分集接收切換中調整自動增益控制電壓的裝置的製作方法

2023-05-24 04:56:11 1

專利名稱：分集接收切換中調整自動增益控制電壓的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種信號接收裝置，特別是，涉及一種在單集接收模式和 分集接收模式之間進行切換時，自動改變先前未工作的一路接收信號處理
分支的增益控制電壓的自動增益控制(AGC)電路，
背景技術：
在移動通信系統中，城市中林立的高大建築之間對電磁波產生的反射 導致通信中的電磁波環境變得複雜，並且會對傳輸信號產生多徑衰落。另 外，伴隨著交通工具(比如汽車，火車)的高速移動，對傳輸信號產生多 普勒效應和快衰落。這些現象都對處在通信狀態中的行動裝置的接收效果 產生負面影響。
為了克服多徑衰落、都卜勒效應以及快衰落，分集式天線接收系統投 入了使用。應用分集接收天線後，當接收信號發生衰落時，分集天線接收 系統需要在多個分集天線之間進行切換，以獲得最強的接收信號，或者對 各個分集天線的接收信號進行合成，通過數位訊號處理算法，獲得更好的 接收效果。
日本專利公報特開2005-171984 (專利文獻1)公開了一種傳統的分 集接收系統。圖6示出了現有技術的分集接收系統。如圖6所示，該分集 接收系統包括調諧器信號接收部分2，接收信號質量控制部分3，以及分 集接收天線4， 5。
調諧器信號接收部分2包括調諧器電路6， 7。接收信號質量控制部分 3包括數字解調器8， 9，分集接收部分IO，糾錯部分ll，輸出端子12， 和分集接收控制部分13。分集接收天線4， 5分別與調諧器電路6， 7相連。 由調諧器電路6， 7分別對分集接收天線4， 5接收的信號進行調諧。調諧 器電路6， 7把經過調諧的信號分別輸出到接收信號質量控制部分3中的兩個數字解調器8， 9。
天線4，調諧器6，數字解調器8構成信號分集接收和處理中的一條 支路；天線5，調諧器7，數字解調器9構成信號分集接收和處理中的另 一條支路。由數字解調器8， 9解調的信號被輸入到分集接收部分10。分 集接收部分10的輸出與糾錯部分11，和分集接收控制部分13相連。
在分集接收系統由單集接收模式切換到分集接收模式時，由分集控制 部分13向未工作的一路調諧器和數字解調器提供電源電壓，使其從非工 作狀態切換到工作狀態。同時，因為接收天線接收的信號的強弱不同，信 號強度的相對變化是很大的。要保證信號在後端電路的動態範圍之內，需 要使用自動增益控制(AGC)電路，根據接收信號的強弱，通過控制電壓 來自動控制中頻放大器的增益，以保持輸出的穩定。
然而，在現有技術中，從分集接收控制部分13輸出電源電壓，該電
源電壓通過電路反饋直接提供給調諧器電路，作為帶有AGC的中頻放大器
的控制電壓。在現有技術中，分集接收系統中未工作的一個分支從開始工
作到達到穩定的工作狀態需要較長的時間。
為了解決這個問題，人們提出了一種方法，將處在工作狀態中的調諧 器電路的中頻放大器的控制電壓直接傳遞到未開始工作的調諧器的中頻
放大器，從而節約從單集接收模式到分集接收模式的切換時間。然而，在 複雜的接收環境中，兩路調諧器的輸入信號強度通常有很大的不同，尤其 是在必須考慮多徑衰落和都卜勒效應引起的快衰落時更是如此。上述專利 文獻中描述的電壓傳遞電路，僅僅複製了第一集接收電路中的中頻放大器 的控制電壓，這就產生了需要幵啟的調諧器電路中的中頻放大器控制電壓 與信號強度失配的問題。
此外，現有的分集接收天線系統大多是採用方向分集。即使在兩個或 多個相關性為零的、且指向不同方向的天線間進行接收信號的切換或者合 成，以達到提高信號強度的目的，但是方向分集天線對由於接收端高速移 動而產生的波峰值間隔信號1/4波長的快衰落並沒有改善。

發明內容
本發明的目的是提供一種分集接收裝置，能夠在單集切換到多集接收
時，根據接收信號的強度分配AGC控制電壓，使AGC更快達到最佳工作狀
態，並且通過配置一定間隔距離的接收天線，改善快衰落對接收信號強度 的影響。
根據本發明的一個方面，提供一種分集接收裝置,包括第一調諧單 元，用於對接收的通信信號下變頻成中頻信號，並對中頻信號進行放大；
第二調諧單元，用於對接收的通信信號下變頻成中頻信號，並對中頻信號
迸行放大；分集接收控制部分，用於根據接收信號的質量，在單集接收模 式和分集接收模式之間進行切換；和自動增益控制部分，用於控制提供給 所述第一調諧單元和所述第二調諧單元中的中頻放大器的控制電壓。
根據本發明的另一個方面，提供一種分集接收的控制方法，包括步驟:
根據接收的通信信號的信號質量確定是否從單集接收模式切換到分集接
收模式；在從單集接收模式切換到分集接收模式時，啟動自動增益控制部 分向第一和第二調諧單元中的中頻放大器提供分壓控制電壓。


通過下面結合

本發明的優選實施例，將使本發明的上述及其 它目的、特徵和優點更加清楚，其中
圖1是顯示根據本發明實施例的分集接收裝置的方框圖2a是說明在接收端高速移動時快衰落導致的信號質量劣化的示意
圖2b是顯示因快衰落而進行分集切換時分級接收天線信號的強度關 系的示意圖3是顯示根據本發明實施例的分集接收裝置的操作的流程圖； 圖4是顯示AGC控制電壓與接收信號強度之間關係的示意圖； 圖5是顯示根據本發明的分集接收裝置中的AGC控制電壓分壓電路的
結構示意圖；和
圖6是顯示現有技術的分集天線接收機的方框圖。
具體實施例方式
下面參照附圖對本發明的實施例進行詳細說明，在描述過程中省略了
對於本發明來說是不必要的細節和功能，以防止對本發明的理解造成混淆。
參考附圖描述本發明的優選實施例。這裡採用分集式車載電視接收機 作為具體實施例。應該指出，本發明的接收機不限於此，而是可以適用於 更廣泛的應用範圍。
如圖1所示，根據本實施例的分集接收機主要由三個部分組成，包括
分集接收天線37， 38，調諧器21，和接收信號質量控制部分22。分集接 收天線37， 38用於接收信號。調諧器21包括分別與兩個分集天線37， 38 相連的調諧單元31和32，它們可以是超外差結構的接收機，功能和結構 完全相同。調諧單元31可以作為第一調諧單元；調諧單元32可以作為第 二調諧單元。調諧單元31由射頻放大器51，混頻器52，中頻濾波器53， 中頻放大器54構成，振蕩器55向混頻器52提供參考頻率。混頻器52的 輸出通過射頻AGC控制器56與射頻放大器51相連，在這個反饋迴路中加 入了接地電容56a，使其電壓變化更平滑。同樣，調諧單元32由射頻放大 器61，混頻器62，中頻濾波器63，中頻放大器64構成，振蕩器65向混 頻器62提供參考頻率。混頻器62的輸出通過射頻AGC控制器66與射頻 放大器61相連，在這個反饋迴路中加入了接地電容66a。
接收信號質量控制部分22由數字解調電路42， 43,分集接收部分44， 誤碼糾錯部分45，分集接收控制部分46構成。誤碼糾錯部分45的一個輸 出端86a作為BER判定器86的一個輸入。BER判定器86的另一個輸入是 BER基準信號86c。
分集接收控制部分46的輸入端46a與分集接收部分44的輸出81b相 連，分集接收控制部分46的另外兩個輸入46b， 46c分別與AGC控制部分 33的輸出端33a， 33b相連。分集接收控制部分46的輸出埠 46d連接到 AGC控制部分33的輸入端33c，用於向AGC控制部分33輸入信號，作為 AGC控制部分33的輸入33c，以導通/截止AGC控制部分33中向中頻放大 器提供控制電壓的分壓控制部分。另外，作為分集接收控制部分46的供 電埠的電源輸出46e， 46f分別'與調諧單元31， 32的電源輸入埠 31b， 32b相連，以便向調諧單元31， 32供電。
在單集接收時，調諧單元31和數字解調器42，調諧單元32和數字解
調器43中的任意的一個支路工作，接收通信信號。當切換到分集接收時，
調諧單元31， 32以及數字解調器42， 43同時工作。數字解調器42， 43 輸出的解調信號進入分集接收部分44進行合成，然後輸出。在單集接收 時，使用任何一個分支的調諧單元和數字解調電路都是等價的。為了簡化 起見，可以選擇調諧單元31和數字解調電路42來進行說明。
圖3示出了根據本發明實施例的分集接收裝置的操作的流程圖。當接 收裝置剛開始工作時，在圖3所示的步驟401，因為接收信號的狀況不明， 為了保證接收信號的質量，採取分集接收模式進行接收。分集接收控制部 分46的電源輸出46e， 46f分別向調諧單元31和32，以及數字解調器42， 43供電。分集接收控制部分46的46d的輸出埠控制AGC控制部分33 的輸出端33a， 33b為打開狀態。另外，與AGC控制部分33的輸出端33a， 33b相連的中頻放大器54， 64的AGC輸入端54a， 64a同時為打開狀態， 互不影響。通過天線37， 38接收的數位訊號分別通過調諧單元31， 32的 輸入埠35， 36進入射頻放大器51， 61。射頻放大器51， 61對接收的射 頻信號分別進行放大，並把放大的信號分別提供給混頻器52， 62。混頻器 52, 62對放大的射頻信號進行下變頻，並將獲得的中頻信號分別輸出到中 頻放大器54， 64。中頻放大器54， 64對輸入的中頻信號進行放大，並將 得到的中頻放大信號分別輸出到數字解調器42， 43。
數字解調器42， 43對中頻信號進行解調，並輸出經過解調的數字信 號。解調的數位訊號通過分集接收部分44的輸入端44a和44b輸入到分 集接收部分44。分集接收部分44對信號強度及信噪比進行判斷，並將結 果通過輸出端46a輸出到分集接收控制部分46。同時，分集接收部分44 對兩路數字解調信號進行合成。這情況下，通常能將信號的載噪比提高2 倍。經過合成的子載波信號通過分集接收部分44的輸出端44c輸入到糾 錯部分45，然後通過糾錯部分45的輸出端45b輸出到後端設備。另外， 糾錯部分45的輸出結果還通過其輸出端提供給誤碼率(BER)判定部分 86。
當輸出信號的質量穩定後，可以通過分集接收部分44對兩路輸入的 接收信號質量進行判斷。在圖3的步驟402中，檢測單集接收的信號的載 噪比(可以由分集接收部分44執行)以及誤碼率(BER)(可以由BER
判定部分86執行)是否低於設定值。如果其中任何一個支路的信號質量
達到了正常接收的要求(即步驟402中判斷為否)，流程則進展到步驟403， 可以關閉另一路的接收電路，在本實施例中，關閉分集接收控制部分46 的一路電源輸出，向調諧單元31供電，並停止向調諧單元32供電，從而 將分集接收狀態切換到單集接收狀態，以降低功耗。可以通過分集接收部 分44中設定的判斷標準，如載噪比C/N，進行判斷。
步驟403之後，在步驟404，在單集接收的過程中，監測單集接收的 信號質量，例如，判斷單集接收的信號的載噪比，或誤碼率是否低於預定 的設定值。如果單集接收的信號質量正常，S卩，不低於預定的設定值，流 程則返回步驟403，繼續以單集方式進行接收。此時，分集接收部分44 和/或BER判定部分86檢測到的接收信號質量處在正常狀態，向分集接收 控制部分46有關接收信號的質量正常的信息。當步驟404的判斷結果為 肯定時，即單集接收的信號質量惡化，需要切換到分集接收狀態，流程則 轉到步驟405。這種情況下，分集接收部分44和/或BER判定部分86檢 測到的接收信號質量下降，低於預定值，並分別通過各自輸出端81b禾口/ 或86向分集接收控制部分46有關接收信號的質量下降的信息。分集接收 控制部分46向處在未工作狀態的一路接收電路供電，以啟動分集接收。
在啟動分集接收模式後，通過帶分壓功能的AGC控制部分33向調諧 單元31， 32分配電壓，以傳送AGC控制電壓。然後，流程返回到步驟 401，以分集接收模式進行接收。另外，當在步驟402的判斷結果為肯定 時，即單集接收的信號質量降低，且低於預先設定的載噪比或誤碼率時， 流程則返回步驟401，繼續以分集接收模式進行接收。在此，分集接收部 分44中的判斷標準是可以修改的，所以可以對應不同的應用情況。
下面返回參考圖1，以調諧單元31和數字解調電路42 —路處在單集 接收的情況下為例，說明從單集接收向分集接收的切換。當天線37所接 收的信號強度下降，例如，達到-80dBm以下時，經過數字解調器42輸出 的數位訊號42b的質量也隨之相應下降。當提供給分集接收部分44的接 收信號的載噪比C/N下降到分集接收部分44所設定的標準以下，或者BER 判定部分86所檢測的誤碼率低於所設定的標準值時，單集接收已經不能
保證正常接收。這時，需要從單集接收模式切換到分集接收模式。分集接
收部分44和/或BER判定部分86以如上所述的方式向分集接收控制部分 46提供有關接收信號的質量下降的信息。分集接收控制部分46向處在未 工作狀態的一路接收電路供電，以啟動分集接收。
在此，信號的惡化可能是由多種原因引起的。例如，由於車輛處在建 築物眾多的環境中，導致傳輸信號被建築物多次反射而引起多徑衰落。這 種情況下，通常需要開啟分集接收裝置中方向性不同的另一集接收天線相 連的接收電路，以提高信號質量。
此外，當車輛進入高速移動狀態時，由於都卜勒效應而產生的快衰落， 同樣會引起接收信號的惡化。圖2a示出了說明根據現有技術給出的快衰 落情況的示意圖。快衰落的波谷間隔為1/2波長，深度可以達到30dB以 上。根據本發明的實施例，可以通過設定分集天線37， 36之間的間隔位 置是所接收信號的1/4波長而補償由於快衰落產生的信號惡化。在此，作 為實例，可以設定天線37的接收信號強度最大的部分(幾何中心)和天 線38的接收信號強度最大的部分(幾何中心)之間的距離為所接受信號 頻率帶信號波長的1/4。另外，需要說明的是，天線37和38可以是任意 形狀的天線。
圖2b示出了因快衰落而進行分集切換時分集接收天線信號的強度關 系的示意圖。如圖2b所示，當正在工作的天線接收到的信號強度處於快 衰落產生的波谷時，與其相隔1/4波長的另一集接收天線處於快衰落的波 峰，所以其接收信號強度相對於正在工作的天線，可以有10dB以上的提 高。此時由分集接收控制部分46的輸出46d向AGC控制部分33發出命 令，開啟AGC控制部分33。同時，分集接收控制器46通過電源輸出端 46f向調諧單元32和數字解調器43供電，啟動另一個接收分支，使分集 接收裝置從單集接收模式切換到分集接收模式。
應該指出，無論是因為多徑衰落還是都卜勒效應引起的快衰落而導致 接收裝置必須從單集接收方式切換到分集接收方式時，另一集接收天線 (例如，圖1中的天線38)接收的信號強度， 一定優於正在接收中的天線 37接收的信號強度。否則，接收裝置將無法正常工作。對車載電視來說，將意味著用戶不能收看到令人滿意的節目。而相對於正在接收信號的天線
37，調諧單元32中的中頻放大器64所放大的信號的強度，也一定高於正 在接收的調諧單元31中的中頻放大器54所放大的信號的強度。而根據 AGC控制的特性，如圖4所示，在放大器的可調整範圍內，輸入信號的 強度和控制電壓成近似反比的曲線。因此，中頻放大器64的控制電壓要 小於中頻放大器54的控制電壓。因此，AGC控制部分33不僅需要將調 諧單元31中的中頻放大器54的控制電壓傳輸給調諧單元32中的中頻放 大器64，還需要將中頻放大器64的控制電壓調整到一個相對較小的電平。 就是說，將提供給上述中頻放大器54的AGC控制電壓值經糾正後提供給 另一個分集支路中的中頻放大器64。
圖5示出了根據本發明的分集接收裝置中的AGC控制部分33中的電 壓分壓電路的結構示意圖。如圖5所示，根據本實施例，AGC控制部分33 可以通過帶有開關的分壓電路實現這一功能。可以用諸如場效應電晶體之 類的電晶體作為開關部分。在電晶體的源極和漏極分別連接有分壓電阻。 向第二調諧單元32中的中頻放大器64供電的端子32a連接在兩個分組電 阻之間(如圖5所示)，向中頻放大器64提供分壓的控制電壓。可以理解， 本發明不限於此，也可以利用其它器件作為開關部分。當分集接收控制部 分46根據分集接收部分44和/或BER判定部分86提供的信息決定啟動分 集接收時，分集接收控制部分46向調諧單元32供電，使其從未工作狀態 切換到工作狀態，從而從單集接收模式切換到分集接收模式。同時，分集 接收控制部分46通過AGC控制部分33的輸入33c向電晶體的柵極輸入高 電平，使電晶體導通。分別與電晶體的源極和漏極相連的電阻的阻值決定 了提供給調諧單元31和32的分壓電壓的比例，從而將調諧單元31中的 中頻放大器54的控制電壓經糾正後，施加到調諧單元32中的中頻放大器 64。在此，可以根據不同的接收裝置和不同特性的中頻放大器，選擇不同 的阻值比例的分壓電阻。 ，
通過帶有開關器件和分壓功能的AGC控制部分33來對新啟動的調諧 單元中的中頻放大器提供分壓控制電壓，可以在很短的時間(約3丐s)內， 將接收機由單集接收模式切換到分集接收模式。而且，在切換過程完成的
同時，中頻放大器64的控制電壓值也被鉗位在一個比較合適的電平位置， 縮短了調諧單元32的穩定時間。
根據本發明，調諧單元在從單集接收模式切換到分集接收模式的過程 中，所用時間短，工作情況穩定，並且能夠補償快衰落引起的信號強度惡 化，可以使用在任何移動終端中。
根據本發明，能夠基於執行分集接收的調諧單元中的輸入信號強度， 由自動增益控制電路與執行單集接收的調諧單元中的中頻放大器的供電 電壓成比例向新啟動的調諧單元中的中頻放大器提供控制電壓，使得新開 啟的調諧單元中的中頻放大器控制電壓與其所接收的信號強度相配合，從
而縮短調諧單元32的穩定時間。
在本發明的實施例中，以兩條支路的處理電路為例說明了分集接收中 的控制增益電壓的方式。可以理解，本發明不限於此，而是可以應用到多 支路的分集接收模式中。
根據本發明的分集接收裝置可以用於通信系統中諸如行動電話、個人 數字助理之類的移動終端上，以及其它通信設備上。
至此已經結合優選實施例對本發明進行了描述。本領域技術人員應該 理解，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，可以進行各種其它的改變、 替換和添加。因此，本發明的範圍不應該被理解為被局限於上述特定實施 例，而應由所附權利要求所限定。
權利要求
1.一種分集接收裝置，包括第一調諧單元，用於對接收的通信信號下變頻成中頻信號，並對中頻信號進行放大；第二調諧單元，用於對接收的通信信號下變頻成中頻信號，並對中頻信號進行放大；分集接收控制部分，用於根據接收信號的質量，在單集接收模式和分集接收模式之間進行切換；和自動增益控制部分，用於控制提供給所述第一調諧單元和所述第二調諧單元中的中頻放大器的控制電壓。
2. 根據權利要求l所述的分集接收裝置，其中在從單集接收模式切換 到分集接收模式時，所述自動增益控制部分根據處在單集接收模式中的調 諧單元中的中頻放大器的控制電壓，糾正提供給新啟動的調諧單元中的中 頻放大器的控制電壓。
3. 根據權利要求l所述的分集接收裝置，其中所述分集接收控制部分 在控制所述第一和第二調諧單元從單集接收模式切換到分集接收模式時， 啟動所述自動增益控制部分向所述第一和第二調諧單元中的中頻放大器 提供分壓控制電壓。
4.根據權利要求3所述的分集接收裝置，其中在從單集接收模式切換 到分集接收模式時，自動增益控制部分根據單集接收模式中工作的調諧單 元中的中頻放大器的控制電壓來調整要施加到未工作的調諧單元中的中 頻放大器的控制電壓。
5. 根據權利要求l所述的分集接收裝置，其中所述自動增益控制部分 包括開關器件，和分別連接到開關器件的兩端的分壓電阻構成。
6. 根據權利要求5所述的分集接收裝置，其中所述開關器件是場效應 電晶體，所述分壓電阻分別連接到所述場效應電晶體的源極和漏極。
7. 根據權利要求6所述的分集接收裝置，其中所述分集接收控制部分的供電端子與所述場效應電晶體的柵極相連。
8. 根據權利要求l所述的分集接收裝置，其中所述分集接收裝置還包括分集接收部分，用於檢測接收信號的載噪比，並將檢測結果提供給所 述分集接收控制部分；誤碼率判斷部分，用於檢測接收信號的誤碼率，並將檢測結果提供給 所述分集接收控制部分。
9. 根據權利要求8所述的分集接收裝置，其中所述分集接收控制部分根據所述載噪比和/或所述誤碼率來確定是否啟動分集接收模式。
10. 根據權利要求l所述的分集接收裝置，其中所述分集接收裝置還包括與所述第一調諧單元連接的第一天線，用於接收通信信號；和與所述第二調諧單元連接的第二天線，用於接收通信信號。
11. 根據權利要求io所述的分集接收裝置，其中所述第一天線和所述第二天線的幾何中心是所接收信號的波長的1/4。
12. 根據權利要求10所述的分集接收裝置，其中所述第一天線和所述 第二天線是任何形狀的天線。
13. —種無線通信設備，其中包括根據權利要求1至12中的任何一項所述的分集接收裝置。
14. 一種分集接收的控制方法，包括步驟根據接收的通信信號的信號質量確定是否從單集接收模式切換到分 集接收模式；在從單集接收模式切換到分集接收模式時，啟動自動增益控制部分向第一和第二調諧單元中的中頻放大器提供分壓控制電壓。
15. 根據權利要求14所述的方法，其中所述提供分壓控制電壓的步驟 包括根據單集接收模式中工作的調諧單元中的中頻放大器的控制電壓來 調整要施加到未工作的調諧單元中的中頻放大器的控制電壓。
16. 根據權利要求14所述的方法，進一步包括根據接收信號的載噪比 和/或誤碼率來確定是否啟動分集接收模式的步驟。
全文摘要
一種分集接收裝置，包括第一調諧單元，用於對接收的通信信號下變頻成中頻信號，並對中頻信號進行放大；第二調諧單元，用於對接收的通信信號下變頻成中頻信號，並對中頻信號進行放大；分集接收控制部分，用於根據接收信號的質量，在單集接收模式和分集接收模式之間進行切換；和自動增益控制部分，用於控制提供給所述第一調諧單元和所述第二調諧單元中的中頻放大器的控制電壓。
文檔編號H04B7/08GK101369838SQ20071014117
公開日2009年2月18日 申請日期2007年8月13日 優先權日2007年8月13日
發明者健 劉, 安 安 申請人:松下電器產業株式會社