[发明专利]减轻由数字增益控制环路引起的信号退化的方案

说明书

技术领域

本发明涉及具有自动增益控制的放大器。

本发明尤其适用于RF前端接收机型系统，在该系统中，信号路 径中的增益级是数字式可编程的。然而，这个概念是十分通用的，因 此可以将其用于以数字方式切换信号路径增益的任何应用。

背景技术

数字自动增益控制(AGC)是如[2]和[3]所述的许多商用集成电路 解决方案中使用的常见概念。

涉及数字AGC的专利可以在参考文献[5]至[7]中找到。

自动增益控制(AGC)环路自主地调节系统的增益，以运行于对 于系统中所有可能信号功率而言的最佳条件下。模拟AGC能够连续 地控制其系统的增益，而数字AGC以离散步长调节增益。

信号路径中数字控制增益级存在的问题在于，该增益级将幅度调 制引入了所需信号，所述幅度调制的水平与所用的离散增益步长的相 对大小所对应。由于可编程增益路径的数字特性，稳定工作点可能在 两个相邻增益设置间交替变化。AGC引起的幅度的每次改变都将对信 号进行幅度调制，导致产生边带，而边带继而又导致带内伪信号的增 加。本发明的主要目的是减小AM边带的峰值功率。

发明内容

此处所提出的方法引入了一种具有伪随机时钟周期的时钟，用以 代替具有固定周期的时钟。使用伪随机二进制序列发生器是一种已在 诸如小数N分频PLL([4]、[5])之类的许多应用中用于频谱功率扩 展的概念。然而，在AGC上应用伪随机时钟是此处引入的一个新概 念。

使用线性反馈移位寄存器(LFSR)来产生伪随机二进制序列 (PRBS)也是公知的，例如参见[1]。

本发明的优选实施例包括，使用伪随机二进制(PRBS)时钟来提 供数字时钟的自动增益控制(AGC)环路。PRBS时钟的作用是为了 扩展由于以离散步长切换增益而在信号路径中形成的任何信号边带的 能量。

对于多数应用，PRBS时钟应具有足以维持所需的AGC环路增益 带宽积的平均时钟速率，但是，由PRBS序列引起的时钟边沿的随机 变化导致由增益调制引起的信号边带功率得到扩展，因而信号边带的 峰值处于低得多的水平。

这减小了所需信号受到的干扰的峰值，导致AM边带看上去更像 是白噪声底噪的增加。对于多载波调制方案来说，这是非常重要的因 素。

附图说明

现在参照附图，仅以示例的方式描述本发明的实施例，其中：

图1示出了三个重叠的QPSK调制信号的频谱，以示意本发明的 效果；

图2示出了可以用于产生PRBS时钟的4比特LFSR；以及

图3示出了可以与抖动时钟一起使用的典型的AGC控制环路。

具体实施方式

图3示出了典型的AGC环路及其控制的时钟。输入的RF信号被输 入至模拟放大器10。虽然示出了单个放大器，但是可以用两个以上的 并联放大器来代替单个放大器。经从放大器10输出的放大电压用于反 馈环路，后者包括：接收信号强度指示(RSSI)检测器11、比较器12 和积分器13。

检测器11的输出随输入RF信号电平而变化，是一个连续变化的模 拟电压。在比较器12中，将该输出与参考值进行比较，比较器12的输 出被提供给积分器13。积分器通常包括数字式可逆计数器和数模转换 器，并向输入放大器10输出数字化(即逐步变化)的增益控制信号。

优选地，使用具有如图2所示的线性反馈移位寄存器形式的伪随 机时钟产生器14来为积分器13提供时钟。

本示例取自RF接收机。本示例中的增益控制环路是部分数字化 的，因此需要时钟输入。

如果该时钟具有固定频率，则AGC的行为可能看上去是对接收信 号进行AM调制。图1所示的信号频谱说明了这一点。首先，它示出了 QPSK信号的频谱。第二个频谱是同样以4dB步长大小和固定周期的 16kHz时钟进行了AM调制的QPSK信号的频谱。第三个频谱是通过以 抖动时钟对QPSK信号进行AM调制而获得的。该抖动时钟由15比特 LFSR产生。可以看到，使用本方法，边带功率明显降低。PRBS时钟 的平均时钟频率与非抖动时钟的平均时钟频率近似相等。

请注意，4比特LFSR不足以产生真正随机的时钟。为了我们的研 究，我们实际使用了15比特LFSR。图2所示的电路只是该技术的一个 示意。