[发明专利]一种全数字自动增益控制方法及系统

说明书

一种全数字自动增益控制系统，通过相控阵参考信号选择及幅度调整模块，从相控阵N个阵元的数字中频信号中选择一路作为后端AGC闭环控制模块的参考输入信号，AGC闭环控制模块以该信号为基准，结合后端幅值修正模块的修正参数，完成闭环输出信号的幅度修正，并进行幅度比较、环路滤波和反馈控制，将幅度控制参数给相控阵参考信号选择及幅度调整模块完成所有信号的幅度调整，使最终幅度控制在预定的稳定电平上。

技术领域

本发明属于卫星无线通信技术领域，特别涉及一种应用于扩频卫星通信系统中的全数字自动增益控制方法及系统。

背景技术

在低轨卫星通信中，由于终端类型不同、路径损耗变化、强干扰、接收机热噪声等影响，从终端发射的信号到达接收机入口后，电平变化较大，这就要求接收机具有对大动态变化电平信号的适应能力。自动增益控制(Automatic Gain Control，AGC)作为一种有效的改善模数转换器ADC动态范围的技术，通常是在射频端模拟控制或在ADC前端数字控制，前者是以提取接收机收到的模拟信号作为控制参数，后者则是以提取ADC后端的数字信号作为控制参数而工作。然而，在一些应用场景中，如以相控阵天线作为信号收发的接收机，模拟AGC控制模块会带来相位延时不一致，影响数字波束形成算法的正常工作，因此，只能采取在ADC后做全数字AGC控制信号电平的方法来改善ADC动态范围。

专利CN 1852406A提出了一种适用于数字电视地面广播接收机的数字自动电平增益的控制方法。该方法应用与信号电平大于噪声的场景，模型固定，一旦在有用信号低于噪声以及电平动态范围很大的扩频通信系统中，该模型不能准确调节地输出信号电平。文献“一种用于补偿抗干扰信噪比损失的全数字AGC”提出的方法可以应用在扩频系统中，但其模型为线性数字AGC，线性AGC的响应时间与输入信号幅值成反比关系，当输入小信号时，环路收敛速率会变慢。

发明内容

为解决射频前端无模拟自动增益控制AGC，信号电平变化范围从中强电平到低于接收机底噪电平的大动态信号环路收敛速率慢的问题，本发明一方面提供了一种全数字自动增益控制系统。

一种全数字自动增益控制系统，包括：相控阵参考信号选择及幅度调整模块、AGC闭环控制模块、实时幅值修正模块。

所述相控阵参考信号选择及幅度调整模块用于从多个相控阵阵元中选择一个有效阵元作为后端AGC闭环控制的计算基准，同时根据AGC闭环控制输出的幅值增益，完成所有相控阵输入信号的等倍率幅度增益控制。

所述AGC闭环控制模块用于实时幅值估计、幅值比较、低通滤波等，以控制AGC输出信号的稳定。

实时幅值修正模块用于对进入环路反馈控制计算的闭环输出信号进行实时修正，等价于根据当前信号幅度水平适度调整环路参数，以适应突发信号的大动态电平变化，同时又保持快速的收敛时间。

另一方面，本发明提供了一种全数字自动增益控制方法，可以应用于信号远低于噪声的扩频通信系统，能适应大动态的信号变化，能根据信号波动范围灵活调整参数，快速收敛，包括：

参考信号选择，所述相控阵参考信号选择及幅度调整模块根据策略，从模数转换器所采集的N路相控阵阵元的数字中频信号中选择一路输出，作为所述AGC闭环控制模块的参考输入信号；所述N为自然数；

闭环控制，所述AGC闭环控制模块将所述参考输入信号，经过所述实时幅值修正模块计算获取修正因子，对闭环输出信号的幅值估计进行修正后，与目标幅度比较，然后进行环路滤波，最终得到幅度控制参数；以及

幅度调整，所述相控阵参考信号选择及幅度调整模块，将所述幅度控制参数分别与每一路信号相乘，进行幅度调整，以将幅度控制在预定的稳定电平上。

在本发明提供的一个实施例中，所述参考信号选择是根据遥控指令进行。

在本发明提供的另一个实施例中，所述参考信号选择是根据相控阵校正计算数据进行判断，包括：