标输出端为所述放大模块中排在最后一级的放大单元的输出端；

4、所述控制模块，用于基于所述目标输出端的采样电压与目标输出电压，控制第一目标放大单元的第一目标增益和控制第二目标放大单元的第二目标增益；

5、其中，所述多级放大单元的级数为n，n为整数，n大于或等于5；所述第一目标放大单元为所述放大模块中排在第l级的放大单元，所述第二目标放大单元为所述放大模块中排在第m级的放大单元，l和m均为整数，1＜l<n/2，(n/2+1)<m<n。

6、可选地，根据本发明提供的一种信号放大装置，所述控制模块具体用于：

7、在所述目标输出电压为目标固定值的情况下，基于所述采样电压与所述目标固定值，控制所述第一目标放大单元的第一目标增益和控制所述第二目标放大单元的第二目标增益。

8、可选地，根据本发明提供的一种信号放大装置，所述控制模块还用于：

9、接收用户的第一输入；

10、响应于所述第一输入，确定所述目标输出电压为所述目标固定值。

11、可选地，根据本发明提供的一种信号放大装置，所述控制模块具体用于：

12、在所述目标输出电压为目标范围值的情况下，基于所述采样电压、所述目标范围值中的最小值和所述目标范围值中的最大值，控制所述第一目标放大单元的第一目标增益和控制所述第二目标放大单元的第二目标增益。

13、可选地，根据本发明提供的一种信号放大装置，所述控制模块还用于：

14、接收用户的第二输入；

15、响应于所述第二输入，确定所述目标输出电压为所述目标范围值。

16、可选地，根据本发明提供的一种信号放大装置，所述第一目标放大单元为程控放大器，所述程控放大器的第一受控端与所述控制模块的第一控制端电连接，所述控制模块具体用于：

17、通过所述第一控制端，控制所述程控放大器的增益为所述第一目标增益。

18、可选地，根据本发明提供的一种信号放大装置，所述程控放大器的电压增益范围为-20db～20db。

19、可选地，根据本发明提供的一种信号放大装置，所述第二目标放大单元包括继电器和第一固定增益放大器，所述第二目标增益为0db或所述第一固定增益放大器的增益，所述控制模块的第二控制端与所述继电器的第二受控端电连接，所述控制模块具体用于：

20、通过所述第二控制端，控制所述继电器的第一端和所述继电器的第二端之间为通路状态，以及控制所述继电器的第一端和所述继电器的第三端之间为断路状态，以使所述第二目标增益为0db；或

21、通过所述第二控制端，控制所述继电器的第一端和所述继电器的第三端之间为通路状态，以及控制所述继电器的第一端和所述继电器的第二端之间为断路状态，以使所述第二目标增益为所述第一固定增益放大器的增益；

22、其中，所述继电器的第一端与所述第二目标放大单元的输入端电连接，所述继电器的第二端、所述第一固定增益放大器的输出端和所述第二目标放大单元的输出端三者电连接，所述继电器的第三端与所述第一固定增益放大器的输入端电连接。

23、可选地，根据本发明提供的一种信号放大装置，所述第一固定增益放大器的增益带宽积小于或等于200mhz。

24、可选地，根据本发明提供的一种信号放大装置，所述放大模块中的除所述第一目标放大单元、所述第二目标放大单元和排在最后一级的放大单元之外的放大单元均为第二固定增益放大器。

25、可选地，根据本发明提供的一种信号放大装置，所述第二固定增益放大器的增益带宽积小于或等于0.48ghz。

26、可选地，根据本发明提供的一种信号放大装置，所述目标输入端为所述放大模块中排在第一级的放大单元的反相输入端，以使输入噪声的电压小于或等于2.5nv/√hz。

27、可选地，根据本发明提供的一种信号放大装置，所述放大模块中的排在最后一级的放大单元为固定增益功率放大器。

28、可选地，根据本发明提供的一种信号放大装置，第一单元的输出端和第二单元的输入端之间通过同轴线连接，以使所述第二单元的输入端的信号相比于所述第一单元的输出端的信号具有目标衰减值；

29、其中，所述第一单元和所述第二单元为所述放大模块中的任意相邻的两个放大单元；在级联顺序上，所述第一单元排在所述第二单元之前。

30、第二方面，本发明还提供一种信号放大方法，所述方法应用于上述任一种所述的信号放大装置，所述装置包括：控制模块和放大模块，所述放大模块包括级联的多级放大单元，所述方法包括：

31、通过所述多级放大单元，对目标输入端的信号进行逐级放大，获取目标输出端的信号，所述目标输入端为所述放大模块中排在第一级的放大单元的输入端，所述目标输出端为所述放大模块中排在最后一级的放大单元的输出端；

32、基于所述目标输出端的采样电压与目标输出电压，控制第一目标放大单元的第一目标增益和控制第二目标放大单元的第二目标增益；

33、其中，所述多级放大单元的级数为n，n为整数，n大于或等于5；所述第一目标放大单元为所述放大模块中排在第l级的放大单元，所述第二目标放大单元为所述放大模块中排在第m级的放大单元，l和m均为整数，1＜l<n/2，(n/2+1)<m<n。

34、本发明提供的信号放大装置及方法，通过五级或五级以上的放大单元，可以对目标输入端的信号进行逐级放大，相比于单级的信号放大，多级的信号放大可以提高信号处理的增益带宽积，保证较高的增益和带宽，同时通过控制模块，可以基于采样电压与目标输出电压，控制第一目标放大单元的第一目标增益以及控制第二目标放大单元的第二目标增益，以使多级放大单元的整体增益与目标输入端的信号的电压幅值相匹配，进而获得的目标输出端的信号的电压可以与目标输出电压相匹配，可以实现对不同电压幅值的输入信号进行灵活地可控增益放大。