自動增益控制器及其控制方法

2023-10-18 05:09:44 2

專利名稱：自動增益控制器及其控制方法
技術領域：
本發明是有關於一種自動增益控制器及其控制方法，且特別是有關於一 種三段雙路自動增益控制器及其方法，用於適應性地控制射頻放大器和中頻 放大器的增益。
背景技術：
近年來隨著科技的進步，收看電視節目己經不一定需要一臺電視機，只 需利用機頂盒或視訊卡搭配任一顯示器，即可收看電視節目。並且，由於通 信技術以及壓縮技術的日新月異，傳統的模擬電視廣播已漸漸朝向數位電視
廣播的發展邁進。使用者只需通過模擬調諧器(analog tuner)或數字調諧器 (digital tuner)，便可收看模擬電視信道或數位電視信道。
在無線傳送電視信號的過程中，電視信號在發射端會先被轉換至中頻 (intermediate frequency)，之後再轉換至射步頁(radio frequency)。之後，轉 換至射頻的電視信號通過發射端的天線發射出去。另一方面，在接收端的天 線則會接收由發射端所傳送的射頻電視信號，之後所接收到的射頻電視信號 會經過濾波、放大等處理，而轉換為供顯示器顯示的視訊。通常，接收端所 接收到的射頻電視信號的電平或信號強度很小，而不足以大到可以直接提供 給顯示器使用。因此，接收器所接收到的射頻電視信號得經過放大的處理。 請參考圖1，圖1為已知接收器10的功能方塊圖。接收器IO包含有天線(未 顯示)、射頻濾波器12、射頻放大器14、中頻濾波器16、中頻放大器18以 及自動增益控制器20。射頻濾波器12為一個跟蹤濾波器(tracking filter)， 其會將天線所接收到的輸入信號SrN轉換為射頻信號Srf。射頻放大器14則會
將射頻信號SRF放大而輸出一放大後的射頻信號Sarf。中頻放大器16為一個
6表面聲波濾波器(Surface Acoustic Wave filter, SAW filter)，其會過濾放大後
的射頻信號Sarf，而輸出對應於所欲觀看的電視信道的中頻信號S!f。之後，
中頻信號SIF會通過中頻放大器18放大為中頻的輸出信號S0UT。 一般來說，
射頻信號SRF的頻率範圍會較中頻信號S!F的頻率範圍寬。
為了使中頻輸出信號SouT的電平落在顯示器所能接受的範圍內。自動增 益控制器20會依據中頻輸出信號Scxjt來判斷瑜入信號S!n的強度，並輸出增
益控制信號AGC1和AGC2，以分別控制射頻放大器14和中頻放大器18的 增益。這種控制增益的方式因其一路控制射頻放大器14的增益，而另一路控 制中頻放大器18的增益，故被稱為雙路自動增益控制(dual-loop Auto Gain Control, dual-loop AGC)。
請參考圖2，圖2為圖1射頻放大器14的射頻增益Grf和中頻放大器18 的中頻增益GzF對輸入信號S:n的強度的關係圖。其中，射頻放大器14對於輸 入信號Sjn的強度的關係可以用射頻增益曲線32來表示，而中頻放大器18對 於輸入信號S:n的強度的關係可以用中頻增益曲線34來表示。此外，圖2中
繪示了三個不同的輸入信號S!n的強度V" V2和V3，而V^V^V3。
一般說來，當自動增益控制器20控制射頻放大器14和中頻放大器18的 增益時，射頻增益GRF不會超過G^"1，而中頻增益G!f不會超過G「,1。舉 例來說，當輸入信號S:n的強度小於Vi時，射頻增益GRF和中頻增益GiF會分 別等於G^^和G;r1。此外，當輸入信號S:n的強度介於V!和V2之間時， 射頻增益Grf會維持在G^"1 ，而中頻增益G:f則隨著輸入信號SrN的強度漸 增而逐漸地由G『1降至G，；當輸入信號Sjn的強度介於V2和V3之間時，
中頻增益Gff則維持在G^11 ，而射頻增益GRF則隨著輸入信號SiN的強度漸
增而逐漸地由G『1降至G^nl;而當輸入信號Sxn的強度大於V3時，射頻增
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益grf和中頻增益gjf會分別等於G^nl和說明書第3/15頁
然而，上述雙路自動增益控制的方式對於鄰道信號幹擾的問題並未予以 考慮，而會有鄰道幹擾的問題。換言之，當鄰道的信號過強時，往往會影響 到欲觀看的信道的畫質。

發明內容
針對現有數位電視信號接收系統中，存在相鄰廣播電視信道幹擾的情況 下會導致接收機性能急劇下降問題，本發明通過改變調節雙路自動增益控制
的轉換點(takeover-point)，來優化中頻放大器和射頻放大器的工作點，從而 獲取更好的線性度，而達到提高諸如鄰道抑制的性能的目的。
本發明提出一種自動增益控制方法，用於控制一射頻放大器和一中頻放 大器的增益，並將一輸入信號通過該射頻放大器和該中頻放大器放大。該方 法包括判斷該輸入信號的強度；調降該射頻放大器的增益曲線；調升該中 頻放大器的增益曲線；以及當該輸入信號的強度大於一門限值時，提供一增 益補償至該中頻放大器，以降低該中頻放大器的增益。其中該射頻放大器所 輸出的信號的頻率範圍大於該中頻放大器所輸出的信號的頻率範圍。
本發明提出一種自動增益控制器，該自動增益控制器包括一能量計算器、 一比較器、 一增益步進選擇器、 一射頻自動增益控制器以及一中頻自動增益控 制器。該能量計算器用於判斷出一輸入信號的信號強度。該比較器耦接於該能 量計算器，並會將該輸入信號的信號強度與一預設的門限值比較。該增益步進 選擇器耦接於該比較器。該射頻自動增益控制器耦接於該增益步進選擇器，並 會調降一射頻放大器的增益曲線。該中頻自動增益控制器耦接於該增益步進選 擇器，且具有一第一中頻自動增益控制迴路和一第二中頻自動增益控制迴路。 該第一中頻自動增益控制迴路和該第二中頻自動增益控制迴路用於控制一中 頻放大器的中頻增益。其中該增益步進選擇器會依據該比較器的比較結果，步 進地啟動該第一中頻自動增益控制迴路和該第二中頻自動增益控制迴路。
在本發明的一實施例中，上述的方法還包括將該中頻放大器的增益曲線的一轉換點由一第一轉換點切換至一第二轉換點，以將該增益補償提供給該 中頻放大器。
本發明提出 一種三段雙路自動增益控制的方法，用於控制一射頻放大器 和一中頻放大器的增益，並將一輸入信號通過該射頻放大器和該中頻放大器 放大。該方法包括判斷該輸入信號的強度；倘若該輸入信號的強度小於一
門限值時，則調降該射頻放大器的增益曲線，並調升該中頻放大器的增益曲 線；以及倘若該輸入信號的強度大於該門限值時，則將該中頻放大器的增益 曲線的一轉換點由一第一轉換點切換至一第二轉換點，其中該第二轉換點所 對應的該輸入信號的強度大於該第一轉換點所對應的該輸入信號的強度，該 第二轉換點所對應的該中頻放大器的增益小於該第一轉換點所對應的該中頻 放大器的增益。其中該射頻放大器所輸出的信號的頻率範圍大於該中頻放大 器所輸出的信號的頻率範圍。
在本發明的一實施例中，當上述的中頻放大器的增益曲線的轉換點由該 第一轉換點切換至該第二轉換點時， 一增益補償被提供至該中頻放大器，而 降低該中頻放大器的增益。
在本發明的一實施例中，上述的射頻放大器的增益曲線表示該射頻放大 器的增益與該輸入信號的強度之間的關係，而該中頻放大器的增益曲線表示 該中頻放大器的增益與該輸入信號的強度之間的關係。
在本發明的一實施例中，上述的輸入信號先通過該射頻放大器放大後， 再通過該中頻放大器放大。
在本發明的一實施例中，上述的輸入信號的強度為該輸入信號的能量或 電位。
在本發明的一實施例中，上述的第一中頻自動增益控制迴路、該第二中 頻自動增益控制迴路和該射頻自動增益控制器各包括一迴路濾波器和一積分 器，每一個迴路濾波器為一個低通濾波器，用於低通過濾該增益步進選擇器 所輸出的信號，而每一個積分器會累加計算對應的迴路濾波器所輸出的信號。在本發明的一實施例中，上述的中頻自動增益控制器另具有一加法器、
一迭耳塔-西格碼數字模擬轉換器以及一 RC模擬濾波器，該加法器會加總該 第一中頻自動增益控制迴路和該第二中頻自動增益控制迴路的積分器的數字 輸出，該迭耳塔-西格碼數字模擬轉換器會對該加法器的輸出進行迭耳塔-西格 碼數字模擬轉換，該RC模擬濾波器會將該迭耳塔-西格碼數字模擬轉換器的 交流輸出轉換為直流輸出。
在本發明的一實施例中，上述的射頻自動增益控制器另具有一迭耳塔-西 格碼數字模擬轉換器以及一 RC模擬濾波器，該迭耳塔-西格碼數字模擬轉換 器會對該射頻自動增益控制器的積分器的輸出進行迭耳塔-西格碼數字模擬轉 換，而該RC模擬濾波器會將該迭耳塔-西格碼數字模擬轉換器的交流輸出轉 換為直流輸出。
在本發明的一實施例中，當該輸入信號的信號強度小於該預設的門限值 時，該增益步進選擇器會啟動該第一中頻自動增益控制迴路並關閉該第二中 頻自動增益控制迴路，而當該輸入信號的信號強度大於該預設的門限值時， 該增益步進選擇器會啟動該第二中頻自動增益控制迴路並關閉該第一中頻自 動增益控制迴路。
在本發明的一實施例中，當該輸入信號的信號強度小於該預設的門限值 時，該第一中頻自動增益控制迴路會調升該中頻放大器的增益曲線。
在本發明的一實施例中，當該輸入信號的信號強度大於該預設的門限值 時，該第二中頻自動增益控制迴路會提供一增益補償至該中頻放大器，以降 低該中頻放大器的增益。
本發明的設計基於先前技術在實際應用中的問題提出解決的方案，而提 供一種三段雙路自動增益控制架構。其中一路對射頻放大器提供自動增益控 制，另一路對中頻放大器提供自動增益控制，而對中頻放大器所提供自動增 益控制又可區分為二段自動增益控制。因此本發明所提供三段雙路自動增益 控制架構簡單而實用，且不但可以解決鄰道抑制的問題，同時也能保證強信
10號接收的狀況。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並 配合附圖，作詳細說明如下。


圖1所示為已知接收器的功能方塊圖。
圖2所示為圖1中射頻放大器的射頻增益和中頻放大器的中頻增益對輸 入信號的強度的關係圖。
圖3所示為本發明的一實施例中接收器的功能方塊圖。 圖4所示為圖3中射頻放大器的增益曲線以及中頻放大器的增益曲線。 圖5所示為圖3中射頻放大器的增益曲線以及中頻放大器的補償增益曲線。 圖6所示為圖3中射頻放大器的增益曲線以及中頻放大器的等效增益曲線。 圖7所示為圖3中射頻控制信號及中頻控制信號與輸入信號的強度的關 系圖。
圖8用於圖示說明以軟體來控制中頻增益曲線轉換點的切換。 圖9所示為本發明切換中頻增益曲線轉換點的流程圖。 圖IO所示為本發明另一實施例中的接收器的功能方塊圖。 圖11所示為圖10中接收器相較於其他裝置在抑制鄰道信號幹擾表現上 的比較表。
圖12所示為圖10中接收器在不同測試環境下相較於其他裝置在抑制鄰 道信號幹擾表現上的比較表。
圖13所示為圖10中接收器相較於其他裝置的信噪比的比較表。
圖14所示為本發明第二實施例中射頻放大器的增益曲線以及中頻放大器
的補償增益曲線。
圖15所示為本發明第二實施例中射頻放大器的增益曲線以及中頻放大器 的補償增益曲線。圖16所示為本發明第二實施例中射頻放大器的增益曲線以及中頻放大器 的等效增益曲線。
具體實施例方式
請參考圖3,圖3為本發明的一實施例中的接收器40的功能方塊圖。接收 器40具有一調諧器(tuner) 50以及一自動增益控制器60。調諧器50會將所
接收到的射頻的輸入信號S!n轉換為中頻的輸出信號Sout。調諧器50具有射頻
濾波器52、射頻放大器54、中頻濾波器56以及中頻放大器58。在本發明中， 為凸顯本發明與已知技術的差異，射頻濾波器52、射頻放大器54、中頻濾波 器56以及中頻放大器58的電路特性與架構分別與圖1中的射頻濾波器12、射 頻放大器14、中頻濾波器16和中頻放大器18相同。換句話說，射頻濾波器 52為一個跟蹤濾波器(tracking filter)，它會將天線所接收到的輸入信號Sjn 轉換為射頻信號Srp。射頻放大器54則會將射頻信號Srf放大而諭出一放大後 的射頻信號Sarf。中頻濾波器56為一個表面聲波濾波器(SAW filter)，它會 過濾放大後的射頻信號S，，而輸出對應於所欲觀看的電視信道的中頻信號
S!f。之後，中頻信號S^會通過中頻放大器58放大為中頻的輸出信號SouT。同 樣地，射頻信號Srf的頻率範圍會較中頻信號S!f的頻率範圍來得寬。
自動增益控制器60包含有一能量計算器62、 一比較器64、 一增益步進 選擇器66、 一中頻自動增益控制器70以及一射頻自動增益控制器100。能量 計算器62的輸入端耦接於調諧器50的輸出端，用於依據中頻放大器58所輸
出的中頻的輸出信號SouT，來判斷出輸入信號S:n的信號強度。其中能量計算
器62所判斷出的輸入信號的信號強度，可以是輸入信號S:n的能量或電平， 而其單位通常以dBuV來表示。比較器64的輸入端耦接於能量計算器62的輸 出端，它會將輸入信號S:n的信號強度與預設的門限值作比較，並依據比較後 的結果來控制增益步進選擇器66的操作。增益步進選擇器66的輸入端耦接 於比較器64的輸出端，它會依據比較器64的比較結果，來步進地啟動中頻
12自動增益控制器70的第一中頻自動增益控制迴路80和第二中頻自動增益控
制迴路90。舉例來說，當輸入信號S!N的信號強度小於上述預設的門限值時，
增益步進選擇器66會啟動第一中頻自動增益控制迴路80，而關閉第二中頻自
動增益控制迴路90;當輸入信號S!N的信號強度大於上述預設的門限值時，增
益步進選擇器66會啟動第二中頻自動增益控制迴路80並關閉第一中頻自動 增益控制迴路90。此外，中頻自動增益控制器70和射頻自動增益控制器100 會依據能量計算器62所判斷的輸入信號SjN的信號強度，分別輸出中頻控制 信號IF_AGC和射頻控制信號RF—AGC至中頻放大器58和射頻放大器54， 以控制中頻放大器58和射頻放大器54的增益。
請參考圖4，圖4所示為射頻放大器54的增益曲線102以及中頻放大器 58的增益曲線104。增益曲線102用於表示射頻放大器54的增益G虹與輸入 信號SjN的強度之間的關係，而增益曲線104則用於表示中頻放大器58的增 益Gff與輸入信號Sjn的強度之間的關係。為達到抑制鄰道的信號幹擾的目的， 本發明會降低射頻放大器54的增益Grf並提高中頻放大器58的增益GIF。詳 言之，射頻放大器54的增益曲線會由預設的增益曲線32調降至增益曲線102， 而中頻放大器58的增益曲線會由預設的增益曲線34調升至增益曲線104。如
圖所示， 一方面，射頻放大器54的增益Grf的最大值會由G^"1調降至G^"，
而其最小值會由G^m調降至G^112。另一方面，中頻放大器58的增益GIF
的最大值會由G^^調升至G^342，而其最小值會由G^m調升至G^12。其 中，因射頻放大器54的增益曲線被調降，鄰道信號的能量可以有效地被抑制。 此外，當收看信道的信號增益因射頻放大器54的增益曲線被調降而降低時， 因中頻放大器58的增益曲線被調升，而使得收看信道的信號在射頻增益上的 損失可受到中頻增益的補償。如此一來，不但鄰道信號幹擾的情況可以被抑 制，而且收看信道的信號增益可被維持。
此外，為了避免輸入信號S!N的強度過強(例如大於90dBiiv)，而造成接收品質下降並使畫面出現嚴重的馬賽克，本發明還會再針對過強的輸入信
號S:n的情況作調節。請參考圖5並同時參照圖3和圖4。圖5所示為射頻放 大器54的增益曲線102以及中頻放大器58的補償增益曲線106。在本實施例 中，當輸入信號SrN的強度小於V2時，第一中頻自動增益控制迴路80會被啟 動，而第二中頻自動增益控制迴路90會被關閉，而使得中頻放大器58的增
益曲線為增益曲線104。然而，當輸入信號SxN的強度大於V2時，第一中頻自
動增益控制迴路80被關閉而第二中頻自動增益控制迴路90被啟動，而產生 補償增益曲線106，以提供一增益補償至中頻放大器58，以降低中頻放大器 58的增益&。因此，當輸入信號S!n的強度過大時，通過補償增益曲線106 所提供的增益補償，可以使得中頻放大器58的增益Gn:不致太高，而可避免 信號能量過早溢出。
在本發明的另一實施例中，上述的補償增益曲線106可通過調整中頻放 大器58的增益曲線的轉換點(takeover-point, TOP)來獲得。詳言之，當輸入 信號S:n的強度小於V2時，中頻放大器58的增益曲線為增益曲線104，而其 轉換點為第一轉換點TOPl。而當輸入信號SjN的強度大於V2後，中頻放大器 58的增益曲線會由增益曲線104轉為補償增益曲線106，而其轉換點會由第 一轉換點T0P1切換至第二轉換點TOP2。如圖4和圖5所示，第二轉換點TOP2 所對應的輸入信號Sin的強度V4大於第一轉換點T0P1所對應的輸入信號Sxn
的強度V2，且第二轉換點TOP2所對應的中頻放大器的增益G^^小於第一
轉換點TOP1所對應的該中頻放大器的增益G^12 。
不論是提供一增益補償至中頻放大器58，或是切換中頻放大器58的增益 曲線的轉換點，其目的皆在於降低中頻放大器58的增益G!f，以避免當輸入信
號SjN的強度太大時，中頻的輸出信號SouT的強度會連帶地過大。此外，因本
發明對於中頻放大器58的增益GzF的控制是採取兩階段的控制，故有別於已知 技術的一階段式中頻放大器的自動增益控制。另因射頻放大器54採用一階段
14式的自動增益控制，故本發明的自動增益控制器60可稱為三段雙路自動增益 控制器，而本發明自動增益控制的方法可稱為三段雙路自動增益控制方法。
請參考圖6，圖6所示為射頻放大器54的增益曲線102以及中頻放大器 58的等效增益曲線108。其中，等效增益曲線108為增益曲線104與補償增 益曲線106加成後的結果。此外，為方便區別本發明與已知技術之間的差異， 圖6還示出了射頻放大器54的預設增益曲線32以及中頻放大器58的預設增 益曲線34,以供比對。
請參考圖7，圖7為射頻控制信號RF一AGC及中頻控制信號IF一AGC與
輸入信號SrN的強度的關係圖。其中，橫軸表示輸入信號S!n的強度，而縱軸
則表示射頻控制信號RF一AGC及中頻控制信號IF_AGC的控制電壓。關係曲 線110和120分別用於表示射頻控制信號RF一AGC及中頻控制信號IF_AGC
與輸入信號S!n的強度之間的關係。如圖所示，當輸入信號SrN的強度越大時，
射頻控制信號RP一AGC及中頻控制信號IF一AGC的電壓會越小。反之，當輸 入信號S:n的強度越小時，射頻控制信號RF一AGC及中頻控制信號IF—AGC 的電壓會越大。需要注意，在本實施例中，射頻放大器54的增益GRp與中頻 放大器58的增益Gff會隨著射頻控制信號RF一AGC及中頻控制信號IF一AGC 的電壓的變化而改變。電壓越大的射頻控制信號RF_AGC，其所對應的射頻 放大器54的増益Grp也會越大；同樣的，電壓越大的中頻控制信號IF—AGC， 其所對應的中頻放大器58的增益Gff也會越大。
在本發明中，除了可通過如圖3的電路架構來達到三段雙路的自動增益 控制之外，本發明也可通過軟體，來達到類似的自動增益控制的效果。請參 考圖8，圖8用於圖示說明以軟體來控制中頻增益曲線轉換點的切換。在本實
施例中，射頻增益GRF會被用來作為切換中頻增益曲線的轉換點的依據。詳
言之，如圖8所示，第一射頻增益比較門限G^^和第二射頻增益比較門限 會被用來作為判斷是否切換中頻增益曲線轉換點的依據。當射頻增益GRF小於G^f時，表示輸入信號SjN為強信號，需要較小的增益，而此時中
頻增益Gff的最小轉換點門限會被設置為G^13，即中頻增益Gjf不會小於
Gg113。另一方面，當射頻增益GRF大於G^f時，表示輸入信號S!N為弱信
號，需要較大的增益，而此時中頻增益GIF的最小轉換點門限會被設置為 G^n2 ，即中頻增益Gn:不會小於G^112 ，而如圖8所示，G;in2大於G^13 。 請繼續參考圖9，圖9為本發明切換中頻增益曲線轉換點的流程圖。首先， 中頻放大器的最小轉換點門限會被預設為G^"2，此外，用於表示累計次數的 參數Nc、用於表示射頻平均增益的參數Gain—mean、用於表示射頻增益累計的 參數Gain—sum以及用於表示切換狀態的參數flag會被預設為零(見步驟S902)。 之後，每間隔一預定時間延遲At，當時的射頻增益GRF(t)會累加至射頻平均增 益GaiiiLmean，且累計次數Nc會累加1 (見步驟S904)，其中預定時間延遲 At預設為10ms，而GRF(t)表示當時間為t時的射頻增益GRF。須注意的是，預 定時間延遲At也可設為其他值。之後，累計次數Nc會與系統累計次數門限
Nra比較(見步驟S卯6)，其中上述的系統累計次數門限NTH為大於1的正整 數，而本實施例中，Nra設定為20。須注意的，為方便計數及歸零Nc， Nra可 設定為2的次方，例如8、 16、 32等。當進行完步驟S906後，倘若Nc不等 於Nth，則系統會等待上述的預定時間延遲厶t (步驟S920)，再重複進行步 驟S卯4;而倘若Nc等於Nra，則會依據當時的射頻增益累計Gain—sum，計算 出射頻平均增益 Gain—mean (見步驟 S908 )， 其中 Gain—mean 二 Gain—sum + Nc 。之後，倘若Gain—mean小於G^1且flag=0，
則中頻增益Gjf的最小轉換點門限會由Ggin2切換至G^13 ，並將參數flag設
為l (見步驟S910、 S912)。另一方面，倘若Gain—mean大於G^f且flag-l，
則中頻增益G:f的最小轉換點門限會由G^in3切換至C ^n2 ，並將參數flag設為
160 (見步驟S914、 S916)。由此可知，依據參數flag的值，即可判斷目前的中 頻增益G!f的最小轉換點門限是G客"還是G，。最後，Nc以及Gain—sum 會被歸零(見步驟S918)，並重複執行步驟S920、 S904和S906。如此一來， 系統即可依據累計的射頻增益，來動態地調整中頻增益Gif的最小轉換點門限。 請參考圖10和圖3，圖10為本發明的另一實施例中的接收器150的功能 方塊圖。接收器150除了具有調諧器50以及一自動增益控制器160之外，另 包括一模擬數字轉換器(Analog to Digital Converter, ADC) 152以及一混頻器 154。模擬數字轉換器152會將調諧器50所輸出的模擬信號轉換為數位訊號， 而混頻器154為一種正交調幅混頻器(Quadrature Amplitude Modulation downmixer， QAM downmixer)，用於將模擬數字轉換器152所輸出的數位訊號 轉換為互相正交的I信號及Q信號。自動增益控制器160包含有能量計算器62、 比較器64、增益步進選擇器66、 一中頻自動增益控制器170以及一射頻自動 增益控制器200。能量計算器62的輸入端耦接於模擬數字轉換器152的輸出端， 用於依據模擬數字轉換器152所輸出的數位訊號，來判斷出輸入信號S:n的信 號強度。比較器64會將輸入信號S!n的信號強度與預設的門限值作比較，並依 據比較後的結果來控制增益步進選擇器66的操作。增益步進選擇器66的輸入 端耦接於比較器64的輸出端，它會依據比較器64的比較結果，來步進地啟動 中頻自動增益控制器170的第一中頻自動增益控制迴路180和第二中頻自動增 益控制迴路190。舉例來說，當輸入信號S:n的信號強度小於上述預設的門限值 時，增益步進選擇器66會啟動第一中頻自動增益控制迴路180，而關閉第二中 頻自動增益控制迴路190;當輸入信號S:n的信號強度大於上述預設的門限值 時，增益步進選擇器66會啟動第二中頻自動增益控制迴路180並關閉第一中 頻自動增益控制迴路l卯。同樣地，射頻自動增益控制器200和中頻自動增益 控制器170會依據能量計算器62所判斷的輸入信號SrN的信號強度，分別輸出 射頻控制信號RF—AGC和中頻控制信號IF—AGC至調諧器50中的射頻放大器 54和中頻放大器58，以控制中頻放大器58和射頻放大器54的增益。第一中頻自動增益控制迴路180具有迴路濾波器182和積分器184。同樣地， 第二中頻自動增益控制迴路190具有迴路濾波器192和積分器194，而射頻自動 增益控制器200也具有迴路濾波器202和積分器204。迴路濾波器182、 192和 202為低通濾波器，用來低通過濾增益步進選擇器66所輸出的信號。積分器184、 194和204則分別用來累加計算迴路濾波器182、 192和202所輸出的信號。
中頻自動增益控制器170另具有加法器195、迭耳塔-西格碼數字模擬轉 換器(Delta-Sigma Digital to Analog Converter, △ 2DAC) 196以及RC模擬 濾波器198。射頻自動增益控制器200則另包含迭耳塔-西格碼數字模擬轉換 器206以及RC模擬濾波器208。加法器195用來加總積分器184和194的數 字輸出，然而因為當第一中頻自動增益控制迴路180被啟動時，第二中頻自 動增益控制迴路190會被關閉，而當第二中頻自動增益控制迴路l卯被啟動 時，第一中頻自動增益控制迴路180會被關閉，因此在同一時間，兩積分器 184和194當中只有一個積分器會有輸出。故在本發明的另一實施例中會將加 法器195省略，而讓積分器184和194的輸出端直接耦接至迭耳塔-西格碼數 字模擬轉換器196。在本實施例中，迭耳塔-西格碼數字模擬轉換器196和206 則分別用來對加法器195和積分器204的輸出進行迭耳塔-西格碼數字模擬轉 換。然而，在本發明的另一實施例中，因為加法器195已被省略，迭耳塔-西 格碼數字模擬轉換器196則是用來對積分器184或積分器194的輸出進行迭 耳塔-西格碼數字模擬轉換。RC模擬濾波器198和208則會將迭耳塔-西格碼 數字模擬轉換器196和206的交流輸出轉換為直流輸出(即射頻控制信號 RF—AGC及中頻控制信號IF—AGC)。
請參考圖11，圖11為圖10中接收器150相較於其他裝置A和B在抑制 鄰道信號幹擾表現上的比較表。在比較接收器150與裝置A和B在抑制鄰道 信號幹擾上的表現時，為使比較結果能客觀地反應實際的情況，所要觀看的 信道N的輸入信號SxN強度會都設定為60dBuV，並分別在輸入信號Sjn的頻 率分別為500 MHz和858 MHz的兩種情況下，觀測信道N所能容忍的鄰道(N+l)和(N-l)的最大信號強度。關於所能容忍的鄰道最大信號強度，舉 例來說，在輸入信號SiN的頻率為500MHz的情況下，本發明中的信道N所 能容忍的鄰道(N+l)的最大信號強度為29.1 dB。即當鄰道(N+l)的信號 比信道N的信號高29.1 dB時，本發明中信道N的節目不受鄰道信號的影響， 而仍然可以正常地觀看。此外，在進行比較時，模擬數字轉換器152的符號 率皆設定為6.875 MHz，而混頻器154則採用64正交調幅(64-QAM)程序。 如圖11的比較表所示，相較於其他裝置A和B，本發明一實施例中的接收器 150具有較高的所謂能容忍的鄰道最大信號強度，故本發明具有良好的鄰道抑 制的性能。請另參考圖12，圖12為圖10中接收器150在不同測試環境下所 得到的比較表。圖12所測得的比較圖，其測試條件除了混頻器154則採用256 正交調幅(256-QAM)程序之外，其餘條件皆與獲得圖11的比較表時的測試 條件相同。相較之下，本發明的確具有良好的鄰道抑制的性能。
請參考圖13，圖13為圖10接收器150相較於其他裝置A和B的信噪比 (Signal to Noise Ratio, SNR)的比較表。其測試條件分別在不同的混頻器154 的正交調幅(QAM)程序、模擬數字轉換器152的符號率以及採用加性高斯 白噪聲(Additive White Gaussian Noise，AWGN)信道的條件下測得。由圖13 的比較表可看出，本發明在信噪比的表現上，仍具相當的水準。
請參考圖14並同時參照圖4，圖14所示為本發明第二實施例中的射頻放大 器的增益曲線222以及中頻放大器的補償增益曲線224。在本實施例中，圖4中 的w相當於圖14中的Vnn，圖4中的V2相當於圖14中的VR^和V!f2，而圖4 中的V3相當於固14中的Vrf2。其中，Vjf2可以小於、等於或大於Vrh，而Vn
^Vjn^V!2， V^^ViF2芸V22， V2^Vrh芸V22，且V31芸Vrf2S V32。就中頻增益
GjF來說，當輸入信號SjN的強度小於Vin時，中頻增益Gn:會等於g^S當輸 入信號SrN的強度介於Vm和VzF2之間時，中頻增益GjF會隨著漸增的輸入信號
sjn的強度而逐漸地由g;t2降至g;f2;而當輸入 號S:n的強度等於V!f2時，中頻增益G:f會等於G^12 。就射頻增益GRF來說，當輸入信號Sin的強度小於
VRF,時，射頻增益GRF會等於G^f;當輸入信號SzN的強度介於VRF,和Vrf2 之間時，射頻增益GRF會隨著漸增的輸入信號S:N的強度而逐漸地由G^"2降至 G^f ;而當輸入信號Sjn的強度等於Vrp2時，射頻增益Grp會等於G^12 。
請參考圖15並同時參照圖5和圖14，圖15所示為本發明第二實施例中 射頻放大器的增益曲線222以及中頻放大器的補償增益曲線226。補償增益曲 線226的功能與補償增益曲線106的功能相當，用來當輸入信號S!n的強度過 大時，提供的增益補償至中頻放大器，以使得中頻放大器的增益Gn^不致太高，
而可避免信號能量過早溢出。其中圖5中的V3相當於圖15中的Vrf2和Vbp3， 而圖5中的V4相當於圖15中的Vxf4。其中，V^可以小於、等於或大於Vrp2，
而V31^VIF3^V32， V4iSVif4^V42。同樣地，補償增益曲線226也可通過調 整中頻放大器的增益曲線224的轉換點來獲得。
請參考圖16，圖16所示為本發明第二實施例中的射頻放大器的增益曲線 222以及中頻放大器的等效增益曲線228。其中，等效增益曲線228為圖14 中的增益曲線224與圖15中的補償增益曲線226加成後的結果。
綜上所述，本發明一方面通過降低射頻放大器的增益來抑制鄰道幹擾， 另一方面提高中頻放大器的增益，以彌補所欲觀看的節目信道的射頻增益損 失，同時又使中頻放大器有較佳的線性度。此外，當輸入信號過強時，增益 補償會提供給中頻放大器，以降低中頻放大器的增益，以避免信號能量過早 溢出。因此，依據本發明自動增益控制的架構不但可以解決鄰道抑制的問題， 同時也能保證強信號接收狀況下的輸出信號品質。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用於限定本發明，任何 所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作 些許的更動與潤飾。
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權利要求
1.一種自動增益控制方法，其特徵在於，該方法用於控制一射頻放大器和一中頻放大器的增益，並將一輸入信號通過該射頻放大器和該中頻放大器放大，包括判斷所述輸入信號的強度；調降所述射頻放大器的增益曲線；調升所述中頻放大器的增益曲線；以及當所述輸入信號的強度大於一門限值時，提供一增益補償至所述中頻放大器，以降低所述中頻放大器的增益；其中所述射頻放大器所輸出的信號的頻率範圍大於所述中頻放大器所輸出的信號的頻率範圍。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述射頻放大器的增益曲線表示所述射頻放大器的增益與所述輸入信號的強度之間的關係，而所述中頻放大器的增益曲線表示所述中頻放大器的增益與所述輸入信號的強度之間的關係。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於將所述中頻放大器的增益曲線的一轉換點由一第一轉換點切換至一第二轉換點，以將所述增益補償提供給所述中頻放大器。
4. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述輸入信號先通過所述射頻放大器放大後，再通過所述中頻放大器放大。
5. —種三段雙路自動增益控制方法，其特徵在於，該方法控制一射頻放大器和一 中頻放大器的增益，並將一輸入信號通過所述射頻放大器和所述中頻放大器放大，包括判斷所述輸入信號的強度；倘若所述輸入信號的強度小於一門限值，則調降所述射頻放大器的增益曲線，並調升所述中頻放大器的增益曲線；以及倘若所述輸入信號的強度大於所述門限值，則將所述中頻放大器的增益曲線的一轉換點由一第一轉換點切換至一第二轉換點，其中所述第二轉換點所對應的所述輸入信號的強度大於所述第一轉換點所對應的所述輸入信號的強度，所述第二轉換點所對應的所述中頻放大器的增益小於所述第一轉換點所對應的所述中頻放大器的增益；其中所述射頻放大器所輸出的信號的頻率範圍大於所述中頻放大器所輸出的信號的頻率範圍。
6. 根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述射頻放大器的增益曲線表示所述射頻放大器的增益與所述輸入信號的強度之間的關係，而所述中頻放大器的增益曲線表示所述中頻放大器的增益與所述輸入信號的強度之間的關係。
7. 根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，當所述中頻放大器的增益曲線的轉換點由所述第一轉換點切換至所述第二轉換點時， 一增益補償被提供至所述中頻放大器，而降低所述中頻放大器的增益。
8. 根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述輸入信號先通過所述射頻放大器放大後，再通過所述中頻放大器放大。
9. 一種自動增益控制器，其特徵在於，該自動增益控制器包括-一能量計算器，用於判斷出一輸入信號的信號強度；一比較器，耦接於所述能量計算器，所述比較器會將所述輸入信號的信號強度與一預設的門限值比較；一增益步進選擇器，耦接於所述比較器；一射頻自動增益控制器，耦接於所述增益步進選擇器，所述射頻自動增益控制器會調降一射頻放大器的增益曲線；以及一中頻自動增益控制器，耦接於所述增益步進選擇器，所述中頻自動增益控制器具有一第一中頻自動增益控制迴路和一第二中頻自動增益控制迴路，用於控制一中頻放大器的中頻增益；其中所述增益步進選擇器會依據所述比較器的比較結果，步進地啟動所述第一中頻自動增益控制迴路和所述第二中頻自動增益控制迴路。
10. 根據權利要求9所述的自動增益控制器，其特徵在於，所述第一中頻自動增益控制迴路、所述第二中頻自動增益控制迴路和所述射頻自動增益控制器各包括一迴路濾波器和一積分器，每一個迴路濾波器為一個低通濾波器，用於低通過濾所述增益步進選擇器所輸出的信號，而每一個積分器會累加計算對應的迴路濾波器所輸出的信號。
11. 根據權利要求10所述的自動增益控制器，其特徵在於，所述中頻自動增益控制器另具有一加法器、 一迭耳塔-西格碼數字模擬轉換器以及一 RC模擬濾波器，所述加法器會加總所述第一中頻自動增益控制迴路和所述第二中頻自動增益控制迴路的積分器的數字輸出，所述迭耳塔-西格碼數字模擬轉換器會對所述加法器的輸出進行迭耳塔-西格碼數字模擬轉換，所述RC模擬濾波器會將所述迭耳塔-西格碼數字模擬轉換器的交流輸出轉換為直流輸出。
12. 根據權利要求10所述的自動增益控制器，其特徵在於，所述射頻自動增益控制器還具有一迭耳塔-西格碼數字模擬轉換器以及一 RC模擬濾波器，所述迭耳塔-西格碼數字模擬轉換器會對所述射頻自動增益控制器的積分器的輸出進行迭耳塔-西格碼數字模擬轉換，而所述RC模擬濾波器會將所述迭耳塔-西格碼數字模擬轉換器的交流輸出轉換為直流輸出。
13. 根據權利要求9所述的自動增益控制器，其特徵在於，當所述輸入信號的信號強度小於所述預設的門限值時，所述增益步進選擇器會啟動所述第一中頻自動增益控制迴路並關閉所述第二中頻自動增益控制迴路，而當所述輸入信號的信號強度大於所述預設的門限值時，所述增益步進選擇器會啟動所述第二中頻自動增益控制迴路並關閉所述第一中頻自動增益控制迴路。
14. 根據權利要求13所述的自動增益控制器，其特徵在於，當所述輸入信號的信號強度小於所述預設的門限值時，所述第一中頻自動增益控制迴路會調升所述中頻放大器的增益曲線。
15. 根據權利要求13所述的自動增益控制器，其特徵在於，當所述輸入信號的信號強度大於所述預設的門限值時，所述第二中頻自動增益控制迴路會提供一增益補償至所述中頻放大器，以降低所述中頻放大器的增益。
16. 根據權利要求13所述的自動增益控制器，其特徵在於，所述中頻自動增益控制器另具有一迭耳塔-西格碼數字模擬轉換器以及一 RC模擬濾波器，所述迭耳塔-西格碼數字模擬轉換器會對所述第一中頻自動增益控制迴路的數字輸出或所述第二中頻自動增益控制迴路的數字輸出進行迭耳塔-西格碼數字模擬轉換，所述RC模擬濾波器會將所述迭耳塔-西格碼數字模擬轉換器的交流輸出轉換為直流輸出。
全文摘要
本發明揭露一種自動增益控制器及其控制方法。輸入信號會經過射頻放大器和中頻放大器放大。當輸入信號的信號強度小於一門限值時，射頻放大器的增益曲線會被調降，而中頻放大器的增益曲線會被調升。當輸入信號的信號強度大於所述門限值時，中頻放大器的轉換點會由第一轉換點切換至第二轉換點。
文檔編號H04N5/52GK101674441SQ20081021591
公開日2010年3月17日 申請日期2008年9月9日 優先權日2008年9月9日
發明者曾智鳴 申請人:揚智科技股份有限公司