[发明专利]使用自动增益控制的低成本接收机

说明书

技术领域

本公开一般涉及射频(RF)接收机，并且更具体地，涉及使用自动增益控制 的RF接收机。

背景技术

射频(RF)接收机具有很宽的应用范围，例如电视接收机、蜂窝电话、寻呼 机、全球定位系统(GPS)接收机、线缆调制解调器、无绳电话、卫星无线电接 收机等。如本文所述，“射频”信号表示传递有用信息并具有大约3千赫(kHz) 至几千个千兆赫(GHz)的频率的电信号，不管传输这种信号所借助的介质为何。 因此，RF信号可通过空气、自由空间、同轴电缆、光纤电缆等传输。一种常见 类型的RF接收机是所谓的超外差接收机。超外差接收机将所要求的数据载带 信号与可调振荡器的输出混合以产生固定中频(IF)下的输出。随后方便地对固 定的IF信号进行滤波和向下变频至基带以供进一步处理。因此，超外差接收 机需要两个混频步骤。

例如，电视接收机可将48MHz-870MHz频带的一个频道变换至44MHz的 IF。并且在美国，FM无线电一般将在88.1MHz至107.9MHz频带中的200KHz 频道下广播的FM音频信号变换至10.7MHz的IF。由于电视接收机要求宽的频 带范围，因此以低成本设计出高质量电视接收机是困难的。

高质量电视接收机传统地包括自动增益控制(AGC)电路，该电路调整接收 机中各元件的增益或衰减，以调整接收机电路中的功率电平。例如，可放大具 有低输入功率的电视信号以增加信号强度以供进一步处理。又如，经滤波的信 号对于接下来的器件可能过强，并因此可使经滤波的信号衰减以降低功率电 平。没有如此的AGC电路，显示的电视信号图像会随着功率电平下降而越来越 暗，并随着功率电平上升而越来越亮。

然而，在具有AGC电路的接收机中，输入功率电平的猝变也会造成不合需 的操作，使显示的图像出现闪烁，并使音轨包含令人不愉快的音量爆炸声。输 入信号功率电平的这种变化是常见的，例如，当移动的接收机进入一隧道或位 于建筑物或障碍物后面时，比如飞机在发射机和接收机之间经过时。

为了在高度集成的接收机中有效地实现AGC，可以小增益步长独立地控制 各元件的增益或衰减。为了获得小增益步长，可切换大量小增益或衰减元件使 之导通或截止以获得要求增益来实现增益或衰减元件。这种小增益或衰减元件 在集成电路工艺技术中是容易形成的，例如互补金属-氧化物-硅(CMOS)工 艺。然而，大量增益或衰减元件导致较大的管芯尺寸，其结果是较高的生产成 本。

那么，对于诸如电视接收机之类的应用，所需要的是新的接收机架构，这 种架构保留具有小增益或衰减步长的AGC电路的高画质和声音特征，并易于集 成工艺技术的制造，但具有较小管芯尺寸和较低成本。

发明内容

在一具体实施例中，接收机包括第一可编程增益元件、信号处理电路、第 二可编程增益元件以及控制器。第一可编程增益元件具有用于接收射频(RF)输 入信号的输入、输出以及控制输入，并具有第一量级的增益步长。信号处理 电路具有耦合于第一可编程增益元件的输出的输入和一输出。第二可编程 增益元件具有耦合于信号处理电路的输出的输入、输出和控制输入，并具 有小于第一量级的第二量级的增益步长。控制器具有耦合于第一可编程增 益元件的控制输入的第一输出以及耦合于第二可编程增益元件的控制输入 的第二输出，并通过将第一可编程增益元件的增益改变第一量，并还将第 二可编程增益元件的增益改变基本对应的反极性的第一量，并随后使第二 可编程增益元件的增益按第二量级的步长递增地改变，以获得第一要求的 增益而使接收机的增益调整第一要求的增益。

在另一实施例中，接收机包括第一可编程增益元件、信号处理电路、 第二可编程增益元件和控制器。第一可编程增益元件调整射频(RF)输入信 号的增益以提供具有第一量级的增益步长的经调整的RF输入信号。信号处 理电路处理经调整的RF输入信号以提供经处理的信号。第二可编程增益元 件用小于第一量级的第二量级的增益步长来调整经处理信号的增益以提供 输出信号。控制器通过使第一可编程增益元件的增益改变第一量，并将还 第二可编程增益元件的增益改变基本对应的反极性的第一量，并随后使第 二可编程增益元件的增益按第二量级的步长递增地改变，以获得所要求增 益而使接收机的增益调整要求的增益。