CN104539253B - 三级自动增益控制装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种三级自动增益控制装置，包括：可变增益放大器、模拟/数字转换器以及反馈电路，所述反馈电路包括：查找表模块、门限估计模块、门限误差模块、增益步阶更新模块、增益计数器以及数字/模拟转换器，增益步阶更新模块将门限误差与三级阈值比较，得到下一更新周期的增益步阶，门限误差越小，增益步阶越小，增益步阶通过算术移位获得。本发明的三级自动增益控制装置，采用三级阈值，根据门限误差分为三级处理，得到下一更新周期的增益步阶，实现增益的快速调节且稳定调节；参考门限值设置为更新周期33％，能够达到最佳信噪比损失，适用于低信噪比数据处理；适用于2bit及以上所有模拟/数字转换器。本发明还提供一种三级自动增益控制方法。

Description

三级自动增益控制装置及其控制方法

技术领域

本发明属于数字通信电路技术领域，涉及一种数字自动增益控制的电路，尤其涉及一种应用于扩频通信***的三级自动增益控制装置及其控制方法。

背景技术

数字集成电路由于其优越的数据处理速度、良好的抗噪声能力及相对较小的面积和低功耗而得到越来越广泛的应用，因此，大规模数据处理时通常将模拟信号进行数据采集转换为数字信号，进行一系列处理后再转换为模拟信号输出。

模拟/数字转换器的功能即实现模拟信号到数字信号的转换。随着数据处理精度的提高，模拟/数字转换器要求更多的比特位宽来满足精度的要求。接收机接收到的信号由于外界信号干扰、多径衰落以及信道噪声等因素，导致模拟/数字转换器接收到的信号在一个较大的动态范围内变化，单纯的使用模拟/数字转换器容易导致数据丢失和失真，甚至是模拟/数字转换器本身遭到破坏。

自动增益控制的作用是调整信号的动态范围，以使信号充分利用模拟/数字转换器的动态范围，同时保证最小的信噪比损失和线性失真。

传统的自动增益控制是由模拟电路实现，通过检测模拟信号的能量实现信号的调整，这种自动增益控制是通过前馈电路实现，其主要缺点是由于模拟电路固有的功耗和面积因素，导致电路结构复杂、功耗大，且会造成信号的线性失真。

近年来，基于反馈形式的数字自动增益控制也得到了广泛深入的研究。

申请号CN101005284A，名称为“自动增益控制装置”的中国发明专利，提供了一种基于反馈的自动增益控制环路方法，此篇专利的自动增益控制装置1如图1所示。该自动增益控制部分包括：可变增益放大器11，用以根据一增益放大一模拟信号；模拟/数字转换器12，用以将放大后的模拟信号转换为一数字信号；以及反馈电路13，该反馈电路13包括振幅位准检测器131，根据数字信号产生第一振幅位准和第二振幅位准；范围检测器132，根据第一振幅位准及第二振幅位准产生调整信号；增益控制器133，包括增益计数器134与数字/模拟转换器135，根据范围检测器132产生的调整信号自动调整增益，此发明可以充分利用模拟/数字转换器的输入范围并能有效地去除直流偏移量。

自动增益控制装置1中，增益在每个时钟周期都进行调节,这种增益控制方式对于数据幅度变化较为稳定的信号具有较佳的调节能力，反应灵敏，但对于低信噪比信号，尤其是信号功率远小于热噪声功率的信号，由于热噪声的随机特性，调节后会造成信号的严重失真，而且增益波动较大，信号稳定性较差，经模拟/数字转换器后易造成较大的信噪比损失。

申请号为CN200610138564，名称为“基于特定查找表的数字自动增益控制装置”的中国发明专利，提供了一种基于特定查找表方式的自动增益控制环路方法，此篇专利的自动增益控制装置2如图2所示，其中BPF表示带通滤波器。该自动增益控制装置包括：天线21、带通滤波器22、可变增益放大器23、下混频器24、模数转换器25、基带模块26和DAC 20，还包括：幅度检测器27，对接收到的N个样点，采用时域平均的方法进行幅度检测；查找表28，将检测结果与参考电平相比较，得到之间的误差；环路滤波器29，通过误差信号得到相应增益控制信号的序号，将此信号作为索引输入查找表，得到增益控制信号后经过DAC反馈控制VGA的增益。

自动增益控制装置2中，使用了查找表28，取代了传统的自动增益控制中的对数运算和反对数运算，降低了计算复杂度，提高了启动阶段的响应速度。查找表的方式降低了电路的运算复杂度，提高了电路的速度，但在另一方面，查找表方式计算数据有其功能的局限性，首先，查找表中数据不能够覆盖所有的情况，如自动增益控制装置2中，查找表28若为输入信号电平递减0.25dB排列的查找表，则对于信号改变精度小于0.25dB时则不容易得到合适的增益控制信号，其次，对于动态范围较大的信号，其查找表的规模必定导致电路规模很大。

因此，在数字通信电路技术领域迫切需要本领域的技术人员致力于开发一种能够有效克服上述现有技术的缺陷，实现更为稳定和快速的调节，同时具有电路结构较为简单的自动增益控制装置。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种三级自动增益控制装置，实现增益更为稳定和快速的调节，同时适用于较小的信噪比，另外电路结构较为简单。

本发明的另一个目的在于提供一种三级自动增益控制方法。

本发明采用三级阈值，将门限误差值分为三级处理，得到不同的下一更新周期的增益步阶，以实现增益更为稳定和快速的调节。

本发明将参考门限值设置为更新周期的33％，使得高幅值数据的比率为总数据的33％左右时，达到最佳信噪比损失，适用于低信噪比数据处理。

本发明采用查找表的方式，降低了电路运算复杂度的同时，也降低了电路结构的复杂度，电路结构较为简单。

本发明提供一种三级自动增益控制装置，包括：

可变增益放大器，用于根据增益控制信号调整输入模拟信号的动态范围；

模拟/数字转换器，用于将调整后的模拟信号转换为数字信号，模拟/数字转换器的输入与可变增益放大器的输出连接；

反馈电路，用于产生可变增益放大器的增益控制信号，反馈电路的输入与模拟/数字转换器的输出连接，反馈电路的输出与可变增益放大器的一个输入连接；

反馈电路包括：

查找表模块，用于根据模式参数，获取更新周期、参考门限值以及增益步阶更新的三级阈值，三级阈值包括从大到小依次排列的第一级阈值，第二级阈值和第三级阈值；

门限估计模块，用于在每个更新周期内统计门限估计值；

门限误差模块，用于比较门限估计值与参考门限值得到门限误差；

增益步阶更新模块，用于将门限误差与三级阈值比较，得到下一更新周期的增益步阶，门限误差越小，增益步阶越小，增益步阶通过算术移位获得；

增益计数器，用于对增益步阶累计并进行数据编码，以更新当前增益控制字；

数字/模拟转换器，用于将当前增益控制字转换为增益控制信号；

门限估计模块、门限误差模块、增益步阶更新模块、增益计数器以及数字/模拟转换器依次连接，门限估计模块的输入为反馈电路的输入，数字/模拟转换器的输出为反馈电路的输出；查找表模块分别与门限估计模块、门限误差模块、增益步阶更新模块连接。

本发明提供的三级自动增益控制装置，采用三级阈值，根据门限误差值分为三级处理，得到不同的下一更新周期的增益步阶，当门限误差大于等于第一级阈值，为第一级增益调整阶段，增益步阶设置为第一增益步阶，该阶段由于门限误差大，第一增益步阶也较大，从而实现增益的快速调节；当门限误差大于等于第二级阈值且小于第一级阈值，为第二级增益调整阶段，增益步阶设置为第二增益步阶，第二增益步阶小于第一增益步阶；当门限误差大于等于第三级阈值且小于第二级阈值，为第三级增益调整阶段，增益步阶设置为第三增益步阶，第三增益步阶小于第二增益步阶；当门限误差小于等于第三级阈值，增益步阶设置为0，增益达到稳定，不产生调整信号。

因此，门限误差越大时，下一更新周期的增益步阶设置越大，从而实现增益的快速调节；而门限误差越小时，下一更新周期的增益步阶设置越小甚至设置为0，从而实现增益的稳定调节。

进一步地，参考门限值与更新周期之间的数值关系为：

参考门限值＝更新周期×33％。

对于低信噪比数据，尤其是有用信号功率远小于热噪声功率的接收数据，有用信号被淹没在白噪声中。由于接收数据的统计特性服从高斯分布，理论表明，在仅有白噪声干扰的情况下，当高幅值数据的比率为总数据的33％左右时，能够达到最佳信噪比损失，解调时能够完整恢复有用信号,其中33％的来源为高斯白噪声信号幅度大于高斯白噪声统计标准差的比率。

本发明提供的三级自动增益控制装置，将参考门限值设置为更新周期的33％，能够适用于低信噪比数据处理，尤其适用于扩频通信***中的低信噪比数据处理。

进一步地，第一级阈值为距离参考门限值2dB的临界值，第二级阈值为距离参考门限值1dB的临界值，第三级阈值为距离参考门限值0.5dB的临界值。

进一步地，模式参数包括：更快调节模式、快速调节模式、折中调节模式以及慢速稳定调节模式。

本发明提供的三级自动增益控制装置，可以采用不同的调节模式，以适用于不同应用场合的需要，不同的调节模式对应于不同的更新周期。

进一步地，门限估计模块包括门限估计计数器与累加器，门限估计计数器用于产生周期性更新信号；累加器的输入端连接模拟/数字转换器输出的次高数据位，以在每个更新周期内统计门限估计值，且在门限估计计数器产生的周期性更新信号有效时输出门限估计值。

进一步地，门限误差模块为减法器，减法器的第一输入端连接门限估计模块的输出端，第二输入端连接查表模块的参考门限值输出端，以获得门限误差值。

进一步地，增益步阶更新模块包括：增益级别判断器与增益步阶调整器，增益级别判断器的第一输入端连接门限误差模块的输出端，增益级别判断器的第二输入端连接查找表模块的三级阈值输出端，用于比较门限误差值与三级阈值，输出增益级别；增益步阶调整器的输入端连接增益级别判断器的输出端，用于根据增益级别输出增益步阶；增益步阶为增益步阶系数与门限误差值的乘积值。

本发明还提供一种三级自动增益控制装置的三级自动增益控制方法，包括以下步骤：

(1)查找表模块根据模式参数，获取更新周期、参考门限值以及增益步阶更新的三级阈值：

(2)门限估计模块在每个更新周期内统计模拟/数字转换器输出的数字信号的门限估计值；

(3)门限误差模块比较门限估计值与参考门限值得到门限误差；

(4)增益步阶更新模块将门限误差与三级阈值比较，得到下一更新周期的增益步阶，门限误差越小，增益步阶越小；

(5)增益计数器对增益步阶累计并进行数据编码，更新当前增益控制字；

(6)数字/模拟转换器将当前增益控制字转换为增益控制信号；增益控制信号输入到可变增益放大器，以调整输入模拟信号的动态范围。

本发明提供的三级自动增益控制方法，采用三级阈值，根据门限误差分为三级处理，得到不同的下一更新周期的增益步阶，门限误差越大时，增益步阶设置越大，从而实现增益的快速调节；门限误差越小时增益步阶设置越小甚至设置为0，从而实现增益的稳定调节。

进一步地，步骤(4)中增益步阶更新模块将门限误差与三级阈值比较，得到下一更新周期的增益步阶的方法包括：

(41)对门限误差取绝对值；

(42)比较门限误差的绝对值与三级阈值，当门限误差的绝对值大于第一级阈值时，增益步阶系数设置为第一增益步阶系数；当门限误差的绝对值小于等于第一级阈值且大于第二级阈值时，增益步阶系数设置为第二增益步阶系数；当门限误差的绝对值小于等于第二级阈值且大于第三级阈值时，增益步阶系数设置为第三增益步阶系数；当门限误差的绝对值小于等于第三级阈值时，增益步阶系数设置为0，第一增益步阶系数大于第二增益步阶系数，第二增益步阶系数大于第三增益步阶系数。

本发明提供的三级自动增益控制方法，采用三级阈值，根据门限误差分为三级处理，得到不同的下一更新周期的增益步阶，当门限误差大于等于第一级阈值，为第一级增益调整阶段，由于门限误差大，增益步阶设置为第一增益步阶，第一增益步阶较大，从而实现增益的快速调节；当门限误差大于等于第二级阈值且小于第一级阈值，为第二级增益调整阶段，增益步阶设置为第二增益步阶，第二增益步阶小于第一增益步阶；当门限误差大于等于第三级阈值且小于第二级阈值，为第三级增益调整阶段，增益步阶设置为第三增益步阶，第三增益步阶小于第二增益步阶；当门限误差小于等于第三级阈值，增益步阶设置为0，增益达到稳定，不产生调整信号。

进一步地，步骤(42)中第一增益步阶系数为0.5，第二增益步阶系数为0.125，第三增益步阶系数0.0625。相应的增益步阶值由以下公式确定：

增益步阶值＝门限误差值×增益步阶系数

如果采用运算，包含多个小数位的运算会带来计算精度上的损失。为了减小精度损失，在实际电路实现中，增益步阶值通过算术移位获得：

在实际电路实现中，上述公式分母中的16，可以通过右移4位实现，而上述公式分子中的倍数，可以分别通过对门限误差值做算术左移三位、算术左移一位和保持门限误差值获得。

采用算术左移进行倍数的调整，不会造成计算精度的损失。

与现有技术相比，本发明提供的三级自动增益控制装置以及三级自动增益控制方法具有以下有益效果：

1、采用三级阈值，根据门限误差分为三级处理，得到不同的下一更新周期的增益步阶，从而实现增益的快速调节且稳定调节；

2、参考门限值设置为更新周期的33％，由于接收数据的统计特性服从高斯分布，在仅有白噪声干扰的情况下，当高幅值数据的比率为总数据的33％左右时，能够达到最佳信噪比损失，解调时能够完整恢复有用信号，因而适用于低信噪比数据处理，尤其适用于扩频通信***中的低信噪比数据处理；

3、由于数据处理时仅采用模拟/数字转换器输出数字信号的次高数据位数据，所以适用于2bit及以上所有模拟/数字转换器；

4、在实际电路实现中，增益步阶值通过算术移位获得，不会造成计算精度的损失。

附图说明

图1为现有技术中一种自动增益控制电路的结构示意图；

图2为现有技术中另一种自动增益控制电路的结构示意图；

图3为本发明的一个实施例的三级自动增益控制装置的结构示意图；

图4为图3所示的三级自动增益控制装置的门限估计模块的结构示意图；

图5为图3所示的三级自动增益控制装置的增益步阶更新模块的结构示意图；

图6为图3所示的三级自动增益控制装置的增益步阶生成流程图；

图7为图3所示的三级自动增益控制装置的增益计数器模块的电路构成示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

如图3所示，本发明的一个实施例的三级自动增益控制装置3的结构示意图，该三级自动增益控制装置包括可变增益放大器31，模拟/数字转换器32以及反馈电路33。

可变增益放大器31的一个输入端连接模拟信号300，另一个输入端连接增益控制信号303，输出经放大后的模拟信号；模拟/数字转换器32的输入端连接可变增益放大器31的输出，输出经模数转换后的数字信号301；反馈电路33的输入端连接模拟/数字转换器32输出数字信号301的次高数据位304，输出对可变增益放大器的增益控制信号303。

反馈电路33包括查找表模块41、门限估计模块42，门限误差模块43，增益步阶更新模块44、增益计数器45以及数字/模拟转换器46。

在反馈电路33中，查找表模块41的输入端连接模式参数302，输出更新周期401，参考门限值402，以及第一级阈值403，第二级阈值404，第三级阈值405。

如图3所示，门限估计模块42的一个输入端连接模拟/数字转换器32输出数字信号301的次高数据位304，另一个输入端连接查找表模块41输出的更新周期401，输出门限估计值423和周期性更新信号422。

门限误差模块43的一个输入端连接门限估计模块42输出的门限估计值423，另一个输入端连接查找表模块41输出的参考门限值402，输出门限误差值442。

增益步阶更新模块44的一个输入端连接门限误差模块43输出的门限误差值442，其余输入端分别连接查找表模块41输出的第一级阈值403、第二级阈值404以及第三级阈值405，输出增益步阶443。

增益计数器模块45的第一输入端连接增益步阶更新模块44的输出增益步阶443，第二输入端连接门限估计模块42的输出更新信号422，第三输入端连接输入信号模式参数302，得到增益控制字459；数字/模拟转换器模块的输入端连接增益计数器45输出的增益控制字459，输出增益控制信号303。

可变增益放大器31在增益控制信号303的控制下，将输入的模拟信号300进行放大，放大后的信号经过模拟/数字转换器32转换为数字信号301输出，同时将数字信号301的次高数据位304(数据的最高位为符号位)送入反馈电路33得到对可变增益放大器的增益信号增益控制信号303。

在反馈电路中，在初始化或每个更新信号422有效时，查找表模块41根据输入模式参数302选择更新周期401、参考门限值402和三级阈值：第一级阈值403，第二级阈值404，第三级阈值405；门限估计模块42在每个更新周期401统计数字信号301的次高数据位304为“1”的个数，得到门限估计值423，送入门限误差模块43。

门限误差模块43为减法器，产生由参考门限值402与门限估计值423形成的门限误差值442，送入增益步阶更新模块44；增益步阶更新模块44根据门限误差值442和三级阈值403～405，产生相应的增益步阶443，送入增益计数器模块45。

增益计数器45在每个更新信号422有效时，对增益步阶443累加并编码得到编码增益控制字459，送入数字/模拟转换器46；数字/模拟转换器46将编码增益控制字459转换为增益控制信号303，送入可变增益放大器31。

查找表模块41包括：更新周期查找表、参考门限值查找表以及三级阈值查找表，分别用于根据模式参数302选取相应的更新周期401、参考门限值402以及三级阈值，三级阈值包括第一级阈值403，第二级阈值404和第三级阈值405。

本实施例中的三级自动增益控制装置提供了四种模式：更快调节模式、快速调节模式、折中调节模式以及慢速稳定调节模式，通过模式参数302的选择。

本实施例中，对模式参数302采用2位编码，其中00对应于更快调节模式，01对应于快速调节模式，10对应于折中调节模式，11对应于慢速稳定调节模式。

更新周期查找表中，包括四种更新周期预设值63、127、255以及511，分别对应于更新周期为64、128、256以及512个***时钟周期。最小的更新周期预设值63对应于更快调节模式，而最大的更新周期预设值511对应于慢速稳定调节模式，适用于较小的信噪比损失，但更新速度会受到影响。

参考门限值查找表中，包括预设的参考门限值402，参考门限值402与更新周期401之间的数值关系为：参考门限值＝更新周期×33％，即对于四种工作模式，更新周期查找表中的更新周期401预设值为63、127、255以及511，对应到参考门限值查找表中的参考门限值402的相应值为21、42、84以及169。

对于低信噪比数据，尤其是有用信号功率远小于热噪声功率的接收数据，有用信号被淹没在白噪声中。由于接收数据的统计特性服从高斯分布，在仅有白噪声干扰的情况下，当高幅值数据的比率为总数据的33％左右时，能够达到最佳信噪比损失，解调时能够完整恢复有用信号。

三级阈值查找表中，三级阈值403～405分别为距参考门限值402为2dB、1dB和0.5dB动态范围的临界值。三级阈值403～405也可以设置为其他值，例如：距离参考门限值6dB、1dB和0.5db以及其他能够满足性能要求的设置。

三级阈值可由以下公式计算得出：

设第N级增益收敛下限为x_D，收敛上限为x_U,g₁＝2dB,g₂＝1dB,g₃＝0.5dB，三级阈值分别为TH1，TH2，TH3则有

则有THN＝max(x_D,x_U)，N＝1，2，3

对于四种工作模式：

(1)更快调节模式下，即更新周期401为63、参考门限值402为21的工作模式，其第一级阈值403为5，第二级阈值404为2，第三级阈值405为1；

(2)快速调节模式下，即更新周期401为127、参考门限值402为42的工作模式，其第一级阈值403为10，第二级阈值404为5，第三级阈值405为2；

(3)折中调节模式中，即更新周期401为255、参考门限值402为84的工作模式，其第一级阈值403为20，第二级阈值404为10，第三级阈值405为5；

(4)慢速稳定工作模式中，即更新周期401为511、参考门限值402为169的工作模式，其第一级阈值403为44，第二级阈值404为20，第三级阈值405为10。

如图4所示，门限估计模块42包括计数器420和累加器421。计数器420在***时钟控制下进行减一计数，计数到零时输出更新信号422，同时自动重新载入更新周期401；累加器421在***时钟控制下对输入数据304进行累加，当更新信号422有效时输出门限估计值423，同时累加器清零重新载入数据开始下一周期统计。输入数据304是数字信号301的次高数据位，即次高数据位比特数。

如图5所示，增益步阶更新模块44包括增益级别判断440和增益步阶调整441，门限误差值442通过增益级别判断440产生增益级别信号，增益级别信号控制增益步阶调整441产生相应的增益步阶443。具体地，本实例中增益级别判断440和增益步阶调整441由一个模块内硬件实现，为一个类似于带优先级的多路选择器实现。

图6显示了增益步阶443生成的过程，步骤601对门限误差值442取绝对值运算，得到门限误差值的绝对值，然后转向步骤602，如果该绝对值大于第一级阈值403，则说明处于第一级增益调整阶段，执行步骤603对门限误差值442进行算术左移3位操作得到增益步阶，退出增益步阶调整；否则转向步骤604判断该绝对值是否大于第二级阈值404，如果成立，则说明处于第二级增益调整阶段，执行步骤605，对门限误差值442进行算术左移1位操作得到增益步阶，退出增益步阶调整；否则转向步骤606，判断该绝对值是否大于第三级阈值405，如果成立，则说明处于第三级增益调整阶段，执行步骤607，取该门限误差值442得到增益步阶，退出增益步阶调整；否则转向步骤608，增益步阶取0，增益步阶调整结束。

本实施例中右移4位在增益计数器的数据编码电路中实现。

图7示出了增益计数器模块的电路构成，增益计数器模块45包括增益步阶累加器451和数据编码器452。增益步阶443在每个更新信号422有效时进行数据累加并将累加结果进行数据编码得到更新后的增益信号。

增益步阶累加器包括加法器453和缓存器454，缓存器454缓存上一更新周期401的累加结果，在更新信号422有效时与当前增益步阶443累加，更新缓存器数据，同时数据送入数据编码器452。

数据编码器452包括补码转原码电路456，定点转换电路457和选择编码电路458。补码转原码电路456将当前缓存中的数据由补码转换为原码表示，定点转换电路457确定增益控制字455，更详细地，定点转换确定小数点的位置和可调节动态范围。小数点个数由模式参数302决定。对于更新周期401配置分别为63、127、255和511来说，对应的小数点位置位于第10、11、12、13位之前。对于大多数可变增益放大器31，调节精度0.039dB已经能够充分满足精度需求，因此本实例中保留8位小数位，即小数点位置处于第8bit和第9bit数据之间。整数部分则依据所需处理的模拟信号的动态范围进行选取，

本实施例中选取三位整数部分和一位符号位，得到13bit增益控制字455。对于此13bit的增益控制字455，可调节的增益范围为79.96～-79.96dB,调节精度为0.039dB。

选择编码电路458则根据所选的数字/模拟转换器46和可变增益放大器31类型对增益控制字455编码得到最终的编码增益控制字459。

数字/模拟转换器46将当前的编码增益控制字459转换为增益控制信号303。

本发明提供的三级自动增益控制装置以及三级自动增益控制方法，采用三级阈值，根据门限误差分为三级处理，得到不同的下一更新周期的增益步阶，从而实现增益的快速调节且稳定调节；参考门限值设置为更新周期33％，由于接收数据的统计特性服从高斯分布，在仅有白噪声干扰的情况下，当高幅值数据的比率为总数据的33％左右时，能够达到最佳信噪比损失，解调时能够完整恢复有用信号，因而适用于低信噪比数据处理，尤其适用于扩频通信***中的低信噪比数据处理；适用于2bit及以上所有模拟/数字转换器；在实际电路实现中，增益步阶值通过算术移位获得，不会造成计算精度的损失。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (2)

1.一种三级自动增益控制装置，包括：

可变增益放大器，用于根据增益控制信号调整输入模拟信号的动态范围；

模拟/数字转换器，用于将调整后的模拟信号转换为数字信号，所述模拟/数字转换器的输入与所述可变增益放大器的输出连接；

反馈电路，用于产生可变增益放大器的所述增益控制信号；

其特征在于，所述反馈电路包括：

查找表模块，用于根据模式参数，获取更新周期、参考门限值以及增益步阶更新的三级阈值，所述三级阈值包括从大到小依次排列的第一级阈值，第二级阈值和第三级阈值；

门限估计模块，用于在每个所述更新周期内统计门限估计值；

门限误差模块，用于比较所述门限估计值与所述参考门限值得到门限误差；

增益步阶更新模块，用于将所述门限误差与所述三级阈值比较，得到下一更新周期的增益步阶，所述门限误差越小，所述增益步阶越小，所述增益步阶通过算术移位获得；

增益计数器，用于对所述增益步阶累计并进行数据编码，以更新当前增益控制字；

数字/模拟转换器，用于将当前增益控制字转换为所述增益控制信号；

所述门限估计模块、所述门限误差模块、所述增益步阶更新模块、所述增益计数器以及所述数字/模拟转换器依次连接，所述门限估计模块的输入为所述模拟/数字转换器的输出数字信号的次高数据位，所述数字/模拟转换器的输出与所述可变增益放大器的一个输入连接；所述查找表模块分别与所述门限估计模块、所述门限误差模块、所述增益步阶更新模块连接；

所述参考门限值与所述更新周期之间的数值关系为：

参考门限值＝更新周期×33％；

所述第一级阈值为距离所述参考门限值2dB的临界值，所述第二级阈值为距离所述参考门限值1dB的临界值，所述第三级阈值为距离所述参考门限值0.5dB的临界值；

所述模式参数包括：更快调节模式、快速调节模式、折中调节模式以及慢速稳定调节模式；

所述门限估计模块包括门限估计计数器与累加器，所述门限估计计数器用于产生周期性更新信号；所述累加器的输入端为所述门限估计模块的输入，以在每个更新周期内统计所述门限估计值，且在所述门限估计计数器产生的周期性更新信号有效时输出所述门限估计值；

所述门限误差模块为减法器，所述减法器的第一输入端连接门限估计模块的输出端，第二输入端连接所述查找表模块的参考门限值输出端，以获得所述门限误差值；

所述增益步阶更新模块包括：增益级别判断器与增益步阶调整器，所述增益级别判断器的第一输入端连接所述门限误差模块的输出端，所述增益级别判断器的第二输入端连接所述查找表模块的三级阈值输出端，用于比较所述门限误差值与所述三级阈值，输出增益级别；所述增益步阶调整器的输入端连接所述增益级别判断器的输出端，用于根据所述增益级别输出增益步阶；所述增益步阶为增益步阶系数与门限误差值的乘积值。

2.一种如权利要求1所述的三级自动增益控制装置的三级自动增益控制方法，包括以下步骤：

(1)查找表模块根据模式参数，获取更新周期、参考门限值以及增益步阶更新的三级阈值：

(2)门限估计模块在每个更新周期内统计模拟/数字转换器输出的数字信号的门限估计值；

(3)门限误差模块比较所述门限估计值与所述参考门限值得到门限误差；

(4)增益步阶更新模块将所述门限误差与所述三级阈值比较，得到下一更新周期的增益步阶，门限误差越小，增益步阶越小；

(5)增益计数器对所述增益步阶累计并进行数据编码，更新当前增益控制字；

(6)数字/模拟转换器将当前增益控制字转换为增益控制信号；所述增益控制信号输入到可变增益放大器，以调整输入模拟信号的动态范围；

步骤(4)中增益步阶更新模块将所述门限误差与所述三级阈值比较，得到下一更新周期的增益步阶的方法包括：

(41)对门限误差取绝对值；

(42)比较所述门限误差的绝对值与所述三级阈值，当所述门限误差的绝对值大于所述第一级阈值时，增益步阶系数设置为第一增益步阶系数；当所述门限误差的绝对值小于等于所述第一级阈值且大于所述第二级阈值时，所述增益步阶系数设置为第二增益步阶系数；当所述门限误差的绝对值小于等于所述第二级阈值且大于所述第三级阈值时，所述增益步阶系数设置为第三增益步阶系数；当所述门限误差的绝对值小于等于所述第三级阈值时，所述增益步阶系数设置为0，所述第一增益步阶系数大于所述第二增益步阶系数，所述第二增益步阶系数大于所述第三增益步阶系数；

步骤(42)中第一增益步阶系数为0.5，第二增益步阶系数为0.125，第三增益步阶系数0.0625。