專利名稱：用于陣列接收機(jī)自動(dòng)增益控制電路的校準(zhǔn)裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種實(shí)現(xiàn)對(duì)陣列接收機(jī)自動(dòng)增益控制(AGC)電路進(jìn)行校準(zhǔn)的裝置及方法。尤其是用于自適應(yīng)陣列天線，智能天線，相控陣?yán)走_(dá)，相控陣聲納等系統(tǒng)陣列接收機(jī)AGC電路的校準(zhǔn)裝置和校準(zhǔn)方法。本發(fā)明所述的陣列接收機(jī)包括兩個(gè)以及兩個(gè)以上的無線信號(hào)接收電路以及各通道接收電路中的AGC電路。
背景技術(shù)：
為了提高通信系統(tǒng)的通信性能，提高系統(tǒng)的容量，以及為了滿足高速，大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?，很多公司，還有一些科研單位對(duì)智能天線，自適應(yīng)天線技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用研究，然而這些技術(shù)研究與應(yīng)用大多會(huì)對(duì)陣列接收機(jī)各通道的接收電路(簡(jiǎn)稱陣列通道)的幅度相位一致性提出要求。另外相控陣?yán)走_(dá)，相控陣聲納等系統(tǒng)也要求陣列通道的幅度相位一致性。
在陣列接收機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，簡(jiǎn)單地把多個(gè)單通道接收電路組合起來顯然是不能滿足對(duì)陣列通道幅度相位一致性的要求。為了擴(kuò)大接收信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍，通常采用的方法是在接收鏈路中使用AGC電路，各個(gè)接收機(jī)中的AGC電路根據(jù)本接收機(jī)接收到的信號(hào)強(qiáng)弱自動(dòng)調(diào)節(jié)所接收的信號(hào)的增益。由于各個(gè)接收機(jī)中的AGC電路使用的器件特性不同以及各接收機(jī)接收到的信號(hào)功率不同，那么各AGC電路對(duì)信號(hào)附加的增益是不一致的，而且變化比較快。除了AGC電路以外，由于各通道接收電路使用的器件特性不同，也會(huì)引起陣列通道的增益不一致誤差，一旦器件選定，這一部分增益誤差一般只隨環(huán)境變化而變化。
對(duì)于陣列信號(hào)處理來說各接收機(jī)的AGC電路引起的不一致增益，相當(dāng)于對(duì)陣列信號(hào)進(jìn)行了不希望的幅度加權(quán)，會(huì)降低陣列信號(hào)處理算法的性能，因此AGC電路引起的陣列通道增益的幅度不一致需要實(shí)時(shí)校準(zhǔn)。我們知道AGC電路可以根據(jù)接收信號(hào)的功率大小自動(dòng)調(diào)整增益，壓縮信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍，因此接收機(jī)能夠接收動(dòng)態(tài)范圍比較大的無線信號(hào)，并獲得比較好的解調(diào)效果。如果我們?cè)谛盘?hào)解調(diào)前校準(zhǔn)信號(hào)的增益，會(huì)損失AGC電路的處理效果。
在智能天線，自適應(yīng)天線，相控陣?yán)走_(dá)等系統(tǒng)中陣列通道的幅度相位特性不一致誤差是需要校準(zhǔn)的，但是由于各個(gè)通道的AGC電路引起的陣列通道不一致是隨信號(hào)功率變化而變化的，使用陣列通道校準(zhǔn)算法無法校準(zhǔn)AGC電路引起的陣列通道不一致，而且陣列通道中AGC電路引起的幅度不一致可能導(dǎo)致陣列通道校準(zhǔn)失敗。因此需要校準(zhǔn)AGC電路引起的陣列通道幅度不一致。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于陣列接收機(jī)AGC電路的校準(zhǔn)裝置及方法，可用于智能天線，自適應(yīng)天線，相控陣?yán)走_(dá)，相控陣聲納等系統(tǒng)陣列接收機(jī)AGC電路所引起的陣列通道增益不一致進(jìn)行校準(zhǔn)，從而使陣列通道的一致性滿足要求。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的陣列接收機(jī)自動(dòng)增益控制電路的校準(zhǔn)裝置包括增益校準(zhǔn)裝置10，接收信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)裝置20，計(jì)算單元30。還包括相應(yīng)的通道電路，AGC電路，解調(diào)電路。
從天線陣列接收的信號(hào)經(jīng)過通道電路的放大，濾波，混頻處理后分為兩路信號(hào)。其中一路信號(hào)被送入AGC電路，經(jīng)過AGC電路自動(dòng)增益處理后的信號(hào)再經(jīng)過解調(diào)電路解調(diào)后送入增益校準(zhǔn)裝置10，增益校準(zhǔn)裝置10使用計(jì)算單元30發(fā)來的校準(zhǔn)權(quán)值，對(duì)各通道信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)。另外一路信號(hào)被送入接收信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)裝置20，其信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)被接收信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)裝置20檢測(cè)；被接收信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)裝置20檢測(cè)出的場(chǎng)強(qiáng)信號(hào)(RSSI)經(jīng)過A/D變換后送入計(jì)算單元30；在計(jì)算單元30計(jì)算各AGC電路增益校準(zhǔn)權(quán)值，并把該權(quán)值送入增益校準(zhǔn)裝置10。
采用所述陣列接收機(jī)的自動(dòng)增益控制電路校準(zhǔn)裝置的方法如下1 信號(hào)功率檢測(cè)信號(hào)功率檢測(cè)包括如下幾個(gè)步驟(1)測(cè)量接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)指示(RSSI)隨接收信號(hào)功率的變化關(guān)系；(2)根據(jù)定點(diǎn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)位數(shù)，重新量化上述的測(cè)量結(jié)果，并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，用于信號(hào)功率檢測(cè)時(shí)查表使用；(3)對(duì)接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)裝置20輸出的RSSI電壓進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換；(4)通過查表確定陣列中各個(gè)通道接收到的信號(hào)功率。
2 校準(zhǔn)權(quán)值的計(jì)算自動(dòng)增益控制電路校準(zhǔn)權(quán)值的計(jì)算包括如下幾個(gè)步驟(1)從信號(hào)功率檢測(cè)的第(4)步確定的各通道的信號(hào)功率值中選取最大的功率值作為參考功率。相應(yīng)地根據(jù)校準(zhǔn)權(quán)值的存儲(chǔ)位數(shù)和AGC電路的增益調(diào)節(jié)范圍確定一個(gè)參考校準(zhǔn)權(quán)值；(2)計(jì)算參考功率與各個(gè)通道接收到的信號(hào)功率之差；(3)根據(jù)上述功率差計(jì)算各個(gè)通道的自動(dòng)增益控制電路的校準(zhǔn)權(quán)值。計(jì)算公式為20×log10(Wref)-20×log10(Wn)＝Pref-Pnn＝1，2，...
Wn=Wn/Gn---n=1,2,···]]>3 截位位置的確定增益校準(zhǔn)裝置10采用定點(diǎn)器件或邏輯器件實(shí)現(xiàn)時(shí)，需要對(duì)各個(gè)通道校準(zhǔn)后的信號(hào)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的統(tǒng)一的截位處理，目的是保證截位后的各通道信號(hào)的功率比例特性不變，并保證截位造成的信號(hào)失真在允許的范圍之內(nèi)。截位位置的確定步驟如下(1)根據(jù)允許接收的最大信號(hào)功率PMAX，以及信號(hào)的A/D位數(shù)和成型濾波器系數(shù)的位數(shù)確定一個(gè)初始截位位置和數(shù)據(jù)保留位數(shù)，每個(gè)通道都相同；(2)然后計(jì)算最大信號(hào)功率PMAX與每個(gè)通道接收到的信號(hào)功率的差值；(3)計(jì)算初始截位位置向右移動(dòng)的位數(shù)，計(jì)算公式為RMOVn＝mod((Pmax-Pn)，6) n＝1，2，...，初始截位位置根據(jù)計(jì)算結(jié)果向右移動(dòng)后就是實(shí)際使用的截位位置，而數(shù)據(jù)保留位數(shù)在截位位置右移過程中保持不變。
4 校準(zhǔn)執(zhí)行增益校準(zhǔn)裝置10接收計(jì)算單元30發(fā)來的校準(zhǔn)權(quán)值和截位位置，執(zhí)行通道信號(hào)校準(zhǔn)和數(shù)據(jù)截取功能。具體實(shí)現(xiàn)步驟如下(1)設(shè)計(jì)接口模塊，接收計(jì)算單元30發(fā)來的校準(zhǔn)權(quán)值和截位位置信息，把各通道的信號(hào)的幅度Gnn＝1，2，...發(fā)送給計(jì)算單元30；(2)設(shè)計(jì)延時(shí)緩沖模塊，目的是使校準(zhǔn)權(quán)值，截位信息與各通道信號(hào)同步；(3)首先計(jì)算各通道的信號(hào)的幅度Gnn＝1，2，...，并保存，然后對(duì)各通道信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)；(4)對(duì)校準(zhǔn)后的信號(hào)進(jìn)行截位處理，最后從增益校準(zhǔn)裝置10輸出校準(zhǔn)后的信號(hào)。
本發(fā)明采用在信號(hào)解調(diào)后校準(zhǔn)信號(hào)的增益，本發(fā)明所述用于陣列接收機(jī)的自動(dòng)增益控制電路的校準(zhǔn)裝置及方法，能夠?qū)﹃嚵型ǖ乐懈鰽GC電路引起的各通道增益不一致進(jìn)行實(shí)時(shí)校準(zhǔn)，而且不影響系統(tǒng)正常工作。各通道AGC電路校準(zhǔn)時(shí)的信號(hào)功率檢測(cè)，校準(zhǔn)權(quán)值的計(jì)算以及對(duì)各通道信號(hào)校準(zhǔn)都是用軟件實(shí)現(xiàn)，且校準(zhǔn)精度很高。校準(zhǔn)精度如本發(fā)明的實(shí)例所述，在采用8位校正權(quán)值和信號(hào)檢測(cè)采集裝置輸出電壓在8位量化的情況下，可以將通道增益的不一致性減小到±0.5db以內(nèi)，而未采用本發(fā)明校準(zhǔn)方式的陣列各通道增益不一致決定于各AGC電路的調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)范圍，并且是時(shí)變的。如果提高信號(hào)檢測(cè)采集裝置輸出電壓的A/D的量化位數(shù)以及校準(zhǔn)權(quán)值的位數(shù)能夠進(jìn)一步提高校準(zhǔn)精度。本發(fā)明提供的方法能夠?qū)﹃嚵械恼麄€(gè)接收鏈路的增益一致性進(jìn)行校準(zhǔn)。


圖1是陣列接收機(jī)的自動(dòng)增益控制電路校準(zhǔn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是陣列通道增益校準(zhǔn)裝置的實(shí)現(xiàn)示意圖；圖3是接收信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)裝置的實(shí)現(xiàn)示意圖；圖4是計(jì)算單元的實(shí)現(xiàn)示意圖；圖5是RSSI隨接收信號(hào)功率變化關(guān)系的自動(dòng)化測(cè)量示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的
具體實(shí)施例方式一、信號(hào)功率檢測(cè)首先如圖3所示，設(shè)計(jì)接收信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)裝置20，并把接收信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)裝置20與各個(gè)通道安裝在一起。接收信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)裝置20包括這樣幾個(gè)部件功分器，信號(hào)檢波，放大器，RSSI測(cè)量接口21。各個(gè)部件的功能為功分器的作用是把通道信號(hào)分為兩路，一路用于場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)，一路用于下變頻，解調(diào)處理；信號(hào)檢波是對(duì)功分后的信號(hào)進(jìn)行場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)；放大器用于放大檢波器的輸出信號(hào)；RSSI測(cè)量接口21提供一個(gè)測(cè)量RSSI電壓的接口，可測(cè)量放大器的輸出電壓。
如圖5所示，提供了RSSI隨接收信號(hào)功率變化關(guān)系的自動(dòng)化測(cè)量方法。首先用計(jì)算機(jī)43控制信號(hào)源44產(chǎn)生已知功率的信號(hào)，由控制開關(guān)45把該信號(hào)從基站40的天線口46輸入1#通道，然后可按照遞增方式(或遞減方式)一步一步地調(diào)整信號(hào)源的輸出功率，并紀(jì)錄每次的信號(hào)功率值。計(jì)算機(jī)43每調(diào)節(jié)一次信號(hào)功率，控制開關(guān)41就把1#通道的RSSI測(cè)量接口21輸出的信號(hào)輸入功率計(jì)42，功率計(jì)42測(cè)量這個(gè)通道的接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)指示(RSSI)輸出電壓，然后計(jì)算機(jī)43讀取功率計(jì)42的測(cè)量結(jié)果，這樣就制成1#通道的RSSI輸出電壓隨接收信號(hào)功率變化的表格；同理可以制成n#通道的RSSI輸出電壓隨接收信號(hào)功率變化的表格。當(dāng)我們把所有通道對(duì)應(yīng)的表格完成后，根據(jù)A/D芯片的參考電壓和A/D芯片的量化位數(shù)，對(duì)各個(gè)通道的RSSI的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行量化處理，并把量化后的表格存儲(chǔ)在計(jì)算單元30的ROM中，供以后查表使用。
在自動(dòng)增益控制校準(zhǔn)時(shí)，計(jì)算單元30中的A/D芯片對(duì)各個(gè)通道的RSSI輸出電壓進(jìn)行模/數(shù)變換，CPU依次讀取各個(gè)通道的RSSI電壓A/D后的數(shù)字量，并在存儲(chǔ)器中保存一時(shí)間段的數(shù)據(jù)，然后計(jì)算該時(shí)間段內(nèi)的RSSI電壓的平均值，并根據(jù)該平均值查表確定陣列中每個(gè)通道接收的信號(hào)功率，用P1，P2，......，Pn表示，單位dBm。
二、校準(zhǔn)權(quán)值的計(jì)算首先設(shè)計(jì)計(jì)算單元30，如圖4所示，該裝置包括這樣幾個(gè)部分A/D轉(zhuǎn)換，CPU(如單片機(jī)，DSP或其他微處理器)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，程序存儲(chǔ)器，邏輯器件，軟件下載調(diào)試接口，通信接口，F(xiàn)PGA下載接口。并把計(jì)算單元30，接收信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)裝置20以及通道增益校準(zhǔn)裝置10相聯(lián)接。計(jì)算單元30的功能是計(jì)算自動(dòng)增益校準(zhǔn)權(quán)值和計(jì)算截位位置。
計(jì)算單元30各組成部件的功能A/D轉(zhuǎn)換把RSSI電壓模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量；CPU執(zhí)行校準(zhǔn)權(quán)值和截位位置的計(jì)算，以及查表功能；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器保存RSSI數(shù)據(jù)和校準(zhǔn)權(quán)值等數(shù)據(jù)；程序存儲(chǔ)器保存可執(zhí)行程序和數(shù)據(jù)表格；邏輯器件執(zhí)行CPU與外部器件的邏輯控制；軟件下載調(diào)試接口提供了計(jì)算機(jī)與計(jì)算單元進(jìn)行信息傳遞的接口，比如調(diào)試AGC校準(zhǔn)軟件，AGC校準(zhǔn)軟件下載以及通信等功能。
然后計(jì)算參考功率Pref和參考校準(zhǔn)權(quán)值Wref。參考功率Pref計(jì)算方法是Pref＝max{P1P2...Pn}。參考校準(zhǔn)權(quán)值Wref的選取方法是這樣的，如果我們使用的是定點(diǎn)處理器，校準(zhǔn)權(quán)值用8位無符號(hào)表示，因?yàn)閰⒖脊β适歉魍ǖ澜邮招盘?hào)功率中最大的，因此參考校準(zhǔn)權(quán)值Wref可以等于255。事實(shí)上參考校準(zhǔn)權(quán)值的選取只要滿足20×log10(Wmax)-20×log10(Wmin)＝Pmax-PminWmax＝Wref＝max{W1W2...Wn}Wmin＝min{W1W2...Wn}Pmax＝Pref＝max{P1P2...Pn}Pmin＝min{P1P2...Pn}的要求就可以了，并不是一定要等于255，這里只是列舉了一個(gè)實(shí)例而已。校準(zhǔn)權(quán)值用8位無符號(hào)表示時(shí)，能滿足的信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍是48dB，如果信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍(Pmax-Pmin)＞48dB，那么我們要適當(dāng)提高校準(zhǔn)權(quán)值的位數(shù)，如果信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍(Pmax-Pmin)＜48dB，那么我們要適當(dāng)減少校準(zhǔn)權(quán)值的位數(shù)。
最后根據(jù)下面這些表達(dá)式計(jì)算各個(gè)通道的自動(dòng)增益校準(zhǔn)權(quán)值W1，W2，...，Wn20×log10(Wref)-20×log10(W1)＝Pref-P120×log10(Wref)-20×log10(W2)＝Pref-P2............
20×log10(Wref)-20×log10(Wn)＝Pref-Pn如果計(jì)算單元30中的CPU選用定點(diǎn)處理器，那么用上面的算式計(jì)算各個(gè)通道的校準(zhǔn)權(quán)值是比較困難的，因此可以采用查表的方法確定各個(gè)通道的校準(zhǔn)權(quán)值，這種方法比較容易實(shí)現(xiàn)，下面是用查表法確定各個(gè)通道的校準(zhǔn)權(quán)值的一個(gè)具體實(shí)例。
首先設(shè)計(jì)一個(gè)校準(zhǔn)權(quán)值表格，相鄰校準(zhǔn)權(quán)值之間滿足這樣的要求20×log10(Wm)-20×log10(Wm-1)＝0.5dB(m＞1)如果參考校準(zhǔn)權(quán)值Wref等于255，那么根據(jù)表達(dá)式20×log10(Wref)-20×log10(Wm)＝m×0.5dB(m≥0)可以計(jì)算出校準(zhǔn)權(quán)值的表格，參見表1。該表格適用于校準(zhǔn)權(quán)值Wref等于255，相鄰校準(zhǔn)權(quán)值之間的增益相差等于0.5dB，最大調(diào)節(jié)增益為20dB的一個(gè)特例，技術(shù)工程師可以根據(jù)本發(fā)明提供的步驟和方法，建立一個(gè)適用于另外一個(gè)特例的表格，但是并沒有脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)。
表1 校準(zhǔn)權(quán)值的表格參見


然后計(jì)算各個(gè)通道接收功率與參考功率的差ERR1＝Pref-P1，ERR2＝Pref-P2，......，ERRn＝Pref-Pn，ERRn對(duì)應(yīng)表1中的增益差，進(jìn)行查表，這樣可以獲得每個(gè)通道的自動(dòng)增益校準(zhǔn)權(quán)值。
上面計(jì)算的校準(zhǔn)權(quán)值僅僅是對(duì)AGC電路的增益進(jìn)行了校準(zhǔn)，為了能夠?qū)﹃嚵械恼麄€(gè)接受鏈路的增益的一致性性進(jìn)行校準(zhǔn)，那么上述的校準(zhǔn)權(quán)值還進(jìn)行如下處理首先讀取通道增益校準(zhǔn)裝置10計(jì)算的各通道信號(hào)的幅度值Gn；然后計(jì)算Wn=Wn/Gn---n=1,2,···.]]>三、截位位置的確定通道增益校準(zhǔn)裝置10一般可用定點(diǎn)微處理器或用FPGA實(shí)現(xiàn)，因此涉及到校準(zhǔn)后各個(gè)通道數(shù)據(jù)截位問題。截位位置的計(jì)算在計(jì)算單元30中完成。截位方法是這樣的，首先在通道增益校準(zhǔn)裝置10中設(shè)定一個(gè)初始截位位置和數(shù)據(jù)保留位數(shù)，每個(gè)通道都相同。初始截位位置和保留位數(shù)是根據(jù)信號(hào)的位數(shù)和成型濾波器系數(shù)的位數(shù)確定的，對(duì)應(yīng)這個(gè)初始的截位方法，在軟件中設(shè)定一個(gè)最大功率值PMAX，可設(shè)定為接收機(jī)能夠容忍的較大功率；或者PMAX＝Pref。根據(jù)下面的表達(dá)式的計(jì)算結(jié)果，向右移動(dòng)初始截位位置，數(shù)據(jù)保留的位數(shù)不變。
RMOV1＝mod((Pmax-P1)，6)RMOV2＝mod((Pmax-P2)，6)............
RMOVn＝mod((Pmax-Pn)，6)式中mod(Pmax-Pn)，6)表示(Pmax-Pn)的差除以6的商再取整。
最后把用查表法(或者是直接計(jì)算)得到的各個(gè)通道的增益校準(zhǔn)權(quán)值和截位右移位置發(fā)送給通道增益校準(zhǔn)裝置10進(jìn)行校準(zhǔn)，以及對(duì)校準(zhǔn)后的各個(gè)通道數(shù)據(jù)進(jìn)行截位等處理。
四、校準(zhǔn)執(zhí)行首先設(shè)計(jì)通道增益校準(zhǔn)裝置10，可以在FPGA內(nèi)部實(shí)現(xiàn)或用微處理器實(shí)現(xiàn)，該裝置由這樣幾個(gè)部件組成接口模塊，通道增益校準(zhǔn)模塊，截位模塊，延時(shí)緩沖模塊。各組成部分的功能接口模塊是通道增益校準(zhǔn)裝置10與計(jì)算單元30的數(shù)據(jù)接口；通道增益校準(zhǔn)模塊執(zhí)行通道校準(zhǔn)權(quán)值與通道數(shù)據(jù)相乘；截位模塊是對(duì)校準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行截位處理；延時(shí)緩沖模塊的作用是緩存一個(gè)時(shí)間段內(nèi)的各個(gè)通道的數(shù)據(jù)，使校準(zhǔn)權(quán)值以及截位信息與通道數(shù)據(jù)同步。
校準(zhǔn)執(zhí)行的過程(1)通道增益校準(zhǔn)裝置10接收各通道成形濾波器輸出的數(shù)據(jù)，并放入緩沖模塊；(2)計(jì)算各緩沖模塊中信號(hào)幅度的平均值，并保存，供接口模塊調(diào)用。假設(shè)緩沖模塊中存儲(chǔ)了N個(gè)采樣的數(shù)據(jù)，那么各通道的信號(hào)幅度的平均值為Gn=1NΣi=1NI2(i)+Q2(i)---n=1,2,···;]]>(3)讀取各通道的校準(zhǔn)權(quán)值和截位位置信息，然后把校準(zhǔn)權(quán)值與相應(yīng)的通道信號(hào)相乘。
(4)根據(jù)截位位置信息對(duì)校準(zhǔn)后的信號(hào)進(jìn)行截位處理，最后從增益校準(zhǔn)裝置10輸出校準(zhǔn)后的信號(hào)。
權(quán)利要求
1.一種用于陣列接收機(jī)自動(dòng)增益控制電路的校準(zhǔn)裝置，包括至少兩個(gè)通道電路、至少兩個(gè)AGC電路、至少兩個(gè)解調(diào)電路，其特征在于所述裝置還包括接收信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)裝置，增益校準(zhǔn)裝置，計(jì)算單元，從天線陣列接收的信號(hào)經(jīng)過通道電路的放大、濾波、混頻處理后，分為兩路信號(hào)，一路被送入AGC電路，經(jīng)過AGC電路自動(dòng)增益處理后的信號(hào)，再經(jīng)過解調(diào)電路解調(diào)后，送入增益校準(zhǔn)裝置，增益校準(zhǔn)裝置使用計(jì)算單元發(fā)來的校準(zhǔn)權(quán)值，對(duì)各通道信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)，另外一路送入接收信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)裝置，其信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)被接收信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)裝置檢測(cè)；被接收信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)裝置檢測(cè)出的場(chǎng)強(qiáng)信號(hào)(RSSI)經(jīng)過A/D變換后，送入計(jì)算單元；在計(jì)算單元計(jì)算各AGC電路增益校準(zhǔn)權(quán)值，并把該權(quán)值送入增益校準(zhǔn)裝置。
2.如權(quán)利要求1所述用于陣列接收機(jī)自動(dòng)增益控制電路的校準(zhǔn)裝置，其特征在于所述接收信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)裝置包括至少兩個(gè)功分器，將通道信號(hào)分為兩路，一路用于場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)，一路用于下變頻，解調(diào)處理；至少兩個(gè)信號(hào)檢波，信號(hào)檢波是對(duì)功分后的信號(hào)進(jìn)行場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)；至少兩個(gè)放大器，放大器用于放大檢波器的輸出信號(hào)；至少兩個(gè)RSSI測(cè)量接口，提供一個(gè)測(cè)量RSSI電壓的接口，可測(cè)量放大器的輸出電壓。
3.如權(quán)利要求1所述用于陣列接收機(jī)自動(dòng)增益控制電路的校準(zhǔn)裝置，其特征在于所述增益校準(zhǔn)裝置可由FPGA或微處理器實(shí)現(xiàn)，該裝置包括一個(gè)接口模塊，用于通道增益校準(zhǔn)裝置與計(jì)算單元的數(shù)據(jù)接口；至少兩個(gè)通道增益校準(zhǔn)模塊，用于執(zhí)行通道校準(zhǔn)權(quán)值與通道數(shù)據(jù)相乘；至少兩個(gè)截位模塊，用于對(duì)校準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行截位處理；至少兩個(gè)延時(shí)緩沖模塊，用于緩存一個(gè)時(shí)間段內(nèi)的各個(gè)通道的數(shù)據(jù)，使校準(zhǔn)權(quán)值以及截位信息與通道數(shù)據(jù)同步。
4.如權(quán)利要求1所述用于陣列接收機(jī)自動(dòng)增益控制電路的校準(zhǔn)裝置，其特征在于所述用于計(jì)算自動(dòng)增益校準(zhǔn)權(quán)值和計(jì)算截位位置的計(jì)算單元包括至少兩個(gè)A/D轉(zhuǎn)換，用于將RSSI電壓模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量；一個(gè)CPU，采用單片機(jī)、或DSP、或定點(diǎn)微處理器，用于執(zhí)行校準(zhǔn)權(quán)值和截位位置的計(jì)算，以及查表；一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，用于保存RSSI數(shù)據(jù)和校準(zhǔn)權(quán)值等數(shù)據(jù)；一個(gè)程序存儲(chǔ)器，用于程序存儲(chǔ)器保存可執(zhí)行程序和數(shù)據(jù)表格；一個(gè)邏輯器件，用于執(zhí)行CPU與外部器件的邏輯控制；一個(gè)軟件下載調(diào)試接口包括軟件下載調(diào)試以及通信接口、FPGA下載接口，提供計(jì)算機(jī)與計(jì)算單元進(jìn)行信息傳遞的接口，用于調(diào)試AGC校準(zhǔn)軟件，AGC校準(zhǔn)軟件下載以及通信。
5.一種用于陣列接收機(jī)自動(dòng)增益控制電路的校準(zhǔn)方法，包括如下步驟一、信號(hào)功率檢測(cè)，進(jìn)一步包括如下步驟(1)測(cè)量接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)指示(RSSI)隨接收信號(hào)功率的變化關(guān)系；(2)根據(jù)定點(diǎn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)位數(shù)，重新量化上述的測(cè)量結(jié)果，并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，用于信號(hào)功率檢測(cè)時(shí)查表使用；(3)對(duì)接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)裝置輸出的RSSI電壓進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換；(4)通過查表確定陣列中各個(gè)通道接收到的信號(hào)功率；二、校準(zhǔn)權(quán)值的計(jì)算，進(jìn)一步包括如下步驟(1)從信號(hào)功率檢測(cè)的第4步驟確定的各通道信號(hào)功率值中選取最大的功率值作為參考功率，相應(yīng)地根據(jù)校準(zhǔn)權(quán)值的存儲(chǔ)位數(shù)和AGC電路的增益調(diào)節(jié)范圍確定一個(gè)參考校準(zhǔn)權(quán)值；(2)計(jì)算參考功率與各個(gè)通道接收到的信號(hào)功率之差；(3)根據(jù)上述功率差計(jì)算各個(gè)通道的自動(dòng)增益控制電路的校準(zhǔn)權(quán)值，計(jì)算公式為20×log10(Wref)-20×log10(Wn)＝Pref-Pnn＝1，2，…Wn=Wn/Gn---n=1,2,···]]>三、截位位置的確定，增益校準(zhǔn)裝置采用定點(diǎn)器件或邏輯器件實(shí)現(xiàn)時(shí)，需要對(duì)各個(gè)通道校準(zhǔn)后的信號(hào)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的統(tǒng)一的截位處理，進(jìn)一步包括如下步驟(1)根據(jù)允許接收的最大信號(hào)功率PMAX，以及信號(hào)的A/D位數(shù)和成型濾波器系數(shù)的位數(shù)確定一個(gè)初始截位位置和數(shù)據(jù)保留位數(shù)，每個(gè)通道都相同；(2)然后計(jì)算最大信號(hào)功率PMAX與每個(gè)通道接收到的信號(hào)功率的差值；(3)計(jì)算初始截位位置向右移動(dòng)的位數(shù)，計(jì)算公式為RMOVn＝mod((Pmax-Pn)，6) n＝1，2，…，初始截位位置根據(jù)計(jì)算結(jié)果向右移動(dòng)后就是實(shí)際使用的截位位置，而數(shù)據(jù)保留位數(shù)在截位位置右移過程中保持不變；四、校準(zhǔn)執(zhí)行，增益校準(zhǔn)裝置接收計(jì)算單元發(fā)來的校準(zhǔn)權(quán)值和截位位置，執(zhí)行通道信號(hào)校準(zhǔn)和數(shù)據(jù)截取，進(jìn)一步包括如下步驟(1)通過接口模塊，接收計(jì)算單元發(fā)來的校準(zhǔn)權(quán)值和截位位置信息；(2)通過延時(shí)緩沖模塊，使校準(zhǔn)權(quán)值，截位信息與各通道信號(hào)同步；(3)首先計(jì)算各通道信號(hào)的幅度值Gnn＝1，2，…，然后對(duì)各通道信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)；(4)對(duì)校準(zhǔn)后的信號(hào)進(jìn)行截位處理，最后從增益校準(zhǔn)裝置輸出校準(zhǔn)后的信號(hào)。
6.如權(quán)利要求5所述用于陣列接收機(jī)自動(dòng)增益控制電路的校準(zhǔn)方法，其特征在于所述信號(hào)功率檢測(cè)中第(1)步驟，進(jìn)一步還包括首先用計(jì)算機(jī)控制信號(hào)源產(chǎn)生已知功率的信號(hào)，通過控制開關(guān)將該信號(hào)從基站的天線口輸入一路通道；然后按照遞增方式，或遞減方式，調(diào)整信號(hào)源的輸出功率，并紀(jì)錄每次的信號(hào)功率值；計(jì)算機(jī)每調(diào)節(jié)一次信號(hào)功率，控制開關(guān)就將該通道的RSSI測(cè)量接口輸出的信號(hào)輸入功率計(jì)，功率計(jì)測(cè)量該通道的接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)指示(RSSI)輸出電壓；然后計(jì)算機(jī)讀取功率計(jì)的測(cè)量結(jié)果，這樣就制成該通道的RSSI輸出電壓隨接收信號(hào)功率變化的表格；重復(fù)上述可制成n個(gè)通道的RSSI輸出電壓隨接收信號(hào)功率變化的表格。
7.如權(quán)利要求5所述用于陣列接收機(jī)自動(dòng)增益控制電路的校準(zhǔn)方法，其特征在于所述信號(hào)功率檢測(cè)中第(2)步驟，進(jìn)一步還包括所有通道對(duì)應(yīng)的表格完成后，根據(jù)A/D芯片的參考電壓和A/D芯片的量化位數(shù)，對(duì)各個(gè)通道的RSSI的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行量化處理，并把量化后的表格存儲(chǔ)在計(jì)算單元的ROM中，供以后查表使用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于陣列接收機(jī)自動(dòng)增益控制電路的校準(zhǔn)裝置及方法。本發(fā)明將天線陣列接收的信號(hào)經(jīng)通道電路處理后分為兩路，一路經(jīng)過AGC電路、解調(diào)電路至增益校準(zhǔn)裝置，增益校準(zhǔn)裝置使用計(jì)算單元發(fā)來的校準(zhǔn)權(quán)值，對(duì)各通道信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)；另外一路信號(hào)被送入接收信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)裝置，接收信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)裝置輸出的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)信號(hào)經(jīng)過A/D變換后送入計(jì)算單元，在計(jì)算單元計(jì)算各AGC電路增益校準(zhǔn)權(quán)值，并把該權(quán)值送入增益校準(zhǔn)裝置。本發(fā)明能夠?qū)﹃嚵型ǖ乐懈鰽GC電路引起的各通道增益不一致進(jìn)行實(shí)時(shí)校準(zhǔn)，而且不影響系統(tǒng)正常工作。各通道AGC電路校準(zhǔn)時(shí)的信號(hào)功率檢測(cè)，校準(zhǔn)權(quán)值的計(jì)算以及對(duì)各通道信號(hào)校準(zhǔn)都是用軟件實(shí)現(xiàn)，且校準(zhǔn)精度很高。本發(fā)明提供的方法能夠?qū)﹃嚵械恼麄€(gè)接收鏈路的增益一致性進(jìn)行校準(zhǔn)。
文檔編號(hào)H04B17/00GK1553582SQ03131820
公開日2004年12月8日 申請(qǐng)日期2003年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月5日
發(fā)明者郭天生, 茍春茂 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司