具有雙重訊號強度指示幹擾檢測的自動增益控制系統的製作方法
2023-10-06 03:26:39 1
專利名稱：具有雙重訊號強度指示幹擾檢測的自動增益控制系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種調諧器及其增益調整方法。
背景技術：
由於正交頻分多工(or thogonal frequency division multiplexing, OFDM)調製技術可用於數字視訊廣播系統中以進行高頻譜效率傳輸，且OFDM調製技術基於多載波調製而對於多重路徑反射效應具備有效的處理能力，故近年來在數字視訊廣播應用發展上成為熱門技術。諸如無線數字視訊廣播(Digital Video Broadcasting Terrestrial, DVB-T)、綜合月艮務數字廣播(Integrated Service Digital Broadcasting Terrestrial, ISDB-T)及中國移動多媒體廣播(China Mobile Multimedia Broadcasting,CMMB)等各種系統均使用OFDM傳輸技術。為了提供令人滿意的視訊品質，各種數字視訊系統均對鄰近通道幹擾抑制 (adjacent channel interference rejection)與敏感度(sensitivity)有嚴格的要求。為了符合嚴格要求，射頻接收器必須要有良好的噪聲指數(noise figure)、三階載點 (third-order intercept point，IIP3)與 IdB 壓縮點(1-dB compression point，PldB)。 然而，上述相關於射頻前端電路(例如低噪聲放大器)增益值的質量指標之間是具有權衡性(trade-off)的。例如，當增益增強時，噪聲指數改善但操作線性(IIP3及PldB)變差， 反之亦然。因此，自動增益控制機制被提出以適當地調整射頻前端電路的增益。美國專利號US 7242915B2提出一種在射頻接收器內基於時間的低噪聲放大器增益調整，如圖1所示。低噪聲放大器增益調整電路利用不具真實數據的護衛區間執行增益調整機制。然而，上述方法也許適用於如沒有強烈鄰近通道幹擾的全球移動通訊系統 (GSM)，但如此在數據幀中沒有執行任何增益調整的方式並不適用於具有強烈鄰近通道幹擾且訊號功率可能迅速變化的數位電視系統。此外，由於混頻器可能已過濾遠處的幹擾，因此耦接在混頻器之後的訊號強度指示器RSSI_A並不能正確的呈現出幹擾的影像，無法適當地調整低噪聲放大器的增益。
發明內容
本發明是有關於一種調諧器及其增益調整方法，藉由檢測目標訊號及無用噪聲的功率以自動優化調諧器的增益設定。根據本發明的第一方面，提出一種調諧器，包括一低噪聲放大器、一第一訊號強度指示器、一混頻器、一中頻濾波器、一第二訊號強度指示器以及一調整單元。低噪聲放大器用以放大一射頻訊號。第一訊號強度指示器用以檢測放大後的射頻訊號的訊號強度指示而得到一第一訊號強度電壓。混頻器耦接至低噪聲放大器並用以依據一本地振蕩頻率將放大後的射頻訊號降頻為一第一中頻訊號。中頻濾波器耦接至混頻器並用以對第一中頻訊號進行濾波以得到一第二中頻訊號。第二訊號強度指示器用以檢測第二中頻訊號的訊號強度指示而得到一第二訊號強度電壓。調整單元用以依據第一訊號強度電壓及第二訊號強度電壓
4調整低噪聲放大器的增益。根據本發明的第二方面，提出一種調諧器的增益調整方法，調諧器包括一低噪聲放大器、一第一訊號強度指示器、一混頻器、一中頻濾波器、一第二訊號強度指示器以及一調整單元，混頻器耦接至低噪聲放大器，中頻濾波器耦接至混頻器。增益調整方法包括下列步驟。利用低噪聲放大器放大一射頻訊號。利用第一訊號強度指示器檢測放大後的射頻訊號的訊號強度指示而得到一第一訊號強度電壓。利用混頻器依據一本地振蕩頻率將放大後的射頻訊號降頻為一第一中頻訊號。利用中頻濾波器對第一中頻訊號進行濾波以得到一第二中頻訊號。利用第二訊號強度指示器檢測第二中頻訊號的訊號強度指示而得到一第二訊號強度電壓。利用調整單元依據第一訊號強度電壓及第二訊號強度電壓調整低噪聲放大器的增益。為了對本發明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特舉一實施例，並結合附圖詳細說明如下。
圖1示出了傳統的在射頻接收器內基於時間的低噪聲放大器增益調整。圖2示出了依照一實施例的調諧器的功能方塊圖。圖3示出了依照一實施例的調諧器的電路圖。圖4及圖5示出了依照一實施例的調諧器的增益調整過程的流程圖。圖6示出了依照一實施例的調諧器的增益調整方法的流程圖。附圖符號說明200、300:調諧器210、310 低噪聲放大器220、320 第一訊號強度指示器230、330 混頻器對0、；340 中頻濾波器250,350 第二訊號強度指示器洸0、360:調整單元362:第一比較器364:第二比較器366 第三比較器368:第四比較器370 第一反相器372: SR 觸發器374 第一多工器376 第二多工器378:第五比較器380:第六比較器382 第二反相器384:與門
386 或門388:或非門390 計數器
具體實施例方式本發明所提出的調諧器及其增益調整方法，藉由多個訊號強度指示器分別檢測目標訊號及無用噪聲的功率，故得以適當地自動優化調諧器的增益設足。請參照圖2，其示出了依照一實施例的調諧器的功能方塊圖。圖2中的調諧器 200實質上為射頻接收器的前端電路，其包括一低噪聲放大器(low noise amplifier, LNA) 210、一第一訊號強度指示器(received signal strength indicator，RSSI) 220、一混頻器230、一中頻濾波器MO、一第二訊號強度指示器250以及一調整單元沈0。低噪聲放大器210接收並放大一射頻訊號，此射頻訊號可能包括目標訊號及無用噪聲。第一訊號強度指示器220檢測放大後的射頻訊號的訊號強度指示並轉換得到一第一訊號強度電壓Vb，其中在節點B的放大後的射頻訊號的訊號強度指示可能包括目標訊號及無用噪聲的功率。混頻器230耦接至低噪聲放大器210並依據一本地振蕩頻率LO將放大後的射頻訊號降頻為一第一中頻訊號。中頻濾波器240耦接至混頻器230並對第一中頻訊號進行濾波以得到一第二中頻訊號。第二訊號強度指示器250檢測第二中頻訊號的訊號強度指示並轉換得到一第二訊號強度電壓V。。由於理論上無用噪聲會被中頻濾波器240過濾掉，故在節點C的第二中頻訊號的訊號強度指示應只包括目標訊號的功率。調整單元250依據第一訊號強度電壓Vb及第二訊號強度電壓V。的信息調整低噪聲放大器210的增益。請參照圖3，其示出了依照一實施例的調諧器的電路圖。圖3中，調諧器300的元件組成相似於調諧器200，其包括一低噪聲放大器310、一第一訊號強度指示器320、一混頻器 330、一中頻濾波器；340、一第二訊號強度指示器350以及一調整單元360。調整單元360包括一第一比較器362、一第二比較器364、一第三比較器366、一第四比較器368、一第一反相器370、一 SR觸發器372、一第一多工器374、一第二多工器376、一第五比較器378、一第六比較器380、一第二反相器382、一與門384、一或門386、一或非門388以及一計數器390。第一比較器362比較第一訊號強度電壓Vb與一第二閾值Vtt。第二比較器364比較第一訊號強度電壓Vb與一第一閾值Vhl。第三比較器366比較第一訊號強度電壓Vb與一第四閾值\。第四比較器368比較第一訊號強度電壓Vb與一第三閾值力。第一反相器370 耦接至第四比較器368的輸出端。SR觸發器372的第一輸入端耦接至第三比較器366的輸出端，SR觸發器372的第二輸入端耦接至第一反相器370的輸出端，SR觸發器372的輸出端輸出一模式選擇訊號MSS。第一多工器374與第二多工器376依據模式選擇訊號MSS輸出第一組參考值(Vhs， Vls)或第二組參考值(VmVli)。第五比較器378與第六比較器380比較第二訊號強度電壓 Vc與第一組參考值(Vhs，Vls)或第二組參考值(Vhi，Vli)。第二反相器382耦接至第二比較器364的輸出端。與門384的第一輸入端耦接至第二反相器382的輸出端，與門384的第二輸入端耦接至第六比較器380的輸出端。或門386的第一輸入端耦接至第一比較器362的輸出端，或門386的第二輸入端耦接至第五比較器378的輸出端。或非門388的第一輸入端耦接至與門384的輸出端，或
6非門388的第二輸入端耦接至或門386的輸出端。計數器390依據或門386及或非門388 的輸出以調整低噪聲放大器310的增益。請同時參考圖3、圖4及圖5，圖4及圖5示出了依照一實施例的調諧器的增益調整過程的流程圖。圖4及圖5所示的流程實質上在每一個時鐘周期遞歸地發生。假定混頻器330具有固定增益20dB，且中頻濾波器340為零增益，但並不限於此，視使用者的需求而定。在某些時候，例如射頻接收器位於基站附近，則射頻接收器會遇到具有非常高功率水準的射頻訊號。如此具非常高功率水準的射頻訊號可能使得調諧器300飽和並破壞射頻接收器的整體效能。因此，於步驟S400中，調整單元360依據第一訊號強度電壓Vb是否高於第一閾值Vhl判斷調諧器300是否進入一高功率模式，第一訊號強度電壓Vb對應在節點B的放大後的射頻訊號的訊號強度指示。若調諧器300進入高功率模式，調整單元360維持或降低低噪聲放大器310的增益以使得調諧器300得以維持線性操作。於步驟S410中，調整單元360判斷第一訊號強度電壓Vb是否高於第二閾值Vhht5 當第一訊號強度電壓Vb高於第一閾值Vhl且低於第二閾值Vhh時，與門384的輸出為0，或非門388的輸出Ho Id為1，計數器390維持低噪聲放大器310的增益，故於步驟S420中，調諧器300處於一停止增益增加模式。當第一訊號強度電壓Vb高於第二閾值Vhh時，或門386 的輸出UD為1且或非門388的輸出Hold為0，於步驟S430中，計數器390降低低噪聲放大器310的增益。假定混頻器330的IdB壓縮點(PldB)為-IOdBm,則對應地在節點B的放大後的射頻訊號的訊號強度指示達到-lOcffim後調諧器300會進入高功率模式。換句話說，高功率模式的操作由第一閾值Vhl (例如對應於節點B的功率為-lOcffim時為850. 2mV)及第二閾值V1J例如對應於節點B的功率為_7dBm時為890. 6mV)所主控。當第一訊號強度電壓Vb低於第一閾值Vhl時，與門384的輸出由第六比較器380所決定。若調諧器300未進入高功率模式，調整單元360依據第一訊號強度電壓Vb檢測調諧器300是處於一敏感度(sensitivity)模式或一幹擾模式。於步驟S440中，調整單元 360判斷第一訊號強度電壓Vb是否高於第三閾值\。當第一訊號強度電壓Vb低於第三閾值 V1,於步驟S450中，調諧器300處於敏感度模式。否則，於步驟S460中，調整單元360判斷第一訊號強度電壓Vb是否高於第四閾值Vh。當第一訊號強度電壓Vb低於第四閾值Vh，於步驟S470中，調諧器300維持於先前的模式不變。當第一訊號強度電壓Vb高於第四閾值Vh， 於步驟S480中，調諧器300進入幹擾模式。之後，調整單元360依據第二訊號強度電壓Vc調整低噪聲放大器310的增益。由於在敏感度測試時，射頻訊號的功率小且沒有鄰近通道幹擾，只需要具有足夠的噪聲指數， 故低噪聲放大器310的增益可以被設定為最大值。假定射頻訊號只包括目標訊號而沒有無用幹擾，則可以得到如表1所示的低噪聲放大器在敏感度模式下的增益表。由表1可以得知，當輸入功率高於_82dBm，射頻接收器在所有的增益碼都可適當地接收射頻訊號。表 1增益碼LNA增益 (dB)節點A (dBm)節點B (dBm)節點C (dBm)敏感度 (dBm)028-85-57. 00-37. 00-82. 56028-84-56. 00-36. 00-82. 56028-83-55. 00-35. 00-82. 56028-82-54. 00-34. 00-82. 56028-81-53. 00-33. 00-82. 56028-80-52. 00-32. 00-82. 56028-79-51. 00-31. 00-82. 56028-78-50. 00-30. 00-82. 56028-77-49. 00-29. 00-82. 56127-76-49. 00-29. 00-82. 16226-75-49. 00-29. 00-81. 7權利要求
1.一種調諧器，包括一低噪聲放大器，用以放大一射頻訊號；一第一訊號強度指示器，用以檢測放大後的該射頻訊號的訊號強度指示而得到一第一訊號強度電壓；一混頻器，耦接至該低噪聲放大器並用以依據一本地振蕩頻率將放大後的該射頻訊號降頻為一第一中頻訊號；一中頻濾波器，耦接至該混頻器並用以對該第一中頻訊號進行濾波以得到一第二中頻訊號；一第二訊號強度指示器，用以檢測該第二中頻訊號的訊號強度指示而得到一第二訊號強度電壓；以及一調整單元，用以依據該第一訊號強度電壓及該第二訊號強度電壓調整該低噪聲放大器的增益。
2.如權利要求1所述的調諧器，其中當該調整單元判斷該第一訊號強度電壓高於一第一閾值且低於一第二閾值，該調諧器處於一高功率模式，且該調整單元依據該第一訊號強度電壓維持或降低該低噪聲放大器的增益以使得該調諧器線性操作。
3.如權利要求2所述的調諧器，其中當該調整單元判斷該第一訊號強度電壓高於該第二閾值，該調整單元依據該第一訊號強度電壓降低該低噪聲放大器的增益以使得該調諧器線性操作。
4.如權利要求2所述的調諧器，其中當該調整單元判斷該第一訊號強度電壓低於一第三閾值，該調諧器處於一敏感度模式，該調整單元依據該第二訊號強度電壓及對應該敏感度模式的一第一組參考值調整該低噪聲放大器的增益以使得該調諧器依較高增益設定最大化敏感度。
5.如權利要求4所述的調諧器，其中當該調整單元判斷該第一訊號強度電壓高於一第四閾值且低於該第一閾值，該調諧器處於一幹擾模式，該調整單元依據該第二訊號強度電壓及對應該幹擾模式的一第二組參考值調整該低噪聲放大器的增益以使得該調諧器依較低增益設定最大化線性度，該第四閾值低於該第一閾值。
6.如權利要求5所述的調諧器，其中該調整單元包括 一第一比較器，用以比較該第一訊號強度電壓與該第二閾值； 一第二比較器，用以比較該第一訊號強度電壓與該第一閾值； 一第三比較器，用以比較該第一訊號強度電壓與該第四閾值； 一第四比較器，用以比較該第一訊號強度電壓與該第三閾值； 一第一反相器，耦接至該第四比較器的輸出端；一 SR觸發器，該SR觸發器的第一輸入端耦接至該第三比較器的輸出端，該SR觸發器的第二輸入端耦接至該第一反相器的輸出端，該SR觸發器的輸出端輸出一模式選擇訊號； 一第一多工器與一第二多工器，用以依據該模式選擇訊號輸出該第一組參考值或該第二組參考值；一第五比較器與一第六比較器，用以比較該第二訊號強度電壓與該第一組參考值或該第二組參考值；一第二反相器，耦接至該第二比較器的輸出端；一與門，該與門的第一輸入端耦接至該第二反相器的輸出端，該與門的第二輸入端耦接至該第六比較器的輸出端；一或門，該或門的第一輸入端耦接至該第一比較器的輸出端，該或門的第二輸入端耦接至該第五比較器的輸出端；一或非門，該或非門的第一輸入端耦接至該與門的輸出端，該或非門的第二輸入端耦接至該或門的輸出端；以及一計數器，用以依據該或門及該或非門的輸出以調整該低噪聲放大器的增益。
7.一種調諧器的增益調整方法，該調諧器包括一低噪聲放大器、一第一訊號強度指示器、一混頻器、一中頻濾波器、一第二訊號強度指示器以及一調整單元，該混頻器耦接至該低噪聲放大器，該中頻濾波器耦接至該混頻器，該增益調整方法包括利用該低噪聲放大器放大一射頻訊號；利用該第一訊號強度指示器檢測放大後的該射頻訊號的訊號強度指示而得到一第一訊號強度電壓；利用該混頻器依據一本地振蕩頻率將放大後的該射頻訊號降頻為一第一中頻訊號；利用該中頻濾波器對該第一中頻訊號進行濾波以得到一第二中頻訊號；利用該第二訊號強度指示器檢測該第二中頻訊號的訊號強度指示而得到一第二訊號強度電壓；以及利用該調整單元依據該第一訊號強度電壓及該第二訊號強度電壓調整該低噪聲放大器的增益。
8.如權利要求7所述的調諧器的增益調整方法，還包括當該調整單元判斷該第一訊號強度電壓高於一第一閾值且低於一第二閾值，該調諧器處於一高功率模式，利用該調整單元依據該第一訊號強度電壓維持或降低該低噪聲放大器的增益以使得該調諧器線性操作。
9.如權利要求8所述的調諧器的增益調整方法，還包括當該調整單元判斷該第一訊號強度電壓高於該第二閾值，利用該調整單元依據該第一訊號強度電壓降低該低噪聲放大器的增益以使得該調諧器線性操作。
10.如權利要求8所述的調諧器的增益調整方法，還包括當該調整單元判斷該第一訊號強度電壓低於一第三閾值，該調諧器處於一敏感度模式，利用該調整單元依據該第二訊號強度電壓及對應該敏感度模式的一第一組參考值調整該低噪聲放大器的增益以使得該調諧器依較高增益設定最大化敏感度。
11.如權利要求10所述的調諧器的增益調整方法，還包括當該調整單元判斷該第一訊號強度電壓高於一第四閾值且低於該第一閾值，該調諧器處於一幹擾模式，利用該調整單元依據該第二訊號強度電壓及對應該幹擾模式的一第二組參考值調整該低噪聲放大器的增益以使得該調諧器線性操作，該低噪聲放大器在該幹擾模式的增益低於該低噪聲放大器在該敏感度模式的增益，該第四閾值低於該第一閾值。
全文摘要
一種具有雙重訊號強度指示幹擾檢測的自動增益控制系統。一種調諧器，包括一低噪聲放大器、一第一訊號強度指示器、一混頻器、一中頻濾波器、一第二訊號強度指示器以及一調整單元。低噪聲放大器放大一射頻訊號。第一訊號強度指示器檢測放大後的射頻訊號的訊號強度指示而得到一第一訊號強度電壓。混頻器依據一本地振蕩頻率將放大後的射頻訊號降頻為一第一中頻訊號。中頻濾波器耦接至混頻器並對第一中頻訊號進行濾波以得到一第二中頻訊號。第二訊號強度指示器檢測第二中頻訊號的訊號強度指示而得到一第二訊號強度電壓。調整單元依據第一訊號強度電壓及第二訊號強度電壓調整低噪聲放大器的增益。
文檔編號H04B17/00GK102404059SQ201110221658
公開日2012年4月4日 申請日期2011年8月4日 優先權日2010年8月4日
發明者強瑋玲, 陳仲基 申請人:宏暘科技股份有限公司