专利名称：包含多级自动增益控制模块的软件无线电接收机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及软件无线电技术领域，具体为一种包含多级自动增益控制模块的软件无线电接收机。
背景技术：
接收机是无线通信系统中的重要组成部分，为克服传统无线电接收机功能单一、功能可扩展性差等技术限制，出现了软件无线电(Software Defined Radio, SDR)技术,该技术以标准化、模块化的硬件结构为通信平台，充分运用数字信号处理技术，通过在同一硬件平台上运行不同的软件算法实现不同的通信功能。运用软件无线电技术的接收机是一种先进的设计思想，其关键技术是对射频信号的处理尽可能的靠近天线，所以需要对射频信号进行采样等处理，这样就需要对模拟/数字信号采样前的射频信号进行功率控制，保证接收机的动态范围性能。而保证接收机动态范围的最佳方案就是自动增益控制(Auto GainControl, AGC)。传统接收机中多是通过模拟自动增益控制电路，直接对模拟射频信号进行功率检测，然后控制可变增益放大器或衰减器，这种方法难以实现较高的精度控制和较大的动态范围。随着技术的进步，又出现了全数字自动增益控制方案，能够改善传统自动增益控制电路的不足，但是存在结构复杂的问题，另外在接收机动态范围方面仍存在一定的技术提升空间。
实用新型内容本实用新型的目的提供一种包含多级自动增益控制模块的软件无线电接收机，接收机包含模拟自动增益控制模块和数字自动增益控制模块，提高增益控制精度、增大接收机的动态范围。本实用新型设计的包含多级自动增益控制模块的软件无线电接收机，包括顺序连接的天线、低噪放大器、射频滤波器、混频器、滤波器、模数转换器和现场可编程逻辑门阵列模块，直接数字频率合成器接入混频器，在射频滤波器和混频器接有射频自动增益控制模块。所述射频自动增益控制模块包括现场可编程逻辑门阵列模块内部的数字自动增益控制子模块、数模转换器和增益控制器(Gain Ctrl)，现场可编程逻辑门阵列模块的数字自动增益控制子模块经数模转换器接入增益控制器，增益控制器连接于射频滤波器和混频器之间。本接收机中现场可编程逻辑门阵列模块控制整机、检测数字基带信号的功率以及解码；混频器和直接频率合成器完成射频模拟信号的下变频。本接收机的低噪放大器的输出端连接第一级模拟自动增益控制模块，后者的输出接入低噪放大器的输入端；和/或本接收机的射频滤波器的输出端连接第二级模拟自动增益控制模块，后者的输出接入射频滤波器的输入端。[0009]所述第一级模拟自动增益控制模块和第二级模拟自动增益控制模块结构相同，均包括可变增益放大/衰减器、放大器、自动增益控制检波器、直流放大器及低通滤波器。输入的信号接入可变增益放大/衰减器，经放大器后输出信号，放大器的输出端还连接自动增益控制检波器、直流放大器及低通滤波器，低通滤波器的输出接入可变增益放大/衰减器。本实用新型包含多级自动增益控制模块的软件无线电接收机的优点为1、多级自动增益控制模块充分结合了模拟自动增益控制模块和数字自动增益控制模块的特点，实现高精度的功率控制，且接收机控制的动态范围较大；2、整机硬件结构相对简单，高性能、低成本，适合推广应用。
图I为本包含多级自动增益控制模块的软件无线电接收机实施例结构框图；图2为图I中第一级或第二级模拟自动增益控制模块的结构框图。
具体实施方式
本包含多级自动增益控制模块的软件无线电接收机实施例结构如图I所示，包括顺序连接的天线、低噪放大器LNA、射频滤波器RF Filter、射频自动增益控制模块RFAGC、混频器、滤波器、模数转换器ADC和现场可编程逻辑门阵列FPGA模块，直接数字频率合成器接入混频器。所述射频自动增益控制模块包括现场可编程逻辑门阵列模块内部的数字自动增益控制子模块、数模转换器DAC和增益控制器Gain Ctrl,，现场可编程逻辑门阵列模块的数字自动增益控制子模块经数模转换器接入增益控制器Gain Ctrl，增益控制器Gain Ctrl连接于射频滤波器RF Filter和混频器之间。本接收机的低噪放大器的输出端连接第一级模拟自动增益控制模块，后者的输出接入低噪放大器的输入端；本接收机的射频滤波器的输出端连接第二级模拟自动增益控制模块，后者的输出接入射频滤波器的输入端。所述第一级模拟自动增益控制模块和第二级模拟自动增益控制模块结构相同，如图2所示，均包括可变增益放大/衰减器、放大器A、模拟自动增益控制(AGC)检波器、直流放大器DA及低通滤波器LPF。输入的信号接入可变增益放大/衰减器，经放大器A后输出信号，放大器A的输出端还连接自动增益控制(AGC)检波器、直流放大器DA及低通滤波器LPF，低通滤波器LPF的输出接入可变增益放大/衰减器。本例中现场可编程逻辑门阵列模块FPGA为Altera公司Clone III系列芯片，充分利用FPGA内置的Nios II嵌入式软核处理器完成接收机的控制功能。本实施例中天线接收信号fl频段可为300MHz 800MHz，本例fl为频点480MHz、带宽2MHz的正交频分复用信号(OFDM信号，OFDM为Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing的缩写),低噪放大器LNA的放大倍数为IOdB,天线接收的信号f I首先送入低噪放大器LNA中放大，在有用信号被放大的同时，噪声信号也被同时放大，有利于后级的射频滤波器RF Filter更好的滤除噪声信号。本例射频滤波器RF Filter的带宽为2MHz。接收到的信号Π在经过低噪放大器LNA和射频滤波器RF Filter时，分别受到第一级和第二级模拟自动增益控制模块(AGCl和AGC2)的控制，分别根据输入信号的强弱进功率粗调。第一级和第二级模拟自动增益控制模块中其中AGC检波器由三极管电路组成，产生控制电压经过直流放大器和低通滤波器后，作用于可变增益放大/衰减器，控制输入模拟信号的功率，以提高接收机的动态范围。经过射频滤波器RF Filter之后的信号送入混频器中进行模拟下变频，其中混频器所需要的本振信号f2由直接频率合成器提供，本例直接数字频率合成器提供的本振频率f2由程序配置为481MHz，经过混频器混频得到信号f3，本例f3频谱中包含IMHz、480MHz、48IMHz及961MHz的频率成分，经过滤波器滤除不需要的高频分量，保留频率为IMHz的模拟低中频信号，再经过模数转换器A/D将模拟低中频信号转换为数字信号并输入现场可编程逻辑门阵列模块FPGA，在现场可编程逻辑门阵列模块FPGA中首先进行数字下变频DDC得到基带信号，并由现场可编程逻辑门阵列模块FPGA的数字自动增益控制子模块进行数字基带信号的功率计算、与参考值比较，得到的数字自动增益控制的功率控制字，经过一个单通道8位的数模转换器D/A转换为模拟控制量，送入射频自动增益控制模块RFAGC，完成本例第三级自动增益控制即射频自动增益控制RFAGC的功率控制，实现对输入信号功率的进一步精确控制，本例射频自动增益控制的电压控制范围为O 4V。最后，在现场可编程逻辑门阵列模块FPGA中完成正交频分复用OFDM基带信号的解码处理。本例直接数字频率合成器为内置压控振荡器VCO的锁相环PLL频率合成器，结合外部环路滤波电路和外部基准时钟产生混频器所需的本振信号。本例直接数字频率合成器的外部参考频率由20MHz的外部晶振作为基准时钟提供，外部环路滤波电路由RC无源器件组成。上述实施例，仅为对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本实用新型并非限定于此。凡在本实用新型的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.包含多级自动增益控制模块的软件无线电接收机，包括顺序连接的天线、低噪放大器、射频滤波器、混频器、滤波器、模数转换器和现场可编程逻辑门阵列模块，直接数字频率合成器接入混频器，其特征在于所述射频滤波器和混频器接有射频自动增益控制模块。
2.根据权利要求I所述的包含多级自动增益控制模块的软件无线电接收机，其特征在于所述射频自动增益控制模块包括现场可编程逻辑门阵列模块内部的数字自动增益控制子模块、数模转换器和增益控制器，现场可编程逻辑门阵列模块的数字自动增益控制子模块经数模转换器接入增益控制器，增益控制器连接于射频滤波器和混频器之间。
3.根据权利要求I或2所述的包含多级自动增益控制模块的软件无线电接收机，其特征在于所述低噪放大器的输出端连接第一级模拟自动增益控制模块，后者的输出接入低噪放大器的输入端；和/或本接收机的射频滤波器的输出端连接第二级模拟自动增益控制模块，后者的输出接入射频滤波器的输入端。
4.根据权利要求3所述的包含多级自动增益控制模块的软件无线电接收机，其特征在于所述第一级模拟自动增益控制模块和第二级模拟自动增益控制模块结构相同，均包括可变增益放大/衰减器、放大器、模拟自动增益控制检波器、直流放大器及低通滤波器；输入的信号接入可变增益放大/衰减器，经放大器后输出信号，放大器的输出端还连接模拟自动增益控制检波器、直流放大器及低通滤波器，低通滤波器的输出接入可变增益放大/衰减器。
专利摘要本实用新型为包含多级自动增益控制模块的软件无线电接收机，包括顺序连接的天线、低噪放大器、射频滤波器、混频器、滤波器、模数转换器和FPGA模块，直接数字频率合成器接入混频器，在射频滤波器和混频器接有射频自动增益控制模块。低噪放大器和/或射频滤波器上分别连接第一、二级模拟自动增益控制模块。射频自动增益控制模块包括FPGA模块内部的数字自动增益控制子模块、数模转换器和增益控制器。两个模拟自动增益控制模块结构相同，均包括可变增益放大/衰减器、放大器、自动增益控制检波器、直流放大器及低通滤波器。本接收机具有多级模拟和数字自动增益控制模块，功率控制精度高，控制动态范围较大；整机结构相对简单，性能高、成本低。
文档编号H04B1/16GK202750081SQ20122027242
公开日2013年2月20日 申请日期2012年6月11日 优先权日2012年6月11日
发明者陈明, 罗登, 徐文波, 陈辉 申请人:桂林电子科技大学