基于过载状况的持续时间来控制放大器增益的自动增益控制（AGC）电路和方法技术

本申请公开了一种基于检测的过载状况的持续时间来控制放大器电路的增益和增益步长的自动增益控制(AGC)电路和方法。根据一个实施例，一种增益控制方法可以包括：将接收信号与阈值进行比较；如果接收信号超过阈值，则检测过载状况；检测过载状况的持续时间；以及基于检测的过载状况的持续时间，控制放大器电路的增益和增益步长。

Automatic gain control (AGC) circuits and methods for controlling amplifier gain based on the duration of overload conditions

This application discloses an automatic gain control (AGC) circuit and method based on detecting the duration of overload condition to control gain and gain step length of amplifier circuit. According to one embodiment, a gain control method can include: comparing the received signal with the threshold value; if the received signal exceeds a threshold, then detect the overload condition; the duration of detecting overload conditions; and based on the duration of the overload condition detection, control gain and gain step amplifier circuit.

【技术实现步骤摘要】
基于过载状况的持续时间来控制放大器增益的自动增益控制(AGC)电路和方法
本公开涉及自动增益控制(AGC)电路，并且更具体地涉及基于检测的过载状况的持续时间来控制放大器电路的增益和增益步长的AGC电路和方法。
技术介绍
以下描述和示例仅被提供作为背景，并且旨在揭示被认为与本公开可能相关的信息。不一定旨在承认，也不应当解释为任何以下信息构成影响本文要求保护的主题的可取得专利权的特性的现有技术。在传入信号的幅度可以在宽动态范围内变化的许多系统中使用自动增益控制(AGC)电路。AGC电路的主要作用是：即使在输入信号的幅度变化时，也提供相对恒定的输出幅度，并且防止信号链中的饱和或信号削波，使得在AGC电路之后的电路需要较小的动态范围。可以在输出信号的信号饱和、削波和/或宽幅度变化可能导致信息丢失或不可接受的系统性能的任何系统或装置中发现AGC电路。例如，通常在无线接收器、雷达系统、音频/视频装置和电话系统(仅举几例)中使用AGC电路。作为非限制性示例，无线接收器可以包括AGC电路，以调整包括在接收器内的一个或多个放大器的增益，以补偿接收的射频(RF)信号的宽动态范围。包括在无线接收器内的AGC电路通常包括用于将传入RF信号与较高的阈值10和较低的阈值12进行比较的峰值检测器，如图1所示的波形中示出的。超过较高的阈值10的较大RF或IF信号14可能致使接收器饱和，而低于较低的阈值12的较小RF或IF信号14可能不利地影响接收器灵敏度。因而，AGC电路通常被配置成将放大器增益调整到较高的阈值10与较低的阈值12之间的安全水平，该安全水平使接收器灵敏度最大化，同时避免接收器饱和。在接收RF或IF信号14后，峰值检测器可以生成第一脉冲16，当接收信号14达到较低的阈值12时，第一脉冲16开始，并且当接收信号14落在较低的阈值12以下时，第一脉冲16结束。当接收信号14超过较高的阈值10以及落在较高的阈值10以下时，相同(或不同的)峰值检测器可以生成第二脉冲18。当接收信号14达到较高的阈值10时，检测到接收信号14中的“峰值”。为了防止接收器饱和，常规AGC电路被配置成当在RF信号14中检测到峰值时使放大器增益减小某个小的固定量(例如，-3dB)。在等待接收器稳定到新的增益水平之后，峰值检测器再次将接收信号14与较高的阈值10和较低的阈值12进行比较。如果接收信号14超过较高的阈值10，则放大器增益可以被再次减小；或如果接收信号14下降到较低的阈值12以下，则可以使放大器增益增加小的固定量(例如，+3dB)。这种试错(trial-and-error)过程继续，直到增益稳定到安全水平，或直到增益设置达到下限或上限。当接收到相对大的信号时，通过固定增益步长(例如，+/-3dB)调整增益的常规AGC电路必须在增益稳定到安全水平之前处理接收信号14的许多循环，这导致较长的稳定时间。此外，由AGC电路做出的每个小增益调整可能导致调幅(AM)到调相(PM)转换，调幅(AM)到调相(PM)转换干扰调制信号的相位，并且破坏解调信号的接收比特。在常规AGC电路中通常不期望以较大步长减小增益，因为这可能致使AGC环路过冲(即，使增益减小为太低)，这会影响接收器灵敏度。如果放大器增益被设置为太低，则需要增益增加以使放大器增益恢复到安全水平。这种来回行为致使AGC环路中不期望的振铃和稳定延迟。
技术实现思路
接收器、自动增益控制(AGC)电路和方法的各种实施例的以下描述不以任何方式解释为限制所附权利要求书的主题。一般来说，本公开提供了AGC电路和方法的各种实施例，AGC电路和方法的各种实施例通过基于检测的过载状况的持续时间控制放大器增益和增益步长，改进常规AGC电路和方法。通过基于过载持续时间以增益步长来调整增益，本文描述的AGC电路和方法的实施例减小AGC环路中的稳定延迟，使得能够使用大的增益步长，而不用冒过冲的风险，并且避免解调信号的破坏。本文描述的实施例还避免了在使用试错法来控制放大器增益的常规AGC电路中通常产生的不期望的振铃。根据一个实施例，本文提供的一种增益控制的方法包括：将接收信号与阈值进行比较；如果接收信号超过阈值，则检测过载状况；检测过载状况的持续时间；以及基于检测的过载状况的持续时间，控制一个或多个放大器的增益。本文还提供了实施所公开的方法的自动增益控制(AGC)电路的各种实施例。根据一个实施例，本文提供的一种AGC电路包括第一峰值检测器、第一积分器和控制器。第一峰值检测器可以被耦接以接收接收信号和阈值，并且可以被配置成如果接收信号超过阈值，则检测过载状况。第一积分器可以被耦接到第一峰值检测器，并且被配置成检测由第一峰值检测器检测的过载状况的持续时间(即，过载持续时间)。控制器可以被耦接以从第一积分器接收检测的过载状况的持续时间，并且可以被配置成基于过载状况的检测的持续时间，控制耦接到AGC电路的一个或多个放大器的增益。根据另一个实施例，AGC电路还可以包括第二峰值检测器、第三峰值检测器和第二积分器。第二峰值检测器和第三峰值检测器可以被耦接以接收接收信号，并且可以被配置成检测接收信号何时不超过阈值(即，非过载状况)。第二积分器可以被耦接到第二峰值检测器和第三峰值检测器，并且可以被配置成检测非过载状况的持续时间(即，非过载持续时间)。在这样的实施例中，控制器可以被耦接以从第一积分器接收检测的过载持续时间，并且从第二积分器接收检测的非过载持续时间，并且可以被配置成基于检测的过载持续时间和检测的非过载持续时间，控制一个或多个放大器的增益。根据又一实施例，AGC电路还可以包括第二峰值检测器和第二积分器。第二峰值检测器可以被耦接以接收接收信号，并且可以被配置成检测接收信号的二分之一周期。第二积分器可以被耦接到第二峰值检测器，并且可以被配置成检测接收信号的二分之一周期的持续时间(即，半周期持续时间)。在这样的实施例中，控制器可以被耦接以从第一积分器接收检测的过载持续时间，并且从第二积分器接收检测的半周期持续时间，并且可以被配置成基于检测的过载持续时间和检测的半周期持续时间，控制一个或多个放大器的增益。附图说明在阅读以下详细描述之后以及在参考附图之后，本公开的其他目的和优点将变得显而易见。图1(现有技术)是示出常规自动增益控制(AGC)电路的功能特性的波形；图2是根据本公开的包括AGC电路的示例性接收器电路的框图；图3是示出根据本公开的AGC电路的一个实施例的框图；图4是示出图3所示的AGC电路的功能特性的波形；图5是示出根据本公开的增益控制的示例性方法的状态图；图6示出了可以被存储在存储器中且用于控制增益和增益步长的查找值的示例性表；图7是示出根据本公开的AGC电路的另一个实施例的框图；图8是示出图7所示的AGC电路的功能特性的波形；图9是示出根据本公开的AGC电路的另一个实施例的框图；以及图10是示出图9所示的AGC电路的功能特性的波形。虽然本文公开的AGC电路和方法的实施例容许各种修改和供选择的形式，但是其具体实施例以示例的方式在附图中示出，并且将在本文中进行详细描述。然而，应当理解，本公开的附图和详细描述并不旨在将本公开限于所公开的特定形式，而相反，本公开旨在涵盖落在如所附权利要求书所限定的本公开的精神和范围内的所有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动增益控制电路即AGC电路，包括：峰值检测器，所述峰值检测器被耦接以接收接收信号和阈值，所述峰值检测器被配置成如果所述接收信号超过所述阈值则检测过载状况；积分器，所述积分器耦接到所述峰值检测器，并且被配置成检测由所述峰值检测器检测的过载状况的持续时间；以及控制器，所述控制器被耦接以从所述积分器接收检测的持续时间，并且被配置成基于所述过载状况的所述检测的持续时间，控制耦接到所述AGC电路的一个或多个放大器的增益。

【技术特征摘要】
2016.10.07 US 15/287,8921.一种自动增益控制电路即AGC电路，包括：峰值检测器，所述峰值检测器被耦接以接收接收信号和阈值，所述峰值检测器被配置成如果所述接收信号超过所述阈值则检测过载状况；积分器，所述积分器耦接到所述峰值检测器，并且被配置成检测由所述峰值检测器检测的过载状况的持续时间；以及控制器，所述控制器被耦接以从所述积分器接收检测的持续时间，并且被配置成基于所述过载状况的所述检测的持续时间，控制耦接到所述AGC电路的一个或多个放大器的增益。2.根据权利要求1所述的AGC电路，其中所述峰值检测器包括：比较器，所述比较器被耦接以接收所述接收信号和所述阈值，并且被配置成输出指示所述接收信号是超过所述阈值还是落在所述阈值以下的逻辑信号；上升沿检测器，所述上升沿检测器被耦接以从所述比较器接收所述逻辑信号，其中当所述接收信号超过所述阈值时，所述上升沿检测器被触发，以输出第一控制信号；以及下降沿检测器，所述下降沿检测器被耦接以从所述比较器接收所述逻辑信号，其中当所述接收信号落在所述阈值以下时，所述下降沿检测器被触发，以输出第二控制信号。3.根据权利要求1所述的AGC电路，其中所述控制器被配置成基于所述过载状况的所述检测的持续时间，控制所述放大器的所述增益和增益步长。4.根据权利要求1所述的AGC电路，其中所述积分器包括计数器，并且其中所述计数器被配置成对所述过载状况期间的时钟信号的时钟周期的数量进行计数。5.根据权利要求4所述的AGC电路，其中所述控制器被耦接以从所述计数器接收计数，并且其中所述控制器被配置成将所述计数与表示不同过载状况的不同计数值范围进行比较，并且基于比较结果控制所述增益。6.根据权利要求5所述的AGC电路，其中所述控制器被配置成：如果所述计数落在表示最大过载状况的第一计数值范围内，则使所述增益减小最大增益步长；如果所述计数落在表示中等过载状况的第二计数值范围内，则使所述增益减小与所述过载状况的所述检测的持续时间成比例的增益步长；如果所述计数落在表示最小过载状况的第三计数值范围内，则维持所述增益；以及如果所述计数低于所述第三计数值范围，则使所述增益增加一小的增益步长。7.根据权利要求6所述的AGC电路，其中所述第一计数值范围包括大于最大计数值的计数值，其中所述第二计数值范围包括大于高计数值、但小于或等于所述最大计数值的计数值，并且其中所述第三计数值范围包括大于低计数值、但小于或等于所述高计数值的计数值。8.根据权利要求6所述的AGC电路，还包括查找表，所述查找表使计数值与用于所述接收信号的至少一个频率和所述时钟信号的至少一个频率的以分贝表达的对应过载状况值相关。9.根据权利要求8所述的AGC电路，其中所述控制器还被配置成使用所述查找表，以：将所述计数值转换成以分贝表达的过载状况值；以及从以分贝表达的所述过载状况值中减去以分贝表达的目标过载状况值，以确定与所述过载状况的所述检测的持续时间成比例的所述增益步长，如果所述计数落在所述第二计数值范围内，则该增益步长用于减小所述增益。10.根据权利要求1所述的AGC电路，还包括：第二峰值检测器和第三峰值检测器，所述第二峰值检测器和第三峰值检测器被耦接以接收所述接收信号，并且被配置成检测所述接收信号何时不超过所述阈值；以及第二积分器，所述第二积分器被耦接到所述第二峰值检测器和所述第三峰值检测器，并且被配置成检测非过载持续时间；其中所述控制器被耦接以从所述第二积分器接收检测的非过载持续时间，并且被配置成基于所述过载状况的所述检测的持续时间和所述检测的非过载持续时间，控制所述一个或多个放大器的所述增益。11.根据权利要求10所述的AGC电路，其中所述控制器被配置成：通过将所述过载状况的所述检测的持续时间除以所述过载状况的所述检测的持续时间和所述检测的非过载持续时间的总和，确定比率；将所述比率与表示不同过载状况的不同比率值范围进行比较；以及基于比较结果，控制所述一个或多个放大器的所述增益。12.根据权利要求11所述的AGC电路，其中所述控制器被配置成：如果所述比率落在表示最大过载状况的第一比率值范围内，则使所述增益减小最大增益步长；如果所述比率落在表示中等过载状况的第二比率值范围内，则使所述增益减小一成比例的增益步长；如果所述比率落在表示最小过载状况的第三比率值范围内，则维持所述增益；以及如果所述比率低于所述第三比率值范围，则使所述增益增加一小的增益步长。13.根据权利要求12所述的AGC电路，其中所述第一比率值范围包括大于最大比率值的比率值，其中所述第二比率值范围包括大于高比率值、但小于或等于所述最大比率值的比率值，并且其中所述第三比率值范围包括大于低比率值、但小于或等于所述高比率值的比率值。14.根据权利要求13所述的AGC电路，还包括查找表，所述查找表使比率值与用于所述接收信号的至少一个频率和所述时钟信号的至少一个频率的以分贝表达的对应过载状况值相关。15.根据权利要求14所述的AGC电路，其中所述控制器还被配置成使用所述查找表，以：将所述比率转换成以分贝表达的过载状况值；以及从以分贝表达的所述过载状况值中减去以分贝表达的目标过载状况值，以确定与所述过载状况的所述检测的持续时间成比例的所述增益步长，如果所述计数落在所述第二计数值范围内，则该增益步长用于减小所述增益。16.根据权利要求1所述的AGC电路，还包括：第二峰值检测器，所述第二峰值检测器被耦接以接收所述接收信号，并且被配置成检测所述接收信号的...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·D·瑞杰特，
申请(专利权)人：硅实验室公司，
类型：发明
国别省市：美国,US