減輕由數字增益控制環路引起的信號退化的方案的製作方法
2023-08-10 14:11:56 2
專利名稱：減輕由數字增益控制環路引起的信號退化的方案的製作方法
技術領域：
本發明涉及具有自動增益控制的放大器。本發明尤其適用於RF前端接收機型系統，在該系統中，信號路 徑中的增益級是數字式可編程的。然而，這個概念是十分通用的，因 此可以將其用於以數字方式切換信號路徑增益的任何應用。
背景技術：
數字自動增益控制(AGC)是如[2]和[3]所述的許多商用集成電路 解決方案中使用的常見概念。涉及數字AGC的專利可以在參考文獻[5]至[7]中找到。自動增益控制(AGC)環路自主地調節系統的增益，以運行於對 於系統中所有可能信號功率而言的最佳條件下。模擬AGC能夠連續 地控制其系統的增益，而數字AGC以離散步長調節增益。信號路徑中數字控制增益級存在的問題在於，該增益級將幅度調 制引入了所需信號，所述幅度調製的水平與所用的離散增益步長的相 對大小所對應。由於可編程增益路徑的數字特性，穩定工作點可能在 兩個相鄰增益設置間交替變化。AGC引起的幅度的每次改變都將對信 號進行幅度調製，導致產生邊帶，而邊帶繼而又導致帶內偽信號的增 加。本發明的主要目的是減小AM邊帶的峰值功率。發明內容此處所提出的方法引入了一種具有偽隨機時鐘周期的時鐘，用以 代替具有固定周期的時鐘。使用偽隨機二進位序列發生器是一種己在 諸如小數N分頻PLL ([4]、 [5])之類的許多應用中用於頻譜功率擴 展的概念。然而，在AGC上應用偽隨機時鐘是此處引入的一個新概 念。 使用線性反饋移位寄存器(LFSR)來產生偽隨機二進位序列 (PRBS)也是公知的，例如參見[l]。本發明的優選實施例包括，使用偽隨機二進位(PRBS)時鐘來提 供數字時鐘的自動增益控制(AGC)環路。PRBS時鐘的作用是為了 擴展由於以離散步長切換增益而在信號路徑中形成的任何信號邊帶的 能量。對於多數應用，PRBS時鐘應具有足以維持所需的AGC環路增益 帶寬積的平均時鐘速率，但是，由PRBS序列引起的時鐘邊沿的隨機 變化導致由增益調製引起的信號邊帶功率得到擴展，因而信號邊帶的 峰值處於低得多的水平。這減小了所需信號受到的幹擾的峰值，導致AM邊帶看上去更像 是白噪聲底噪的增加。對於多載波調製方案來說，這是非常重要的因 素。
現在參照附圖，僅以示例的方式描述本發明的實施例，其中圖1示出了三個重疊的QPSK調製信號的頻譜，以示意本發明的 效果；圖2示出了可以用於產生PRBS時鐘的4比特LFSR;以及 圖3示出了可以與抖動時鐘一起使用的典型的AGC控制環路。
具體實施方式
圖3示出了典型的AGC環路及其控制的時鐘。輸入的RF信號被輸 入至模擬放大器IO。雖然示出了單個放大器，但是可以用兩個以上的 並聯放大器來代替單個放大器。經從放大器10輸出的放大電壓用於反 饋環路，後者包括接收信號強度指示(RSSI)檢測器ll、比較器12 和積分器B。檢測器11的輸出隨輸入RP信號電平而變化，是一個連續變化的模 擬電壓。在比較器12中，將該輸出與參考值進行比較，比較器12的輸 出被提供給積分器13。積分器通常包括數字式可逆計數器和數模轉換
器，並向輸入放大器io輸出數位化(即逐步變化)的增益控制信號。優選地，使用具有如圖2所示的線性反饋移位寄存器形式的偽隨機時鐘產生器14來為積分器13提供時鐘。本示例取自RF接收機。本示例中的增益控制環路是部分數位化的，因此需要時鐘輸入。如果該時鐘具有固定頻率，則AGC的行為可能看上去是對接收信 號進行AM調製。圖l所示的信號頻譜說明了這一點。首先，它示出了 QPSK信號的頻譜。第二個頻譜是同樣以4dB步長大小和固定周期的 16kHz時鐘進行了AM調製的QPSK信號的頻譜。第三個頻譜是通過以 抖動時鐘對QPSK信號進行AM調製而獲得的。該抖動時鐘由15比特 LFSR產生。可以看到，使用本方法，邊帶功率明顯降低。PRBS時鐘 的平均時鐘頻率與非抖動時鐘的平均時鐘頻率近似相等。請注意，4比特LFSR不足以產生真正隨機的時鐘。為了我們的研 究，我們實際使用了15比特LFSR。圖2所示的電路只是該技術的一個 不意。在本示例中，選擇QPSK調製，這是由於目標應用是DAB，而DAB 使用OFDM和DQPSK作為調製方案。選擇15比特是由於這樣能夠產生 足夠隨機的時鐘，並結合了實現簡單的優勢。除了15個D-FF之外，僅 僅還需要一個雙輸入異或門。可以看到，AM調製導致產生邊帶。然而，使用抖動時鐘，可以 減小這些邊帶。如圖所示，通過將邊帶功率擴展至更大的頻率範圍， 實現了減小峰值邊帶功率的目的。這些邊帶看上去僅僅像是底噪的增 加。隨著LFSR複雜度的增加(最高約達50比特)，峰值邊帶功率的減 小不斷改進。如上所述，此處引入的概念可以用於由控制環路以數字方式調節 系統增益的任何系統。本發明的主要應用是RF接收機，但是可能存在 其他應用，如數位相機中的增益調節，或音量調整。參考文獻[1]David Green, "Modern Logic Design" 1986, Addison-WesleyPublishing Company, pages 182 ff. [2]Maxim RF transceivers MAX2825, MAX2826, MAX2827, RFMRF receiver RX5000. [3]Asad A. Abidi， "RF CMOS Comes of Age", IEEE JOURNAL OFSOLID-STATE CIRCUITS, VOL. 39, NO.4. [4]T. A. D. Riley, M. A. Copeland, and T. A. Kwasniewski,"Delta-sigma modulation in fractional-N frequency synthesis,"IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 28， pp. 553-559, May 1993. [5]Chambers, Ramon P./Sanders, David E./Gordy， Robert S., US4066977 A [6]Bongfeldt, David, US6889033 B2Sidman, Michael D., US5220468 A
權利要求
1. 一種具有數字自動增益控制環路的放大器，其中，使用抖動時鐘信號為增益控制電路提供時鐘。
2. 如權利要求l所述的放大器，其中，所述時鐘信號源自偽隨機 二進位序列。
3. 如權利要求1或2所述的放大器，其中，所述時鐘信號在預定的 時段內維持一平均時鐘頻率。
4.如權利要求l、 2或3所述的放大器，其中，所述時鐘信號由線 性反饋移位寄存器產生。
5. 如之前任一權利要求所述的放大器，其中，輸入至所述自動增 益控制的信號是連續可變的模擬信號。
6. —種無線接收機，具有如之前任一權利要求所述的放大器。
7. 如權利要求6所述的無線接收機，其中，所述放大器位於射頻丄山
8. 如權利要求7所述的無線接收機，其中，增益控制信號是由接 收信號強度指示推得的。
9. 如權利要求6、 7或8所述的無線接收機，具有用於接收和再現 數字音頻廣播信號的裝置，其中，工作時，使用相移鍵控對施加於所 述放大器的信號進行編碼。
全文摘要
一种放大器(10)，包括採用數位化時鐘信號的自動增益控制環路(11、12、13、14)。偽隨機時鐘發生器(14)為所述環路產生時鐘信號。本申請介紹了一種減小由數字增益控制環路導致的邊帶的方案。增益控制對於系統的效果可以被視為對幅度受控的信號進行幅度調製。所述幅度調製導致了與常見的AM調製相同的邊帶。本發明介紹了一種新穎的方法，該方法減小了數字控制增益控制環路的AM邊帶。
文檔編號H03G3/30GK101401301SQ200780008929
公開日2009年4月1日 申請日期2007年3月12日 優先權日2006年3月13日
發明者史蒂芬·阿勒斯, 大衛·洛馬斯 申請人:松下電器產業株式會社