接收无线电信号的电子设备和方法及其实现用集成电路与流程

【技术领域】

本发明涉及一种用于接收无线电信号的电子设备，该设备包括：上游放大器，配置成放大接收到的无线电信号；控制模块，配置成控制上游放大器的增益；以及混频器，连接在上游放大器的输出端处，该混频器配置成将来自上游放大器的信号与参考信号混频。

本发明还涉及实现这样的用于接收无线电信号的电子设备的集成电路。

本发明还涉及一种用于接收无线电信号的方法，该方法由这样的电子接收设备实现。

本发明涉及调谐器领域，也就是说，电子设备使得可以接收在一个频带中发射的电磁信号，以保持信号的在特定频带上发射的部分，也称为有效频率，并且拒绝信号的在其他频率上发射的部分。本发明更具体地涉及模拟调谐器，而与所关注的无线电波范围无关。例如，本发明涉及无线电调谐器，诸如fm(频率调制)，am(振幅调制)，dab(数字音频广播)或hd无线电调谐器。本发明还涉及电视调谐器，诸如dvb-t(地面数字视频广播)，dvb-t2，isdb-t/tsb(综合业务数字广播-地面/地面声音广播)或cttb(中国地面电视广播)的调谐器。

背景技术：

从文献us2004/0043733a1中已知上述类型的电子接收设备。接收设备包括：上游放大器，放大经由天线接收的无线电信号；wbagc(宽带自动增益控制)模块，用于控制上游放大器的增益；以及混频器，连接在上游放大器的输出端处并将来自上游放大器的信号与另一信号混频。该接收设备还包括连接在混频器输出端处的下游放大器和互调检测器，该互调检测器能够从下游放大器传递的信号中检测互调，并产生适用于wbagc控制模块的互调指示符(如果适用)，因此后者接下来将根据任何检测到的互调来调整上游放大器的增益。接收设备是fm无线电信号的接收设备，互调检测器从超出标准fm偏差的主要频率变化以及由宽频谱产生的相关噪声中检测互调。

文献us2008/0102773a1也涉及前述类型的电子接收设备。它包括：上游放大器，放大从天线接收的无线电信号；增益控制器，控制上游放大器的增益；混频器，连接在上游放大器的输出端处，并将来自上游放大器的信号与另一信号混频；下游放大器，连接在混频器的输出端处；以及模数转换器，连接在下游放大器的输出端处。接收设备还包括来自模数转换器的信号的互调产物的检测器，增益控制器然后适合于根据这种互调产物的检测或不检测来修改上游放大器的增益。例如，通过与传送无线电信号的信道相邻的一个或几个信道中的噪声增加的变化率，或者通过在包括信道的传送无线电的部分的保护带上直接检测这些互调产物，来检测互调产物。

文献us2008/0153447a1也描述了前述类型的电子接收设备。该接收设备包括：可变增益放大器，放大接收到的无线电信号；放大器的增益的控制器；以及混频器，连接在放大器的输出端处，并将来自放大器的信号与另一信号混频。接收设备还包括连接在混频器的输出端处的下游检测器和连接在混频器的输入端处的上游检测器，该上游检测器和下游检测器适合于检测干扰，尤其是互调现象，所连接的下游检测器检测对应于偏移n+1、在与有效频率相距6mhz的相邻频率上是否存在干扰信号，并且上游检测器检测对应于偏移n+3、在与有效频率相距6mhz以上(通常在与有效信号频率相距18mhz处)的相邻频率上是否存在干扰信号。然后，控制器根据是否检测到互调来调整放大器的增益。

然而，对于这些接收设备，互调的检测相对复杂，并且在某些情况下需要几个检测器。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提出一种用于接收无线电信号的电子设备，该电子设备使得可以更容易地检测互调。

为此，本发明涉及一种用于接收无线电信号的电子接收设备，该设备包括：

上游放大器，配置成放大接收到的无线电信号；

控制模块，配置成控制上游放大器的增益；以及

连接在上游放大器的输出端处的混频器，该混频器配置成将来自上游放大器的信号与参考信号混频，

控制模块还配置成通过命令上游放大器产生增益增加并将第一功率与第二功率进行比较来执行互调检测，第一功率和第二功率为混频器的输出端处信号的相应功率，第一功率在没有增益增加的情况下测得，第二功率在存在增益增加的情况下测得。

利用根据本发明的电子接收设备，控制模块于是通过命令在上游放大器处产生增益增加并将在没有增益增加的情况下测得的第一功率与在存在增益增加的情况下测得的第二功率进行比较，可以执行简单的互调检测，第一功率和第二功率是来自混频器的信号的功率。

换句话说，利用根据本发明的电子接收设备，当由控制模块控制并以执行该互调检测为目的而产生的功率增加在混频器的输出端处产生信号功率的异常变化(尤其是该功率的非线性变化)时，就检测到互调。

根据本发明的其他有利方面，电子接收设备包括以下一个或多个特征，这些特征被单独考虑或根据所有技术上可能的组合考虑：

-如果第二功率与第一功率之差大于增益增加的大致1.5倍，则检测到互调；

-控制模块配置成重复地命令产生增益增加；

-在上一次增益增加之后检测到互调的情况下，增加新的增益增加与上一次增益增加之间的时间间隔；

-如果在上一次增益增加之后未检测到互调，并且如果上游放大器的增益小于预定上游最大增益，则两次连续增益之间的时间间隔优选大致等于1ms；

-该设备还包括连接在混频器的输出端处的下游放大器和从下游放大器的下游连接的模数转换器；

-所述模数转换器优选配置成测量第一功率和第二功率；

-所述控制模块还配置成在互调检测之前执行至少一个相邻杂散(stray)信号的存在测试，然后仅在存在测试为肯定的情况下执行互调检测，所述存在测试取决于混频器的输出端处信号的功率和上游放大器的增益；

-如果上游放大器的增益低于预定上游最大增益，并且如果混频器的输出端处信号的功率严格低于预定目标功率，则存在测试为肯定；

-存在测试还取决于下游放大器的增益；

-如果上游放大器的增益低于预定上游最大增益，如果下游放大器的增益大致等于预定下游最大增益，并且如果混频器的输出处信号的功率低于预定目标功率，则存在测试优选为肯定；

-该设备还包括连接在上游放大器的输出端与控制模块之间的第一宽带检测器；以及

-该设备还包括能够接收无线电信号的无线电天线，以及连接在无线电天线与控制模块之间的第二宽带检测器。

本发明还涉及实现用于接收无线电信号的电子设备的集成电路，其中所述设备如上所定义。

本发明还涉及一种用于接收无线电信号的方法，该方法由电子接收设备实现，并且包括以下步骤：

控制上游放大器的增益，以及

经由上游放大器放大接收到的无线电信号，

将来自上游放大器的信号与参考信号混频，

通过命令上游放大器产生增益增加并将第一功率与第二功率进行比较来执行互调检测，第一功率和第二功率是混频器的输出端处信号的相应功率，第一功率在没有增益增加的情况下测得，第二功率在存在增益增加的情况下测得。

【附图说明】

通过阅读以下描述，本发明的这些特征和优点将变得更加清楚，以下描述仅作为非限制性示例提供，并参考附图进行了说明，其中：

图1是根据本发明的电子接收设备的示意图；和

图2是根据本发明的用于接收无线电信号的方法的流程图，该方法由图1的接收设备执行。

【具体实施方式】

在本说明书的剩余部分中，表述“大致等于”是指等式关系在±10％以内，即不超过10％的变化，且优选地，等式关系在正负5％之内，即不超过5％的变化。

在图1中，电子接收设备10配置成接收无线电信号。电子接收设备10通常为调谐器，也就是说，一种电子设备，使得可以接收在一个频带中发射的电磁信号，以保持信号的在特定频带上发射的部分，称为有效频率，并拒绝信号的在有效频率以外的频率上发射的部分。

电子接收设备10例如是模拟调谐器，其配置成调谐以模拟方式发射的信号，而与无线电波的相关范围无关。调谐器例如是无线电调谐器，例如fm调谐器，其能够接收在87.5mhz和108mhz之间的频率范围内发射的无线电信号；或am调谐器，其能够接收148.5khz和283.5khz和/或526.5khz和1606.5khz之间的频率范围内的无线电信号；或dab调谐器；或hd无线电调谐器。在一种变化中，调谐器是电视调谐器，诸如dvb-t调谐器；或dvb-t2调谐器；或isdb-t调谐器；或cttb调谐器。电视调谐器例如能够接收在40mhz和860mhz之间的频率范围内发射的无线电信号。

电子接收设备10包括能够接收无线电信号的无线电天线12，连接到无线电天线12并配置成放大由天线12接收的无线电信号的上游放大器14，上游放大器14优选地是可变增益放大器(vga)，并由图1中的三角形放大符号表示。

电子接收设备10包括配置成控制上游放大器14的增益g的控制模块16和连接在上游放大器14的输出端处的混频器18，混频器18配置成将来自上游放大器14的信号与基准信号混频，基准信号例如为来自混频器18所连接到的振荡器20的信号。

另外，电子接收设备10包括连接在混频器18的输出端处的下游放大器22和模数转换器(adc)24，模数转换器24连接在下游放大器22的输出端处。

作为可选的补充，电子接收设备10包括连接在上游放大器14的输出端和控制模块16之间的第一宽带检测器(wbd)26，第一宽带检测器26能够测量上游放大器14和混频器18之间的无线电信号(也称为有效信号)的功率。

作为另一可选的补充，电子接收设备10包括连接在无线电天线12和控制模块16之间的第二宽带检测器28，第二宽带检测器28能够测量由天线12接收的信号的功率。

电子接收装置10例如以一种或几种专用集成电路的形式制成，诸如一种或几种asic(专用集成电路)。

无线电天线12本身是已知的，并且具有适合于电子接收设备10能够接收的无线电波范围的形状，无论它是涉及无线电范围(am，fm，dab，hd无线电，isdb-tsb)还是电视范围(dvb-t，dvb-t2，isdb-t，cttb)，如先前描述的。

上游放大器14本身也是已知的，并且具有增益g，该增益g的值能够由控制模块16控制。

根据本发明，控制模块16还配置成通过命令上游放大器14产生增益增加δg并将第一功率p1与第二功率p2进行比较来执行互调检测。第一功率p1和第二功率p2分别是混频器18的输出端处的信号的功率，也就是说，来自混频器18的信号的功率，在上游放大器14没有增益增加的情况下测量第一功率p1，并且存在增益增加δg的情况下测量第二功率p2。

在没有增益增加的情况下的第一功率p1是指来自混频器18的信号、例如经由模数转换器24测量的、对应于上游放大器14的默认增益而没有增益增加δg的增益，例如标称增益，表示为gnom的功率。根据该最后一个示例，当通过模数转换器24(也称为adc)测量第一功率p1时，它也表示为p(gnom)或padc(gnom)。

存在增益增加δg的情况下的第二功率p2指的是来自混频器18的信号、例如经由模数转换器24测量的、对应于上游放大器14的默认增益并且还有增益增加δg的功率，也就是说，对应于所述默认增益与增益增加δg之和的功率。在所述默认增益是标称增益gnom的示例中，当通过模数转换器24(也称为adc)测量第二功率p2时，第二功率p2也表示为p(gnom+δg)或padc(gnom+δg)。

第一功率p1和第二功率p2例如由模数转换器24测量，然后控制模块16连接到所述模数转换器24。

如果第二功率p2和第一功率p1之间的差大于增益增加δg的大致1.5倍，则控制模块16例如配置成检测互调，也就是说，认为存在互调。换言之，在该示例中，当以分贝表示第一功率p1和第二功率p2以及增益增加δg时，如果第二功率p2和第一功率p1之间的差大致大于δg+2db，则检测到互调。

根据此示例，如果验证了以下方程式，则将检测到互调：

p2-p1>δg+2db(1)

其中p1＝p(gnom)，例如p1＝padc(gnom)，

p2＝p(gnom+δg)，例如p2＝padc(gnom+δg)，

p1和p2以db表示。

优选地，如果验证了以下不等式，则检测到互调：

p2-p1>δg+3db(2)

其中p1＝p(gnom)，例如p1＝padc(gnom)，

p2＝p(gnom+δg)，例如p2＝padc(gnom+δg)，

p1和p2以db表示。

增益增加δg优选地具有短的持续时间，以便尽可能少地破坏在接收设备10的输出端处传送的信号。增益增加δg例如是具有短持续时间的增益脉冲，例如小于100μs的持续时间，优选地大致等于50μs。

增益增加δg优选地大于增益g的默认值。增益增加δg取决于接收的无线电信号的幅度以及电子接收设备10饱和之前，特别是模数转换器24饱和之前，信号的最大幅度。增益增加δg的幅度例如等于饱和之前的所述最大幅度与所接收的无线电信号的幅度之差。

控制模块16配置成重复命令增益增加δg的产生。

本领域技术人员将理解，“重复”是指以连续的时间间隔的复现，增益增加δg的重复产生优选地大致是周期性的，例如具有大致等于1ms的周期性，只要没有检测到调制并且只要上游放大器14的增益小于最大预定上游增益gmax。

另外，控制模块16配置成，在上一次增益增加δgn之后检测到互调的情况下，增大在时间tn+1时刻产生新的增益增加δgn+1与在时间tn时刻产生上一次增益增加δgn之间的时间间隔。换句话说，如果检测到互调，则控制模块16配置成相对于已经引起对该互调的检测的上一次增益增加δgn在时间上间隔开下一次增益增加δgn+1。这使得可以限制有效信号的任何振荡，并且可以防止互调检测引起在接收装置10的输出端处传递的信号的破坏。

如果在上一次增益增加δgn之后没有检测到互调并且如果上游放大器14的增益g小于预定上游最大增益gmax，则在时间tn和tn+1的时刻之间的两个连续增益增加δgn，δgn+1之间的时间间隔例如大致等于1ms。

如果在上一次增益增加δgn之后已检测到互调，则时间间隔在上一次增益增加δgn产生的时刻tn和下一次增益增加δgn+1产生的时刻tn+1之间的时间间隔例如大致等于20ms。

如果上游放大器14的增益g基本等于预定上游最大增益gmax，则连续增益增加δgn，δgn+1的两个连续时刻tn，tn+1之间的时间间隔大于互调检测之后的时间间隔，例如大致等于50ms。

换句话说，为了执行互调检测，控制模块16配置成在短持续时间内增加，并且优选地重复增加上游放大增益，然后测量来自混频器18的信号的功率增加。如果功率增加与放大变化同阶，也就是说，如果来自混频器的信号功率随增益变化的变化大致是线性的，则控制模块16认为接收设备10不处于互调状态。相反，如果功率增加远高于上游放大的增益变化，则控制模块16认为存在互调。

控制模块16还配置成根据是否检测到互调来应用或不应用来自第一宽带检测器26的设定点，以及作为可选地补充，来自第二宽带检测器28的设定点。更具体地，如果控制模块16认为不存在互调，则其配置成忽略来自宽带检测器26、28的设定点。否则，如果控制模块16认为存在互调，则将其配置成应用来自宽带检测器26、28的每个增益修改设定点。

作为可选的补充，控制模块16还配置成在互调检测之前执行至少一个相邻杂散信号(例如，至少一个强相邻信号)的存在测试。然后，控制模块16配置成仅在存在测试为肯定的情况下，也就是说，如果认为存在至少一个杂散相邻信号，则执行互调检测，所述存在测试取决于混频器18的输出端处信号的功率和上游放大器14的增益g。

如果上游放大器的增益g小于预定上游最大增益gmax，优选地远小于所述预定上游最大增益gmax，并且如果例如由模数转换器24测量的混频器18的输出端处的信号的功率严格低于预定目标功率pc，则存在测试例如为肯定。如果不满足上述条件，则存在测试为否定。

远小于所述预定上游最大增益gmax的增益例如是指比所述预定上游最大增益gmax小至少2db的增益。低于预定目标功率pc的功率例如是指比所述目标功率pc低2db的功率。

预定目标功率pc的确定本身是已知的，并且例如根据待解调的波形以及该波形的papr(峰均功率比)来确定预定目标功率pc，以便在模数转换器24处具有动态最大值而不引起饱和。

作为可选的补充，特别是如果接收设备还包括连接在混频器18的输出端处的下游放大器22，则至少一个杂散相邻信号的存在测试还取决于下游放大器22的增益γ。

根据该可选的补充，如果在混频器18的输出端处的信号的功率低于预定目标功率pc，且如果上游放大器14的增益g低于预定上游最大增益gmax，进一步如果下游放大器22的增益γ大致等于预定下游最大增益γmax，则存在测试例如为肯定。

预定上游最大增益gmax的选择，以及如果适用的话，预定下游最大增益γmax的选择本身是已知的。每个预定最大增益gmax、γmax取决于相关的放大器，并且适用于实现本发明的接收设备10。例如，对于硅调谐器，预定上游最大增益gmax大致等于40db，预定下游最大增益γmax大致等于25db。

混频器18本身是已知的，并且配置成将来自上游放大器14的信号(称为有效信号)与参考信号混频，例如通过将这两个信号相乘，在混频器的输出端处信号的电压于是为有效信号的电压与参考信号的电压的乘积。

参考信号通常是非调制信号，例如来自本地振荡器20的信号，于是混频器18连接到本地振荡器20。

本地振荡器20能够提供参考信号，诸如未调制的信号，该未调制的信号使得能够经由混频器18将有效信号转置到中频。

下游放大器22本身是已知的，并且适合于放大来自混频器18的信号。

模数转换器24在存在下游放大器时连接在下游放大器22的输出端处，或者在不存在下游放大器的情况下直接连接在混频器18的输出端处，并且配置成将来自混频器18的模拟信号，可选地，由下游放大器22放大的模拟信号，转换成数字信号。

作为可选的补充，模数转换器24进一步配置成测量来自混频器18的信号的功率，特别是在没有增益增加的情况下测量第一功率p1，然后在存在增益δg的情况下测量第二功率p2。

每个宽带检测器26、28本身是已知的，并且能够对于第一宽带检测器26来说通过测量来自上游放大器14的信号的功率、或者当存在第二宽带检测器28时甚至对于第二宽带检测器28来说通过测量来自无线电天线12的功率、并且如果测量的功率超出预定功率范围时产生增益设定点以便调节功率，来调节由上游放大器14完成的放大。换句话说，每个宽带检测器26、28试图防止上游放大器14对无线电信号的过度放大，并且更一般地限制上游放大器14对接收信号引入非线性。

现在将使用图2来解释电子接收设备10的操作，图2示出了根据本发明的用于接收无线电信号的方法的流程图。

在可选的初始步骤100期间，接收设备10经由其控制模块16根据混频器18的输出端处信号的功率和上游放大器14的增益g或者进一步根据下游放大器22的增益γ执行至少一个杂散相邻信号的存在测试。

如果上游放大器14的增益g远低于预定上游最大增益gmax，并且如果混频器18的输出端处信号的功率严格低于预定目标功率pc，则存在测试例如为肯定；否则存在测试为否定。

在一种变化中，如果上游放大器14的增益g小于预定上游最大增益gmax，如果下游放大器22的增益γ大致等于预定下游最大增益γmax，此外，如果混频器18的输出端处信号的功率低于预定目标功率pc，则存在测试为肯定；否则存在测试为否定。

如果在初始步骤100中完成的存在测试为肯定，则接收设备10进入随后的步骤110，在该步骤中，接收设备10经由其控制模块16执行对任何互调的检测。该互调检测包括由上游放大器14产生增益增加δg，然后比较来自混频器18的信号的第一功率p1和第二功率p2，在没有功率增加的情况下测量第一功率p1，在存在增益增加δg的情况下测量第二功率p2。

在该步骤110期间，当混频器18的输出端处信号的功率p的变化(对应于第二功率p2和第一功率p1之间的差)相对于增益增加δg是非线性的，通常如果第二功率p2和第一功率p1之间的差大于增益增加δg的大致1.5倍，则控制模块16然后认为存在互调。作为示例，如果功率变化p2-p1验证不等式(1)或(2)，则控制模块16认为存在互调16。否则，也就是说，如果功率变化p2-p1相对于增益增加δg大致是线性的，例如，如果未验证不等式(1)或(2)，则控制模块16认为未检测到互调。

如果在步骤110期间完成的互调检测为肯定，也就是说，如果控制模块16认为存在互调，则接收设备10进行到步骤120，在此期间，控制模块16控制上游放大器14的增益g，同时考虑到来自宽带检测器26、28的增益g的任何修改设定点。

否则，如果互调检测为否定，也就是说，如果控制模块16在步骤110中认为不存在互调，则接收设备10转到步骤130，在此期间，控制模块16控制上游放大器14的增益g，而忽略来自宽带检测器26、28的任何设定点。

如果在用于测试是否存在至少一个杂散相邻信号的初始可选步骤100结束时，测试为否定，也就是说，如果未检测到杂散相邻信号，则接收设备10直接从步骤100到步骤120，用于控制增益以解决来自宽带检测器26、28的增益g的任何修改设定点。

当然，本领域技术人员将理解，当接收设备10未执行可选的初始步骤100时，则其直接在步骤110中开始接收方法。

在用于考虑到wbd设定点的情况下控制增益的步骤120结束时，或在不考虑wbd设定点的情况下控制增益的步骤130结束时，在步骤140期间，接收设备10经由其上游放大器14放大接收的无线电信号。

在步骤150期间，接收设备10经由其混频器18将来自上游放大器14的信号(称为有效信号)与参考信号(优选地是未调制的)混频，并且接下来来自混频器18的模拟信号由模数转换器24转换成数字信号。

由模数转换器24转换的该数字信号对应于在接收设备10的输出端处提供的信号。因此，接下来，通常对由模数转换器24转换的信号进行数字滤波，如果需要的话，进行重采样(在数字信号的情况下采样频率的调整)，并由放置在接收设备的输出端处的接收器进行解调。然后，解调后的信号变成打算由第三方设备(汽车收音机，电视等)再现的音频和/或视频信号。

接下来，接收方法根据是否完成可选的初始步骤100而返回到步骤100或步骤110，以便执行新的无线电信号的接收。

因此，通过命令上游放大器14产生增益增加δg，然后观察相对于所产生的增益增加δg、由该增益增加δg引起的来自混频器18的信号的功率变化是大致是线性变化还是相反的非线性变化，根据本发明的电子接收设备10使得可以更简单地并且经由控制模块16执行可能的互调的检测。如果在混频器18的输出端处信号的功率变化p2-p1相对于增益增加δg是非线性的，则认为存在互调。以相互对照的方式，如果功率变化p2-p1相对于所产生的增益增加δg大致是线性的，则认为不存在互调。

上游放大器14产生的增益增加δg优选地由控制模块16重复控制，以便以连续的时间间隔执行该互调检测。

两个连续增益增加δgn，δgn+1的两个连续产生时刻tn，tn+1之间的时间间隔进一步优选地取决于在上一次增益增加δgn之后是否检测到互调以及上游放大器14的增益g相对于预定上游最大增益gmax的值，这使得可以限制由于这种互调检测而引入任何振荡的风险，并且然后可能潜在地破坏在接收设备10的输出端处传递的信号。

仅仅如果在上一次增益增加δgn之后未检测到互调并且如果上游放大器14的增益g小于预定上游最大增益gmax，则例如以相对较低的时间周期(通常以大致等于1ms的时间周期)周期性地命令增益δg的产生。否则，如果上游放大器14的增益g大致等于预定上游最大增益gmax，则下一次增益增加δgn+1和上一次增益增加δgn之间的时间间隔将显著增加，通常等于50ms。同样，如果在上一次增益增加δgn之后检测到互调，则下一次增益增加δgn+1和上一次增益增加δgn之间的时间间隔也会增加，但是通常与上游放大器14的增益g大致等于预定上游最大增益gmax的情况相比，这种增加较小，该时间间隔大致等于20ms。

作为可选的补充，对至少一个杂散相邻信号(诸如至少一个强相邻信号)的存在测试的执行进一步使得能够仅在必要时才执行互调检测。实际上，如果未检测到杂散相邻信号，则接下来不必执行互调检测，并且在这种情况下，接收方法直接从步骤100转到步骤120。

因此，可以看到，与现有技术的电子接收设备相比，根据本发明的电子接收设备10使得可以更简单地执行任何互调的检测。