CN109347501B - 一种中频数字化接收机的快速自动增益控制方法 - Google Patents

一种中频数字化接收机的快速自动增益控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种中频数字化接收机的快速自动增益控制方法，首先获取信号强度后验知识表，用来判断信号强度，然后获取衰减参数后验知识表，将不同强度的信号在射频前端器件各档衰减条件下的中频输出峰值的AD值记录下来，作为衰减参数后验知识表，用来查询某强度信号峰值的AD值处于指定范围时需要射频前端器件设置的衰减档位。当信号较小时，会在第一次设置、查询后，减少射频前端器件的衰减程度进行一次设置、查询过程。但总体上能将需要设置的次数锁定在3次以内，实现接收机的快速自动增益控制。

Description

一种中频数字化接收机的快速自动增益控制方法
技术领域
本发明涉及无线通信***中的无线电监测技术领域，尤其是，涉及一种中频数字化接收机的快速自动增益控制方法。
背景技术
随着互联网的发展，无线电通信的需求量也在不断增长，对政府部门的无线电监管工作也带来了压力。而在无线电监测设备中，中频数字化的接收机使用较为广泛。而接收机为了能够适应宽范围的信号强度变化，通常都会加入自动增益控制的环节来动态调整接收机中射频前端器件的衰减档位。
常规的接收机自动增益控制过程是，不断根据射频前端输出的中频信号峰值的AD采样值来调整其衰减程度，最终使得中频信号的峰值的AD采样值落在期望的区间。对于同一个强度的信号来说，由于衰减参数和信号峰值AD值非线性相关，当信号较大或是较小时，常规自动增益控制过程会包含较多的查询、设置射频前端器件的操作，而调整衰减程度、设置射频前端器件是相对耗时较多的过程，如果在一次自动增益控制中这个过程出现次数过多，就会使得一次自动增益控制过程耗时太多，进而影响接收机对整个监测频段的扫描速度，影响接收机输出数据的时效性。因此，一种中频数字化接收机的快速自动增益控制方法就很有必要。
上述技术缺陷，值得改进。
发明内容
为了克服现有的技术缺陷，本发明提供一种中频数字化接收机的快速自动增益控制方法，该方法克服了常规中频数字化接收机自动增益控制方法速度慢的缺点。
本发明技术方案如下所述：
一种中频数字化接收机的快速自动增益控制方法，具体包括以下步骤：
(1)采集数据生成信号功率查询表：将接收机设备中射频前端器件的衰减设置为最大，用信号源向接收机输入单音信号，信号功率由20dBm至-40dBm以1dBm为步进进行变化，记录下中频输出峰值的AD采样值并与信号功率一一对应，记为信号功率查询表的第一部分；将接收机设备中射频前端器件的衰减设置为0，用信号源向接收机输入单音信号，信号功率由-40dBm至-100dBm以1dBm为步进进行变化，记录下中频输出峰值的AD采样值并与信号功率一一对应，记为信号功率查询表的第二部分，进而生成信号功率查询表；
(2)采集数据生成衰减参数查询表：将所使用AD芯片的转换结果数值均分为几个区间，针对在步骤(1)中所述的信号功率查询表中的各功率的信号，通过调节射频前端器件的衰减值使得信号峰值的AD采样值分别能落在各个区间，并将衰减参数和区间一一对应记录下来，进而生成衰减参数查询表；
(3)依据信号功率查询表确定信号功率：将接收机设备中射频前端器件的衰减设置为最大，查询中频信号峰值的AD采样值，并依据查询到的AD值在步骤(1)中所述的信号功率查询表中找到对应的信号功率值；当信号峰值的AD采样值过小时，将接收机设备中射频前端器件的衰减设置为0，查询中频信号峰值的AD采样值，并依据查询的AD值在步骤(1)中所述的信号功率查询表中找到相应的信号功率值。
(4)依据衰减参数查询表确定衰减参数：依据在步骤(3)中确定的信号强度，再根据实际期望信号峰值的AD采样值所处于的区间，确定所需要配置射频前端器件的衰减参数，这就完成了一次自动增益控制，接收机在对频段进行扫描时，每切换一次频率就会进行一次自动增益控制。
根据上述的本发明，其特征在于，在步骤(1)中，生成的信号功率查询表分为两个部分：信号强度大于-40dBm时，将接收机设备中射频前端器件的衰减设置为最大，信号功率由20dBm至-40dBm以1dBm为步进进行变化，记录下中频输出峰值的AD采样值并与信号功率一一对应；
信号强度小于-40dBm时，将接收机设备中射频前端器件的衰减设置为0，信号功率由-40dBm至-100dBm以1dBm为步进进行变化，记录下中频输出峰值的AD采样值并与信号功率一一对应。
根据上述的本发明，其特征在于，在步骤(2)中，生成的衰减参数查询表的主引索是步骤(1)中所述的信号功率查询表中所包含的所有信号功率值，即-100dBm至20dBm以1dBm为步进的功率值。
衰减参数查询表的次要引索是依据所使用AD芯片的转换值来决定的，例如14位AD芯片的转换值范围是-8192至8191，则划分10个区间是在0至8192区间内均分出10个区间(获取中频信号的峰值AD采样值都是取绝对值来进行判断)。通过调整射频前端器件的衰减参数，使得每种功率的信号转换后的峰值AD采样值能够分别落在划分的10个区间，并将衰减参数和区间一一对应记录下来。其中若衰减参数已经调整至极限值(最大、最小)也无法让AD采样落在相应区间，则将极限衰减参数记录在相应区间项中即可，其中区间数是可以任意制定的。
根据上述的本发明，其特征在于，在步骤(3)和(4)中，先使用步骤(1)中所述的信号功率查询表来确定所监测信号的近似强度，然后再使用步骤(2)中所述的衰减参数查询表来确定使得中频信号转换后的峰值AD采样值落在期望区域的射频前端衰减参数，以此实现不超过3次设置射频前端的方式完成中频数字化接收机的快速自动增益控制。
本发明是利用软件无线电信号处理技术，开发、设计的一个有广泛适应性、便于在一般无线电监测管制设备上实现的中频数字化接收机自动增益控制方法。利用关于射频前端器件的后验知识，依据提前采集好的两个查询表快速锁定射频前端器件需要设置的衰减参数，完成快速的中频数字化接收机自动增益控制过程。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：
图1是常规自动增益控制整体流程框图；
图2是本发明实施例的快速自动增益控制的实现流程图；
图3是本发明实施例的信号强度查询表格；
图4是本发明实施例的衰减参数查询表格。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和技术有益效果更加清楚明白，下面结合附图及实施方式，对本发明做进一步的详细描述和说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
图1为常规自动增益控制整体流程框图，具体实现细节描述如下：
常规自动增益控制的目的就是通过103模块的控制机制，在设备自动运行状态下，输入信号的强度在支持的范围内变化时，102模块输出的信号峰值AD采样值能够相对稳定的保持在一定区间内。常规自动增益控制实现流程就是：103模块实时检测102模块输出的AD采样值(绝对值)，并以一个较小(毫秒级)的时间片为周期不断更新记录到的最大值，当发现最大值超过设定的阈值范围时，103模块发出指令去调整101模块的衰减值来使得记录到的信号峰值AD值落在期望的范围内。由于器件的非线性特质，在信号较大或是较小时，上述查询、设置的过程需要循环几次才能使得信号峰值AD值落在期望区域。
图2为本发明实施例的快速自动增益控制的实现流程图，相对应就是图1中模块103中发挥作用的控制逻辑，结合图2具体实现细节描述如下：
步骤201：将接收机设备中射频前端器件的衰减设置为最大，即射频衰减(RF_att)设置为30，中频衰减(IF_att)设置为20，一般射频前端器件在设置完参数后会有一段调谐时间等待器件稳定才会输出有效的数据，等待完调谐时间后，清除之前信号峰值AD值保持值，跳转步骤202。
步骤202：记录一小段时间(100毫秒)内的信号峰值AD值保持值，即这一小段时间内出现的最大AD值，跳转步骤203。
步骤203：依据步骤202中记录的AD最大值进行判断，若是该值小于设置的门限即信号强度小于-40dBm则跳转步骤204，若是该值大于设置的门限，就跳转步骤205继续执行。
步骤204：将接收机设备中射频前端器件的衰减设置为0，即射频衰减(RF_att)设置为0，中频衰减(IF_att)设置为0，一般射频前端器件在设置完参数后会有一段调谐时间等待器件稳定才会输出有效的数据，等待完调谐时间后，清除之前信号峰值AD值保持值，并跳转到步骤207。
步骤205：依据步骤202中记录的AD最大值在“信号功率查询表”中查询到相应的信号功率值，然后依据信号功率值、期望AD值所处区间这两个筛选条件在“衰减参数查询表”中查找到射频前端器件应设置的衰减参数。
步骤206：按照查询到的射频前端器件的衰减值进行设置，完成自动增益控制。
步骤207：记录一小段时间(100毫秒)内的信号峰值AD值保持值，即这一小段时间内出现的最大AD值，跳转步骤208。
步骤208：依据步骤202中记录的AD最大值在“信号功率查询表”中查询到相应的信号功率值，然后依据信号功率值、期望AD值所处区间这两个筛选条件在“衰减参数查询表”中查找到射频前端器件应设置的衰减参数。
步骤209：按照查询到的射频前端器件的衰减值进行设置，完成自动增益控制。
图3为信号强度查询表格，对表格内容的说明如下：
表格分为两个部分，射频前端器件处于最大衰减状态的表格和处于最小衰减状态的表格，使用最大衰减状态是为了使得较大信号的峰值不超过AD芯片的上限；相对应的，使用最小衰减是为了使得较小的信号的峰值不低于AD芯片能测出的最小信号强度。因此，通过配合射频前端器件的设置，查询这个表就能把-100dBm至20dBm这个区间信号的强度都识别出来。
图4为衰减参数查询表格，对表格内容的说明如下：
表中主要的查询条件是信号的强度，次要的查询条件是期望信号峰值AD值所处区间，通过这两个筛选条件的组合，就能确定射频前端器件应该设置的衰减参数。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和技术有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种中频数字化接收机的快速自动增益控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采集数据生成信号功率查询表：将接收机设备中射频前端器件的衰减设置为最大，用信号源向接收机输入单音信号，信号功率由20dBm至-40dBm以1dBm为步进进行变化，记录下中频输出峰值的AD采样值并与信号功率一一对应，记为信号功率查询表的第一部分；将接收机设备中射频前端器件的衰减设置为0，用信号源向接收机输入单音信号，信号功率由-40dBm至-100dBm以1dBm为步进进行变化，记录下中频输出峰值的AD采样值并与信号功率一一对应，记为信号功率查询表的第二部分，进而生成信号功率查询表；
(2)采集数据生成衰减参数查询表：将所使用AD芯片的转换结果数值均分为几个区间，针对在步骤(1)中所述的信号功率查询表中的各功率的信号，通过调节射频前端器件的衰减值使得信号峰值的AD采样值分别能落在各个区间，并将衰减参数和区间一一对应记录下来，进而生成衰减参数查询表；
(3)依据信号功率查询表确定信号功率：将接收机设备中射频前端器件的衰减设置为最大，查询中频信号峰值的AD采样值，并依据查询到的AD值在步骤(1)中所述的信号功率查询表中找到对应的信号功率值；当信号峰值的AD采样值过小时，将接收机设备中射频前端器件的衰减设置为0，查询中频信号峰值的AD采样值，并依据查询的AD值在步骤(1)中所述的信号功率查询表中找到相应的信号功率值;
(4)依据衰减参数查询表确定衰减参数：依据在步骤(3)中确定的信号强度，再根据实际期望信号峰值的AD采样值所处于的区间，确定所需要配置射频前端器件的衰减参数，这就完成了一次自动增益控制，接收机在对频段进行扫描时，每切换一次频率就会进行一次自动增益控制。
2.根据权利要求1所述的一种中频数字化接收机的快速自动增益控制方法，其特征在于，在步骤(1)中，生成的信号功率查询表分为两个部分：
信号强度大于-40dBm时，将接收机设备中射频前端器件的衰减设置为最大，信号功率由20dBm至-40dBm以1dBm为步进进行变化，记录下中频输出峰值的AD采样值并与信号功率一一对应；
信号强度小于-40dBm时，将接收机设备中射频前端器件的衰减设置为0，信号功率由-40dBm至-100dBm以1dBm为步进进行变化，记录下中频输出峰值的AD采样值并与信号功率一一对应。
3.根据权利要求1所述的一种中频数字化接收机的快速自动增益控制方法，其特征在于，在步骤(2)中，生成的衰减参数查询表的主引索是步骤(1)中所述的信号功率查询表中所包含的所有信号功率值，即-100dBm至20dBm以1dBm为步进的功率值。
4.根据权利要求3所述的一种中频数字化接收机的快速自动增益控制方法，其特征在于，衰减参数查询表的次要引索是依据所使用AD芯片的转换值来决定的。
5.根据权利要求1所述的一种中频数字化接收机的快速自动增益控制方法，其特征在于，在步骤(3)和(4)中，先使用步骤(1)中所述的信号功率查询表来确定所监测信号的近似强度，然后再使用步骤(2)中所述的衰减参数查询表来确定使得中频信号转换后的峰值AD采样值落在期望区域的射频前端衰减参数，以此实现不超过3次设置射频前端的方式完成中频数字化接收机的快速自动增益控制。
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