基於能量統計的模擬數字聯合控制模塊及自動增益控制方法與流程

2024-01-24 08:07:15 1

本發明涉及一種信號處理控制模塊及自動增益控制方法，尤其涉及一種基於能量統計的模擬數字聯合控制模塊及自動增益控制方法。

背景技術：

自動增益控制(automaticgaincontrol，簡稱agc)使放大電路的增益自動地隨信號強度而調整的自動控制方法。自動增益控制是限幅輸出的一種，它利用線性放大和壓縮放大的有效組合對增益可調放大器的輸出信號進行調整。當弱信號輸入時，線性放大電路工作，保證輸出信號的強度；當輸入信號達到一定強度時，啟動壓縮放大電路，使輸出幅度降低。也就是說，agc功能可以通過改變輸入輸出壓縮比例自動控制增益的幅度。

傳統agc(automaticgaincontrol)控制一般單純地使用模擬或數字端來控制，存在精度不高，調試複雜，動態範圍不足的問題。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種基於能量統計的模擬數字聯合控制模塊及自動增益控制方法，易於調試，精度高，具備高靈敏度和高動態範圍，可用於滿足海上中頻數字廣播系統中船載接收機的簡易高效低成本的需求。

本發明為解決上述技術問題而採用的技術方案是提供一種基於能量統計的模擬數字聯合控制模塊，包括模擬增益控制單元和數位訊號處理單元，其中，所述模擬增益控制單元依次通過第一濾波器、adc轉化單元、數字能量統計單元和數位訊號處理單元相連，所述模擬增益控制單元通過第二濾波器從輸入接口接收信號，經過濾波後輸送到adc轉化單元，所述數字能量統計單元接收來自adc轉化單元的模擬信號，對其能量進行統計並為數位訊號處理單元設定基準信號強度，所述數位訊號處理單元的輸出端和輸出接口以及模擬增益控制單元的反饋控制端相連，所述模擬增益控制單元、adc轉化單元和數字能量統計單元的電源端和電源模塊相連。

上述的基於能量統計的模擬數字聯合控制模塊，其中，所述數字能量統計單元中設置有第一查詢表和第二查詢表，所述第一查詢表存儲差值與衰減量增益的對應關係,根據模擬信號的當前能量值與目標值的差值查詢衰減量增益；所述第二查詢表存儲衰減量增益與控制信號的對應關係,根據模擬端的衰減增益查詢所需的控制信號。

上述的基於能量統計的模擬數字聯合控制模塊，其中，所述模擬增益控制單元包括依次相連的第一模擬增益控制單元和第二模擬增益控制單元實現兩級信號放大，所述第一模擬增益控制單元和第二模擬增益控制的反饋控制端均與數位訊號處理單元的輸出端相連。

本發明為解決上述技術問題還提供一種船載接收機，包括主控制器，其中，所述主控制器通過數據總線連接乙太網接口和/或usb接口，所述主控制器的輸入端和ofdm解調器相連，所述ofdm解調器通過射頻前端和中頻接收天線相連，所述射頻前端為上述的基於能量統計的模擬數字聯合控制模塊。

本發明為解決上述技術問題還提供一種基於能量統計的模擬數字聯合控制模塊的自動增益控制方法，包括如下步驟：s1：對接收機放大器增益進行分段,調整其性能達到最優的模擬端性能；s2：根據最優模擬端的值,經過adc轉化單元處理後,由數字能量計算單元對其能量進行統計並設定基準信號強度,由數字能量單元計算出當前的數字能量值,作為數字能量基準值；s3：設置第一查詢表存儲差值與衰減量增益的對應關係,根據模擬信號的當前能量值與數字能量基準值的差值查詢衰減量增益；s4：設置第二查詢表存儲衰減量增益與控制信號的對應關係,根據模擬端的衰減增益查詢所需的控制信號；s5：信號經過adc轉化單元之後，由數字能量計算單元對其能量進行統計並設定基準信號強度，同時反饋給模擬增益控制單元當前基準信號強度增益；當輸入信號大於這個基準信號強度時，增益控制信號反饋模擬增益控制單元的信號使其減小增益，反之則增大信號增益。

本發明對比現有技術有如下的有益效果：本發明提供的基於能量統計的模擬數字聯合控制模塊及自動增益控制方法，易於調試，精度高，具備高靈敏度和高動態範圍，可用於滿足海上中頻數字廣播系統中船載接收機的簡易高效低成本的需求。

附圖說明

圖1為本發明基於能量統計的模擬數字聯合控制模塊的電路方框示意圖；

圖2為採用本發明模擬數字聯合控制模塊的船載接收機的電路方框圖；

圖3為本發明基於能量統計的模數聯合控制模塊的自動增益控制流程示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的描述。

圖1為本發明基於能量統計的模擬數字聯合控制模塊的電路方框示意圖。

請參見圖1，本發明提供的基於能量統計的模擬數字聯合控制模塊，包括模擬增益控制單元和數位訊號處理單元，其中，所述模擬增益控制單元依次通過第一濾波器、adc轉化單元、數字能量統計單元和數位訊號處理單元相連，所述模擬增益控制單元通過第二濾波器從輸入接口接收信號，經過濾波後輸送到adc轉化單元，所述數字能量統計單元接收來自adc轉化單元的模擬信號，對其能量進行統計並為數位訊號處理單元設定基準信號強度，所述數位訊號處理單元的輸出端和輸出接口以及模擬增益控制單元的反饋控制端相連，所述模擬增益控制單元、adc轉化單元和數字能量統計單元的電源端和電源模塊相連。

本發明提供的基於能量統計的模擬數字聯合控制模塊，電源模塊向各個模塊單元提供電源；信號從輸入接口進入,分別進入濾波器,模擬增益控制單元後進入adc轉化單元,在進入數字能量統計單元後,經數位訊號處理控制模擬增益控制單元,多次調解使之,達到最優的性能輸出。

圖2為採用本發明模擬數字聯合控制模塊的船載接收機的電路方框圖。

請繼續參見圖2，本發明還提供一種船載接收機，包括主控制器，其中，所述主控制器通過數據總線連接乙太網接口和/或usb接口，所述主控制器的輸入端和ofdm解調器相連，所述ofdm解調器通過射頻前端和中頻接收天線相連，所述射頻前端為前述的基於能量統計的模擬數字聯合控制模塊。各單元的主要功能及實現如下。

一、中頻接收天線

接收頻率範圍覆蓋495khz～505khz的電場或磁場的天線，宜覆蓋486khz、490khz和518khz，以便與navtex公用天線。

二、射頻前端

射頻前端為本發明基於能量統計的模擬數字聯合控制模塊，將來自天線的rf信號進行濾波、放大和變換，以滿足解調要求。具備高靈敏度和高動態範圍。

三、ofdm解調器：對ofdm信號進行解調，以恢復出ds、mis和tis的數據流，重新創建包含有已發送的消息文件的數據流。

四、主控制器

採用文件多路分配器接收消息文件；根據最終應用的不同，消息文件可以：a)存儲於可通過船舶網訪問的船載伺服器上；b)直接在接收機顯示單元顯示；c)發送給最終應用設備。

五、顯示單元

為顯示並檢查接收參數提供一個人機接口，根據消息文件的應用分類，用於顯示專用消息並通過配置使該接口與專用船載設備應用相連(例如，電子導航)，同時管理船舶的許可內容(船舶標識、加密)。此接口可能是在外部計算機運行的專門應用，接收機可以是黑匣子設備。

六、數據接口

接收外部gnss等數據，控制器根據消息文件的應用分類，通過數據接口將消息文件提供給應用設備。設備應提供符合iec61162系列標準的要求的數據接口，宜提供乙太網和usb接口，以便文件的高速傳輸和傳遞，設備可提供印表機接口。

請繼續參見圖3，本發明提供的基於能量統計的模擬數字聯合控制模塊的自動增益控制過程如下：

步驟s1接收機放大器增益合理分段,調整其性能達到最優的模擬端性能。

步驟s2根據最優模擬端的值,經過adc處理後,由數字能量計算單元對其能量進行統計並設定基準信號強度,由數字能量單元計算出當前的數字能量值,作為數字能量基準值(目標值)。

步驟s3根據數字能量的基準值,設置與基準值的差值設置第一查詢表,用來查詢與目標值的差值。

步驟s4設置模擬端的模擬增益控制的關係,設置為第二查詢表,用來查詢模擬端的衰減量。

步驟s5信號經過adc之後，由數字能量計算單元對其能量進行統計並設定基準信號強度，同時反饋給模擬增益控制單元當前基準信號強度增益；當輸入信號大於這個基準信號強度時，增益控制信號反饋模擬增益控制單元的信號使其減小增益，反之則增大信號增益。通過模擬和數字兩部分的控制，達到一個良好的agc效果。

下面給出一個具體實例：

設置設備最佳的性能時候數字能量統計單元的值為x，x是接收機性能最優的時刻的一個預設值，所述預設值與選擇的器件等有關係。

設置控制數字能量達到x的值得時候,需要的數字衰減量分別是多少,設置為第一查詢表，例如x為100,到100的數字衰減為分別為a1、a2、a3和a4等。

將模擬增益控制單元的衰減量增益與控制信號的關係,設置為第二查詢表，控制關係是器件本身的特性，不同的型號的器件是不一樣的值,但是原理是一樣的，該值需要實際測試；比如增益為-10時候控制信號為b1,增益為0時候控制信號為b2,增益為10時候控制信號為b3等。

任意信號從輸入接口進入，經過處理到數字能量統計單元時能量為y，(y不等於x)計算y與x的差值，查詢表a，得到所需要的衰減量，根據得到的衰減量，查詢表b，得到衰減量增益與控制信號的關係，多次調節控制信號，使之能量統計單元的最終能量統計為本發明所需要的x，即性能最優的時刻。

雖然本發明已以較佳實施例揭示如上，然其並非用以限定本發明，任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的修改和完善，因此本發明的保護範圍當以權利要求書所界定的為準。