收发器装置的自动增益控制器及自动控制输入信号的增益的方法制造方法及图纸

一种收发器组件的自动增益控制器，使用一数字拓扑方法（ｔｏｐｏｌｏｇｙ）以达到有效且快速的增益安定（ｓｅｔｔｌｉｎｇ），使得一可变增益区的输出信号能够介于一预设范围内。在一实施例中，一输出信号被定期地抽样检查并锁存以便代表一可变增益区的增益超量（ｇａｉｎｅｘｃｅｓｓ）。一累加器产生对新增益设定的一数字，使得可变增益区能够在一个时钟周期内适应此新增益设定，此累加器包含一具有饱和特性的加法器及一作为回馈组件的闩锁器。在一范例中，８４ｄＢ的增益范围是可控制的，而且最多在三个时钟周期内可达到安定。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术系相关于用于无线通讯系统的方法及设备，而且特别是相关于用于例如无线局域网络(WLAN)、移动电话及其类似收发器装置的无线数据传输的自动增益控制行为。
技术介绍
现今，人们做了很大的努力去发展能以低成本提供高信赖度的收发器装置。此需求的关键问题在于与可能制造的相关收发器装置的整合程度。基于成本有效性的考量，此整合程度在许多应用上，例如直播卫星(DBS)接收器及无线局域网络装置，是非常重要的，但在其它应用上，例如移动电话、行动收音机及其的类的，低耗电量则是首要的考量。目前，收发器装置的两个重要结构在市场上相互竞争，其中，基于高整合度与降低耗电量的趋势，所谓的直接转换结构似乎较所谓的超外差式结构更成为受喜好的拓扑方法。超外差式接收器将接收到的射频(RF)信号降频成一较低的中频(IF)信号，此中频信号可以更方便地被滤波、放大、或做其它的处理。虽然超外差结构已建立完备且允许组建操作无虞的接收器装置，但使这些装置能正常运作所需的高选择性中频滤波器需要运用高品质的电容及电感，从而限制了与超外差结构可达到的整合度，这是因为高品质的电感可能不易实作于半导体基板上。再者，以极高的中频信号运作的放大器需要相当大的驱动电流来为所需的增益因素做准备，使得这些装置的耗电量可能无法下降至运作于极低频率的放大器的电平。在直接转换式接收器中，射频信号被直接降频成一直流电平，亦即中频为零，这使得所需的滤波器及放大器，排除低噪声放大器及输入滤波器，可以以基频带运作。因此，所需的滤波器可以整合至带有全部或大部分残余电路的芯片中，同时，相关的放大器其耗电量明显低于超外差结构中的耗电量。尽管有这些优点，但直接转换式装置却显示出一个严重的缺点，在于任何的偏位漂移，例如本地振荡器(localoscillator)相对于进来的射频信号的些微不匹对所引起的偏位漂移，可能无法予轻易分离而因此成为基频带信号的一部分。不管用以取得基频带信号所使用的结构为何，若要能正常运作，接收器装置必须把射频信号的信号强度变化纳入考量，这些变化可能是环境影响所致或是经常改变接收器的位置所致，就如同行动电话或手提式计算机装置的情况一般。另外，在许多应用方面，可能需要侦测一射频信号突发脉冲以确认一数据传输的开始，其中在搜寻射频信号突发脉冲时，接收器的敏感度通常是最高的。然而，一旦侦测到射频信号突发脉冲，就必须针对射频信号来调整接收器的增益值，以便产生一适当的基频带需信号电平以完成一可靠的资料接收。在2001年IEEE国际固态电路会议上由Peter M.Stroet所发表的于22Mb/s QPSK 802.11B无线局域网络中的零中频单一芯片收发器(″AZero-IF Single Chip Transceiver for up to 22Mb/sQPSK 802.11B WirelessLAN)″中，一符合IEEE802.11b标准的直接转换结构的2.45GHz无线局域网络收发器展示出高整合度。这仅仅藉由使用一外部前端滤波器、一功率放大器、一基频带芯片、一晶体及一电池来达成的，而剩下的零件被包含在单一芯片中。原则上，此芯片含有一低噪声放大器(LNA)，其后紧接着一混波器及一调变滤波器单元。接着，信号被导入至在2dB刻度中具有40dB增益的可变增益放大器，此可变增益放大器之后紧接着一个设有两个增益设定、相距1dB的交流耦合驱动电路。此外，信号从驱动电路的输入端供应至一限制器(limiter)及一信号接收强度指示器电路、一低通滤波器及一模拟/数字转换器，以便使一状态机得以决定信号强度。由于QPSK信号不具备一固定的封套(envelope)，所以很难精确地估算接收到的信号强度指示器电平。因此，藉由接收两基频带信号、使用一高阶的低过冲低通滤波器于接收到的信号强度指示器上、并使用一降低限制器，接收到的信号强度指示器范围约为30dB，便可更精确地决定信号强度。因缩小接收到信号强度指示器的范围的故，则增益安定(gain settling)必须在至少三个刻度中完成。在状态机中执行重置自动增益控制之后，大约要花9微秒以决定正确的增益设定，以及另一个5微秒使直流补偿衰减。因此，可变增益放大器对一般的动态范围来说需要相当长的安定时间。在2000年IEEE国际固态电路会议上由Arun Jayaraman等人所发表的对于DBS应用的完全整合广播基频带直接转换接收器″(A FullyIntegrated Broadband Direct-Conversion Receiver for DBS Applications)″中揭示了一个接收器芯片，其前端由一低噪声可变增益衰减器所组成，衰减器之后紧接着一I-Q混波器。此混波器的输出提供信号至一基频带区，其增益与频宽可动态地受到控制。此基频带区包含可变增益放大器及调变滤波器组件，其中目前操纵的可变增益放大器可藉由超过55dB的增益控制来产生一基频带增益最大值65dB。可变增益放大器设有数字控制以便设定增益及补偿，而此数字控制允许基频带增益的重新分配，以便适应不同的资料速率。为了防止因本地振荡器的漏出及装置的不匹配所造成的直流补偿的传播，在第一阶段时就必须提供一连续的直流消除回路。然而，在此接收器芯片中，增益控制的范围相当适度且未明确说明安定可变增益放大器所需的时间。因此，因应大动态范围内的可变增益放大器的使用，在自动增益控制中改善封闭回路的小信号的安定性是很重要的，如此收发器才可快速地适应射频信号的广大动态范围。
技术实现思路
一般来说，本专利技术提供多种装置与方法，用以数字方式控制一大动态范围内的中频信号的增益，其中可变增益放大器的安定时间短，以便，特别是，可在一资料封包的表头(preamble)内完成安定，而使接收器和传送器相当地相配而不会有资料遗失。本专利技术藉由运用最少量的数字零件，例如加法器及闩锁器，使有效的增益控制得以在几个时钟周期内产生，如此，自动增益控制可轻易地整合至一单一芯片收发器内以利直接转换而不会过度地增加设计的复杂性。在本专利技术的一样态中，一种收发器装置的自动增益控制包含一可变增益放大器区，此放大器区被设置成用以输出一已放大的中频信号，并在多个离散的增益设定中变换增益设刻度量(gain step-wise)，以作为对一控制信号的反应。此装置首先包含一基频带整流区，此整流区被设置成用以同步于一时钟信号的方式，提供输出信号以表示放大后的中频信号。设有一比较器区，此比较器区设置成用以将输出信号，以同步于一时钟信号的方式，和多种不同的参考电压作比较。此外，提供一控制区，此控制区被设置成用以输出控制信号，以作为对该比较器区所提供的比较器输出信号的反应。在另一实施例中，该比较器区具有内存组件以暂存比较器的结果以及与时钟信号同时输出该结果。在另一实施例中，邻近的各增益设定约有3dB的差异。在另一实施例中，可变增益区用于输出基频信号。在另一实施例中，可变增益区具有低噪声放大器和具有可变增益的滤波器单元，其中该低杂音放大器具有用于接收无线频率的可变增益。在另一实施例中，滤波器单元具有至少一个双正交(Bi-quad)滤波器。在另一实施例中，中频整流区域设为周期性地拉其输出至已定义的参考电压。在另一实施例中，控制区具有一输出，该输出用于提供信号以指示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种收发器装置的自动增益控制，包含：一可变增益区（１１０），此增益区被设置成用以输出一放大的中频信号，并在多个离散的增益设定中变换一增益设刻度量以作为对一控制信号（１０３）的反应；一中频整流区（１２０），此整流区被设置成用以 同步于一时钟信号的方式来提供一表示放大的中频信号的样本信号；一比较器区（１３０，１４０），此比较器区被设置成用以同步于该时钟信号的方式将该样本信号和多种不同的参考电压做比较；以及一控制区（１５０），此控制区被设置成用以输出该 控制信号，以作为对该比较器区（１３０，１４０）所提供的比较器输出信号的反应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：W克拉格，L岱瑟，D艾格特，
申请(专利权)人：先进微装置公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]