CN111162809B - 无线接收机及无线设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种无线接收机及无线设备,无线接收机包括:射频前级电路和射频后级电路;射频后级电路包括增益处理电路,增益处理电路包括多个增益通道,各增益通道对应的增益不同;射频前级电路用于从射频天线接收第一射频信号,并对第一射频信号进行处理,得到第二射频信号;射频后级电路用于通过增益处理电路中的一个或者多个增益通道对第二射频信号进行处理,得到第三射频信号,以使根据第三射频信号得到的数字信号的强度满足预设条件。由于增益处理电路有多个增益通道,各增益通道对应的增益不同,针对不同强度的射频信号,可以采用不同的增益通道进行处理,增大了无线接收机能够接收并处理的射频信号的强度范围。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术,尤其涉及一种无线接收机及无线设备。
背景技术
无线接收机在射频通讯电路上有广泛的应用,目前无线接收机的射频处理方案已经非常成熟,但是随着应用场景的增多,对不同场景下的信号质量的要求越来越高。这样,无线接收机需要在不同的场景中接收并处理各种强度的射频信号。
无线接收机通常包括射频前级电路和射频后级电路。现有技术中,为了使得无线接收机能够接收并处理较低强度的射频信号,通常会在射频前级电路中增加低噪放,通过低噪放对射频信号进行增益放大处理。
然而,上述现有技术中的无线接收机能够接收并处理的射频信号的强度范围依然受限,使得无线接收机无法应用于各种不同的场景中。
发明内容
本发明提供一种无线接收机及无线设备,用以解决现有技术中的无线接收机能够接收并处理的射频信号的强度范围受限,使得无线接收机无法应用于各种不同的场景中的问题。
第一方面,本发明实施例提供一种无线接收机,包括:
射频前级电路和射频后级电路;
所述射频后级电路包括增益处理电路,所述增益处理电路包括多个增益通道,各所述增益通道对应的增益不同;
所述射频前级电路用于从射频天线接收第一射频信号,并对所述第一射频信号进行处理,得到第二射频信号;所述射频后级电路用于通过所述增益处理电路中的一个或者多个所述增益通道对所述第二射频信号进行处理,得到第三射频信号,以使根据所述第三射频信号得到的数字信号的强度满足预设条件。
可选地,每个所述增益通道包括级联设置的多个第一低噪声放大器,每个所述第一低噪声放大器包括三种工作状态:直通态、放大态、衰减态。
可选地,所述射频前级电路包括第二低噪声放大器,所述第二低噪声放大器包括三种工作状态:直通态、放大态、衰减态。
可选地,所述射频后级电路还包括:增益控制电路和串行总线接口SSBI控制器,所述SSBI控制器分别与所述增益控制电路和所述增益处理电路、所述第二低噪声放大器连接;
所述增益控制电路用于根据所述增益处理电路输出的所述第三射频信号对应的数字信号的强度,确定所述第二低噪声放大器的目标工作状态,并通过SSBI控制器控制所述第二低噪声放大器工作在所述目标工作状态。
可选地,所述增益控制电路还用于根据所述数字信号的强度确定所述增益处理电路的目标增益通道,根据所述目标增益通道的***增益以及所述第二低噪声放大器的目标工作状态对应的增益,确定所述目标增益通道中的各所述第一低噪声放大器各自对应的目标工作状态,并控制各所述第一低噪声放大器工作在各自对应的目标工作状态下。
可选地,所述射频后级电路还包括:模数转换器A/D和数字可变增益放大器DVGA,所述增益处理电路、所述A/D、所述DVGA以及所述增益控制电路依次连接;
所述A/D用于对所述增益处理电路输出的所述第三射频信号进行模数转换,得到所述第三射频信号对应的数字信号;
所述DVGA用于向所述增益控制电路输出所述数字信号的强度;
所述DVGA还用于对所述数字信号进行增益放大,以使经过所述增益放大的数字信号的强度满足所述预设条件。
可选地,所述增益处理电路和所述A/D之间还设置有混频器,所述混频器用于改变所述增益处理电路输出的所述第三射频信号的频率。
可选地,所述射频前级电路还包括:第一滤波器,所述第一滤波器设置在所述第二低噪声放大器的输入端;
所述第一滤波器用于对从所述射频天线接收的所述第一射频信号进行滤波处理。
可选地,所述射频前级电路还包括:第二滤波器,所述第二滤波器设置在所述第二低噪声放大器的输出端;
所述第二滤波器用于对所述第二低噪声放大器输出的所述第二射频信号进行滤波处理。
第二方面,本发明实施例提供一种无线设备,包括射频天线和如第一方面所述的无线接收机;
其中,所述射频前级电路与所述射频天线连接。
本发明实施例提供一种无线接收机包括:射频前级电路和射频后级电路;所述射频后级电路包括增益处理电路,所述增益处理电路包括多个增益通道,各所述增益通道对应的增益不同;所述射频前级电路用于从射频天线接收第一射频信号,并对所述第一射频信号进行处理,得到第二射频信号;所述射频后级电路用于通过所述增益处理电路中的一个或者多个所述增益通道对所述第二射频信号进行处理,得到第三射频信号,以使根据所述第三射频信号得到的数字信号的强度满足预设条件。由于射频后级电路包括的增益处理电路有多个增益通道,每一个增益通道对应不同的增益,使得无线接收机在接收到不同信号强度的信号时,可以选择不同的增益通道,以使所述第三信号对应的数字信号的强度满足预设条件,从而使得无线接收机可以接收不同信号强度的信号,增大了无线接收机能够接收并处理的射频信号的强度范围,使得无线接收机能应用于各种不同的场景中。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种无线接收机的结构示意图;
图2A为本发明实施例提供的一种低噪声放大器的结构示意图;
图2B为本发明实施例提供的另一种低噪声放大器的结构示意图;
图2C为本发明实施例提供的又一种低噪声放大器的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的另一种无线接收机的结构示意图;
图4为本发明实施例提供的又一种无线接收机的结构示意图;
图5为本发明实施例提供的再一种无线接收机的结构示意图;
图6为本发明实施例提供的又一种无线接收机的结构示意图;
图7为本发明实施例提供的四级低噪声放大器增益切换示意图;
图8A为本发明实施例提供的一种增益匹配逻辑示意图;
图8B为本发明实施例提供的另一种增益匹配逻辑示意图;
图8C为本发明实施例提供的又一种增益匹配逻辑示意图
图9A为本发明实施例提供的一种有限状态机状态控制切换图;
图9B为本发明实施例提供的另一种有限状态机状态控制切换图;
图10为本发明实施例提供的一种无线设备结构示意图;
图11为本发明实施例提供的另一种无线设备结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合,对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
图1为本发明实施例提供的一种无线接收机的结构示意图,如图1所示,本实施例的无线接收机包括:射频前级电路和射频后级电路。
其中,射频后级电路包括增益处理电路,增益处理电路包括多个增益通道,各增益通道对应的增益不同。射频前级电路用于从射频天线接收第一射频信号,并对第一射频信号进行处理,得到第二射频信号;射频后级电路用于通过增益处理电路中的一个或者多个增益通道对第二射频信号进行处理,得到第三射频信号,以使根据第三射频信号得到的数字信号的强度满足预设条件。
本实施例中,射频前级电路是指位于射频收发信机(本实施例中也可以称为射频后级电路)和射频天线之间的电路。射频前级电路用于对从射频天线接收到的第一射频信号进行处理,并将得到的第二射频信号传输给射频收发信机,以使射频收发信机对第二射频信号进行后续的处理。
其中,射频前级电路可以包括:滤波器、低噪声放大器(Low Noise Amplifier,LNA)等。其中,滤波器用于滤除带外噪声或***噪声。低噪声放大器也可以称为低噪放,是对接收信号的一种线性放大的射频器件,其核心的指标是工作频段、噪声系数(NoiseFigure,简称NF)、增益和最大输入功率(这个是为了防止低噪放再大信号饱和,导致接收信号失真)。低噪声放大器用于对从射频天线接收到的第一射频信号进行增益处理。图2A和图2B为两种可能的低噪声放大器的结构示意图。如图2A所示,是一种不带直通功能的低噪声放大器,由一个使能端控制低噪声放大器处于工作状态或者关闭状态;如图2B所示,是一种带直通(bypass)功能的低噪声放大器,在芯片内部集成了一个开关通道,通过控制端来控制低噪声放大器处于信号放大工作状态还是处于信号直通工作状态。需要说明的是,图2A和图2B仅为两种可能的低噪放的结构示意,实际应用中还可以采用其他的结构,如图2C所示,本实施例对此不作限定。
射频后级电路是指位于射频前级电路和基带***之间的电路。射频后级电路可以为射频收发信机对应的电路。射频后级电路用于对从射频前级电路接收到的第二射频信号进行处理,得到第三射频信号。其中,上述处理过程可以包括增益放大处理、混频处理等,使得得到的第三射频信号对应的数字信号的强度满足预设条件。预设条件可以是指数字信号的强度达到接收机中频信号的强度范围,即信号强度浮动在一定范围之间,避免出现信号紊乱。
如图1所示,射频后级电路包括多个增益通道,各增益通道对应的增益不同。示例性的,当包括两个增益通道时,两个增益通道可以分别为高增益通道和低增益通道,高增益通道对应的增益大于低增益通道对应的增益。当包括三个增益通道时,三个增益通道可以分别为高增益通道、中增益通道和低增益通道,高增益通道对应的增益大于中增益通道对应的增益,中增益通道对应的增益大于低增益通道对应的增益。当然,还可以包括更多数量的增益通道,本实施例对于增益通道的数量不作限定。
能够理解,当无线接收机应用于不同的场景时,或者即使是应用于同一场景时,在不同时刻无线接收机的射频天线接收到的第一射频信号的强度不同。本实施例中,当射频前级电路从射频天线接收到第一射频信号之后,射频前级电路先对第一射频信号进行处理,得到第二射频信号。然后,射频后级电路可以根据第二射频信号选择采用增益处理电路中的不同的增益通道对第二射频信号进行处理。例如:当第二射频信号的强度较低时,可以采用高增益通道对第二射频信号进行处理,当第二射频信号的强度较高时,可以采用低增益通道对第二射频信号进行处理。这样,通过根据第二射频信号的强度采用不同的增益通道进行处理,能够保证得到的第三射频信号的强度在一定范围内,从而使得第三射频信号对应的数字信号的强度满足接收机中频信号的强度范围。
其中,射频后级电路对第二射频信号进行处理时,可以选择其中的一个增益通道,也可以选择其中的多个增益通道,本实施例对此不作限定。
本实施例中,无线接收机包括:射频前级电路和射频后级电路;射频后级电路包括增益处理电路,增益处理电路包括多个增益通道,各增益通道对应的增益不同;射频前级电路用于从射频天线接收第一射频信号,并对第一射频信号进行处理,得到第二射频信号;射频后级电路用于通过增益处理电路中的一个或者多个增益通道对第二射频信号进行处理,得到第三射频信号,以使根据第三射频信号得到的数字信号的强度满足预设条件。由于射频后级电路中的增益处理电路包括多个增益通道,各增益通道对应的增益不同,射频后级电路可以根据第二射频信号的强度选择采用增益处理电路中的不同的增益通道对第二射频信号进行处理,这样能够保证得到的第三射频信号的强度在一定范围内,从而使得第三射频信号对应的数字信号的强度满足预设条件,从而无线接收机能够接收并处理不同信号强度的射频信号,使得无线接收机可以应用于各种不同的场景中。
图3为本发明实施例提供的另一种无线接收机的结构示意图。在图1所示实施例的基础上,本实施例对于增益通道和射频前级电路的可能的结构进行详细说明。
无线接收机包括:射频前级电路和射频后级电路。
其中,射频后级电路包括增益处理电路,增益处理电路包括多个增益通道,各增益通道对应的增益不同;如图3所示,每个增益通道包括级联设置的多个第一低噪声放大器,每个第一低噪声放大器包括三种工作状态:直通态、放大态、衰减态。
本实施例中,对于每个增益通道中的第一低噪声放大器的数量不作限定。图3中以四级为例进行示意。如图3所示,每个增益通道包括级联设置的四个第一低噪声放大器,每个第一低噪声放大器包括三种工作状态:直通态、放大态、衰减态。示例性的,每个增益通道可以由四个第一低噪声放大器级联组成。有些场景中,每个增益通道还可以采用八个第一低噪声放大器进行级联。能够理解,由四个低噪声放大器级联组成的增益通道处理的信号强度范围相对与由八个低噪声放大器级联组成的增益通道处理的信号强度范围小,增益通道里包括的第一低噪声放大器个数越多,处理的信号强度的范围越广。当然,还可以包括更多数量的第一低噪声放大器,本实施例对于第一低噪声放大器级联的个数不做限定。
能够理解,当无线接收机应用于不同的场景时,或者即使是应用于同一场景时,在不同时刻无线接收机的射频天线接收到的第一射频信号的强度不同。本实施例中,当射频前级电路从射频天线接收到第一射频信号之后,射频前级电路里的第二低噪声放大器先对第一射频信号进行处理,得到第二射频信号。然后,射频后级电路可以根据第二射频信号选择不同的增益通道,同时使得第一低噪声放大器处于不同的工作状态。例如:当第二射频信号的强度较低时,可以采用高增益通道,使高增益通道里级联的第一低噪声放大器中的一个或者多个处于放大态来处理第二射频信号,当第二射频信号的强度较高时,可以采用低增益通道,使低增益通道里级联的第一低噪声放大器中的一个或者多个处于衰减态来处理第二射频信号,当第二射频信号的强度适中时,可以选择高低增益通道里的任一增益通道,使增益通道里级联的第一低噪声放大器都处于直通态来处理第二射频信号。这样可以根据第二射频信号的强度采用不同的增益通道和不同工作状态的第一低噪声放大器进行处理。这样,通过根据第二射频信号的强度采用不同的增益通道及不同工作状态的第一低噪声放大器进行处理,能够保证得到的第三射频信号的强度在一定范围内,从而使得第三射频信号对应的数字信号的强度满足预设条件。
其中,射频后级电路对第二射频信号进行处理时,可以选择其中的一个增益通道,也可以选择其中的多个增益通道,本实施例对此不作限定。
本实施例中,由于每个增益通道包括级联设置的多个第一低噪声放大器,每个第一低噪声放大器包括三种工作状态:直通态、放大态、衰减态,那么就可以通过根据第二射频信号的强度采用不同的增益通道及不同工作状态的第一低噪声放大器进行处理,能够保证得到的第三射频信号的强度在一定范围内,从而使得第三射频信号对应的数字信号的强度满足预设条件,即使射频后级电路既可以处理弱信号,又可以处理强信号,增大了射频后级电路能够接收并处理射频信号的强度范围,从而增大无线接收机能够接收并处理的射频信号的强度范围,使得无线接收机可以应用于各种不同的场景中。
可选的,射频前级电路包括第二低噪声放大器,第二低噪声放大器包括三种工作状态:直通态、放大态、衰减态。
本实施例中,如图3所示,射频前级电路包括第二低噪声放大器。射频前级电路从射频天线接收到第一射频信号后,通过第二低噪声放大器对第一射频信号进行处理,得到第二射频信号。其中,第二低噪声放大器对第一射频信号进行处理时,可以进行信号直通处理、信号放大处理或信号衰减处理。示例性的,可以通过在第二低噪声放大器中集成控制模块,通过控制模块控制第二低噪声放大器是工作在直通态还是放大态还是衰减态。
能够理解,当无线接收机应用于不同的场景时,或者即使是应用于同一场景时,在不同时刻无线接收机的射频天线接收到的第一射频信号的强度不同。本实施例中,当射频前级电路从射频天线接收到第一射频信号之后,可以根据第一射频信号的强度选择第二低噪声放大器的工作状态。例如,当第一射频信号的强度较弱时,可以使第二低噪声放大器的工作状态处于放大态以得到第二射频信号,当第一射频信号的强度较强时,可以使第二低噪声放大器的工作状态处于衰减态以得到第二射频信号,当第一射频信号的强度中等时,可以使第二低噪声放大器的工作状态处于直通态态以得到第二射频信号。这样,通过根据第一射频信号的强度采用不同工作状态第二低噪声放大器进行处理,能够保证第二射频信号经过处理后得到第三射频信号的强度范围在一定范围内,从而使得第三射频信号对应的数字信号的强度满足预设条件。
本实施例中,由于射频前级电路还包括了第二低噪声放大器,第二低噪声放大器包括直通态、放大态、衰减态三种工作状态,那么就可以根据第一射频信号使得第二低噪声放大器处于不同的工作状态进行处理得到第二射频信号,增强射频前级电路的比较优良的接收性能,同时这样射频前级电路既可以处理弱信号,又可以处理强信号,增大了射频前级电路能够接收并处理射频信号的强度范围,从而增大无线接收机能够接收并处理的射频信号的强度范围,使得无线接收机可以应用于各种不同的场景中。
图4为本发明实施例提供的又一种无线接收机的结构示意图,在图3所示实施例的基础上,本实施例对于射频后级电路和射频前级电路的可能的结构进行详细说明。
无线接收机包括射频前级电路和射频后级电路。射频后级电路除了包括增益处理电路,还包括模数转换器(analog to digital converter,简称A/D转换器)和数字可变增益放大器(Digital Variable Gain Amplifier,简称DVGA),增益处理电路、A/D转换器、DVGA以及增益控制电路依次连接。
其中,A/D转换器用于对增益处理电路输出的第三射频信号进行模数转换,得到第三射频信号对应的数字信号;DVGA用于向增益控制电路输出数字信号的强度;DVGA还用于对数字信号进行增益放大,以使经过增益放大的数字信号的强度满足预设条件。
本实施例中,射频后级电路中的增益处理电路、A/D转换器、DVGA以及增益控制电路依次连接。其中,射频后级电路中的A/D转换器接收增益处理电路处理后的第三射频信号进行模拟信号转换为数字信号的处理,得到第三射频信号对应的数字信号,DVGA接收该数字信号进行进一步地增益放大处理,以使经过增益放大的数字信号的强度满足预设条件,并向增益控制电路输出数字信号的强度。
可选地,上述增益处理电路和A/D转换器之间还设置有混频器。
其中,混频器用于改变增益处理电路输出的第三射频信号的频率。
本实施例中,射频后级电路中的增益处理电路、混频器、A/D转换器、DVGA以及增益控制电路依次连接。其中,射频后级电路中的A/D转换器接收增益处理电路处理后的第三射频信号进行模拟信号转换为数字信号的处理,得到第三射频信号对应的数字信号,混频器对该数字信号进行变频处理得到中频数字信号,DVGA接收该中频数字信号进行进一步地增益放大处理,以使经过增益放大的数字信号的强度满足预设条件,并向增益控制电路输出数字信号的强度。
可选地,射频前级电路还包括:第一滤波器,第一滤波器设置在第二低噪声放大器的输入端。
其中,第一滤波器用于对从射频天线接收的第一射频信号进行滤波处理。
本实施例中,射频前级电路中的第一滤波器、第二低噪声放大器依次连接。其中,射频前级电路的第一滤波器对从射频天线接收的第一射频信号进行滤除带外噪声的处理,滤除带外噪声的第一射频信号经过第二低噪声放大器的增益处理后得到第二射频信号。其中,第二低噪声放大器对第一射频信号进行处理时,可以进行信号直通处理、信号放大处理或信号衰减处理。
可选地,射频前级电路还包括:第二滤波器,第二滤波器设置在第二低噪声放大器的输出端。
其中,第二滤波器用于对第二低噪声放大器输出的第二射频信号进行滤波处理。
本实施例中,射频前级电路中的第一滤波器、第二低噪声放大器、第二滤波器依次连接。其中,射频前级电路的第一滤波器对从射频天线接收的第一射频信号进行滤除带外噪声的处理,滤除带外噪声的第一射频信号经过第二低噪声放大器的增益处理后得到第二射频信号,第二射频信号经过第二滤波器滤除***噪声的处理后输入到射频后级电路中。
本实施例中,射频前级电路包括第一滤波器、第二低噪声放大器、第二低噪声放大器,其中,第一滤波器、第二低噪声放大器、第二低噪声放大器依次连接;射频后级电路包括增益处理电路、混频器、A/D转换器、DVGA以及增益控制电路,其中,增益处理电路、混频器、A/D转换器、DVGA以及增益控制电路依次连接,射频前级电路的第一滤波器用于对从射频天线接收的第一射频信号进行滤除带外噪声,滤除带外噪声的第一射频信号经过第二低噪声放大器的增益处理后得到第二射频信号,第二射频信号再经过第二滤波器进行滤除***噪声的处理后输入到射频后级电路增益处理电路中,射频后级电路的增益处理电路用于对第二射频信号进行处理得到第三射频信号,将得到的第三射频信号经过混频器的变频、A/D转换器的模拟信号转换为数字信号后得到第三射频信号对应的数字信号,再经过DVGA进行增益放大处理后向增益控制电路输出数字信号,以使经过增益放大的数字信号的强度满足预设条件,并将此满足预设条件的数字信号发送给增益控制电路以得到数字信号的强度。这样,经过上述处理后的数字信号强度一定(保持在一定的范围内),实现优良的接收射频信号的处理。
图5为本发明实施例提供的再一种无线接收机的结构示意图,在图4所示实施例的基础上,本实施例对射频后级电路可能的结构进行详细说明。
射频后级电路还包括:增益控制电路和串行总线接口(Single-Wire Serial BusInterface,简称SSBI)控制器。
其中,SSBI控制器分别与增益控制电路和第二低噪声放大器连接。增益控制电路用于根据增益处理电路输出的第三射频信号对应的数字信号的强度,确定第二低噪声放大器的目标工作状态,并通过SSBI控制器控制第二低噪声放大器工作在目标工作状态。
一种可能的实现方式,如图6所示,增益控制电路里包括:接收信号估计模块、增益有限状态机、射频NV参数、以及自动控制补偿控制模块。其中,接收信号估计模块根据增益处理电路输出的第三射频信号对应的数字信号的强度确定出对应的RSSI值,增益有限状态机根据增益处理电路输出的第三射频信号对应的数字信号的强度该对应的RSSI值,确定第二低噪声放大器的目标工作状态,并通过状态字控制SSBI控制器,使SSBI控制器根据控制字控制第二低噪声放大器工作在当前RSSI值对应的工作状态,即目标工作状态(直通态或放大态或衰减态)。示例性的,RSSI<-100dBm,则第二低噪声放大器处于放大态。
其中,射频NV参数是用于控制射频功率或者射频接收信号强度等相关射频非遗失性参数,即non-volatile memory,包括由目标增益通道的当前***增益以及第二低噪声放大器的目标工作状态对应的当前增益相加得出的当前RSSI对应的目标增益通道的***增益。
可选地,增益控制电路还用于根据数字信号的强度确定增益处理电路的目标增益通道,根据目标增益通道的***增益以及第二低噪声放大器的目标工作状态对应的增益,确定目标增益通道中的各第一低噪声放大器各自对应的目标工作状态,并控制各第一低噪声放大器工作在各自对应的目标工作状态下。
一种可能的实现方式,增益控制电路中的接收信号估计模块根据增益处理电路输出的第三射频信号对应的数字信号的强度确定出对应的RSSI值,增益有限状态机还根据该数字信号的强度对应的RSSI值确定增益处理电路的目标增益通道。示例性的,增益有限状态机根据表1或者表2中的RSSI值与目标增益通道的对应关系来确定增益处理电路的目标增益通道。确定了目标增益通道后,根据图7所示的四级低噪声放大器增益切换示意图确定出目标增益通道中的各第一低噪声放大器各自对应的目标工作状态,并控制调用射频NV参数使各第一低噪声放大器工作在各自对应的工作状态下。同时控制补偿控制模块控制DVGA对数字信号进行增益补偿,从而完成***增益的自动控制。
对于上述实施例中目标增益通道的选择和第一、第二低噪声放大器的目标工作状态的确定,通过以下示例说明。
例如,针对一种信号强度的场景,如表1中的信号场景,同时使能高增益通道和低增益通道。表1为不同的信号场景对应的目标增益通道和第二低噪声放大器的映射关系。如表1所示,根据这张表***就可以进行增益自适应调整,即根据实时监控到的信号强度状态,进行实时的对第一低噪放和第二低噪放的状态控制和切换,表中信号场景的RSSI的具体值是可根据实际***的工作状态进行调整的。例如:RSSI<-100dBm,根据表1就可以知道第二低噪声放大器的工作状态为增益态,目标增益通道为高增益通道。再根据图7所示的四级低噪放增益切换示意图确定出目标增益通道中的各第一低噪声放大器各自对应的目标工作状态,并控制调用射频NV参数使各第一低噪声放大器工作在各自对应的工作状态下,完成***增益的自动控制。例如RSSI从小于-100dBm逐渐增大到-75dBm,目标增益通道的各第一低噪声放大器的工作状态由四级放大态切换到三级放大态。
表1
针对另一种信号强度的场景,如表2中所示的信号场景,只使能高增益通道或低增益通道中的一个增益通道。表2为另一不同的信号场景对应的目标增益通道和第二低噪声放大器的映射关系。如表2所示,根据这张表***就可以进行增益自适应调整,表中信号场景的RSSI的具体值是可根据实际***的工作状态进行调整的。例如:RSSI<-85dBm,根据表2就可以知道第二低噪声放大器的工作状态为增益态,目标增益通道可以为高增益通道或低增益通道中的任一通道。再根据图7所示的四级低噪放增益切换示意图确定出目标增益通道中的各第一低噪声放大器各自对应的目标工作状态,并控制调用射频NV参数使各第一低噪声放大器工作在各自对应的工作状态下,完成***增益的自动控制。例如RSSI从小于-85dBm逐渐增大到-75dBm,目标增益通道的各第一低噪声放大器的工作状态由四级增益态切换到三级增益态。
表2
进一步地,目标增益通道的选择及射频NV参数里包括的目标增益通道的增益值的计算过程通过以下示例详细说明。
为了保证整个***增益切换的平滑度,一种行之有效的方法就是调整第二低噪声放大器和目标增益通道的增益,保证***的总增益和目标增益通道的增益相匹配,可以允许有一部分的误差,其中g表示增益误差,一般来讲g=5dB,也就是增益误差在5dB范围内不会对整个接收信号处理带来较大的影响,即将目标增益通道的***增益以及第二低噪声放大器的目标工作状态对应的增益相加,计算出当前RSSI对应的目标增益通道的***增益,将计算出的当前RSSI对应的目标增益通道的***增益存储到射频NV参数里,以供增益自适应调节的时候直接调用。
图8A为本发明实施例提供的一种增益匹配逻辑示意图;图8B为本发明实施例提供的另一种增益匹配逻辑示意图;图8C为本发明实施例提供的又一种增益匹配示意逻辑示意图;图9A为本发明实施例提供的一种有限状态机状态控制切换图;图9B为本发明实施例提供的另一种有限状态机状态控制切换图。
一种可能实现的方式:目标增益通道为低增益通道,如图8A所示,或者,目标增益通道为高增益通道,如图8B所示。这种两种情况下,***的总增益公式如下公式1或者公式2。
低增益通道增益:
GSLi’=∑ai*ALi+bi*KLi+ci*GLi=GSLi±g≈GSLi (公式1)
其中,i表示的是第i级第一低噪声放大器,取值可以为1,2,3或4。ai,bi,ci表示的是第i级的状态,取值可以为0,1,0表示第一低噪声放大器的工作状态处于直通态,1表示第一低噪声放大器的工作状态处于放大态或者衰减态。ALi表示低增益通道里第i级第一低噪声放大器处于衰减态时的增益值,KLi表示低增益通道里第i级第一低噪声放大器处于直通态时的增益值,GLi表示低增益通道里第i级第一低噪声放大器处于放大态时的增益值。g为***的增益误差默认是5。
高增益通道增益:
GSHi’=∑ai*AHi+bi*KHi+ci*GHi=GSHi±g≈GSLi (公式2)
其中,i表示的是第i级第一低噪声放大器,取值可以为1,2,3或4。ai,bi,ci表示的是第i级的状态,取值可以为0,1,0表示第一低噪声放大器的工作状态处于直通态,1表示第一低噪声放大器的工作状态处于放大态或者衰减态。AHi表示高增益通道里第i级第一低噪声放大器处于衰减态时的增益值,KHi表示高增益通道里第i级第一低噪声放大器处于直通态时的增益值,GHi表示高增益通道里第i级第一低噪声放大器处于放大态时的增益值。g为***的增益误差默认是5。
例如,表3为本发明实施例提供的八级增益等级切换的映射表。由表3可以看出目标增益通道为高增益通道,也就是通过增益自适应调整使得目标增益通道切换到高增益通道,并且使得每个第一低噪放的增益等级为:GH1,GH2,GH4,GH5,GH6,GH7,GH6,GH6。同时根据表3可看出,第二低噪声放大器的增益等级为:G2,G2,G2,G2,G2,G2,G1,G0。各第二低噪声放大器的工作状态为state0:衰减态,衰减-4dB;state1:直通态,衰减0dB;state2:增益态,增益13dB。
表3
第二低噪声放大器在前六级都是处于放大模式,第七级处于直通模式,第八级处于衰减模式。这样在弱信号到较强信号的场景下第二低噪声放大器一直处于放大状态,根据噪声系数的级联理论,整个***工作的噪声系数最小,接收的灵敏度优良;在较强的信号场景下,第二低噪声放大器处于直通模式,保证了接收机在强信号输入下接收机不会饱和;在极强的信号场景下,第二低噪声放大器放处于衰减模式,提高了接收机的最大动态范围。
通过第二低噪声放大器的增益状态和高增益通道的增益状态的组合,实现最终的增益的库,只要服从增益根据信号强弱,从低到高线性增加,同时重新组合的***增益和扩展之后的***增益的增益误差保持在gdB范围之内,就可以实现图9A的状态切换。
另一种可能的实现方式:如图8C所示,目标增益通道为高增益通道和低增益通道,这种情况下,***的增益公式如下公式3。
GSi’=∑(ai*ALi+bi*KLi+ci*GLi)+∑(si*AHi+ti*KHi+ri*GHi)=GSi±g≈GSi
(公式3)
其中,i表示的是第i级第一低噪声放大器,取值可以为1,2,3或4。ai,bi,ci,si,ti,ri表示的是第i级的状态,取值可以为0,1,0表示第一低噪声放大器的工作状态处于直通态,1表示第一低噪声放大器的工作状态处于放大态或者衰减态。ALi表示低增益通道里第i级第一低噪声放大器处于衰减态时的增益值,KLi表示低增益通道里第i级第一低噪声放大器处于直通态时的增益值,GLi表示低增益通道里第i级第一低噪声放大器处于放大态时的增益值;AHi表示高增益通道里第i级第一低噪声放大器处于衰减态时的增益值,KHi表示高增益通道里第i级第一低噪声放大器处于直通态时的增益值,GHi表示高增益通道里第i级第一低噪声放大器处于放大态时的增益值。g为***的增益误差默认是5。
例如,表4为本发明实施例提供的另一种八级增益等级切换的映射表。由表4可以看出目标增益通道为高增益通道和低增益通道,也就是增益自适应调整使得目标增益通道切换到高增益通道和低增益通道,各第二低噪声放大器的增益态为state0:衰减态,衰减-4dB;state1:直通态,衰减0dB;state2:增益态,增益13dB。
表4
通过第二低噪声放大器的增益状态和高、低增益通道的增益状态的组合,实现最终的增益的库,只要服从增益根据信号强弱,从低到高线性增加,同时重新组合的***增益和扩展之后的***增益的增益误差保持在gdB范围之内,就可以实现图9B的状态切换。
本实施例中,无线接收机包括射频前级电路和射频后级电路。射频前级电路包括第一滤波器、第二低噪声放大器、第二低噪声放大器,其中,第一滤波器、第二低噪声放大器、第二低噪声放大器依次连接;射频后级电路包括增益处理电路、混频器、A/D转换器、DVGA以及增益控制电路,其中,增益处理电路、混频器、A/D转换器、DVGA以及增益控制电路依次连接。增益控制电路中的接收信号估计模块对数字信号的强度进行评估得到RSSI值,控制增益有限状态机根据RSSI值确定出第二低噪声放大器的目标工作状态,并通过状态字控制SSBI控制器,SSBI控制器根据控制字控制第二低噪声放大器工作在当前数字信号强度对应的工作状态,即目标工作状态(直通态或放大态或衰减态)。增益有限状态机还根据RSSI值确定增益处理电路的目标增益通道,通过控制调用射频NV参数控制增益处理电路处于目标增益通道,并使各第一低噪声放大器处于目标工作状态(直通态或放大态或衰减态),使得无线接收机可以根据数字信号的强度不断地自动调整***的增益控制,从而实现无线接收机增益自动控制的整个流程,并且使得无线接收机能够接收并处理不同信号强度的射频信号,使得无线接收机可以应用于各种不同的场景中。
图10为本发明实施例提供的一种无线设备,如图10所示,无线设备包括射频天线和如上述任一实施例的无线接收机。
其中,射频前级电路与射频天线连接,射频后级电路可以设置在射频芯片上,也可以不设置在射频芯片上,本申请的实施例中对此不做限定。
需要说明的是,本实施例的无线设备可以为具有射频接收功能的任意无线设备,图10中仅以手机为例进行示意。
本实施例中,一种可能的结构示意图如图11所示,射频前级电路中包括第一滤波器,第二低噪声放大器,第二滤波器,第一滤波器设置在第二低噪声放大器的输入端(靠近射频天线的一侧),第二滤波器设置在第二低噪声放大器的输出端,第二滤波器的输出端与射频后级电路的输入端连接(第二滤波器可以设置在靠近射频后级电路的位置)。
无线接收机在不同的无线通信类产品中都会有用到,根据应用产品的不同,本实施例的无线接收机可以通过自动增益控制满足不同场景的需求。
下面举例如下:
场景1:射频后级电路非常靠近天线端(比如小于15mm)时,可以通过增益控制电路的控制,使得第二低噪声放大器处于直通状态,射频后级电路选用最低增益的通道即可满足需求。
场景2:射频后级电路和天线之间存在一些距离(比如20-40mm)时,可以通过增益控制电路的控制,使得第二低噪声放大器处于直通状态,射频后级电路选用最高增益通道即可满足需求。
场景3:射频后级电路和天线之间的存在较远的距离(比如50-60mm)时,可以通过增益控制电路的控制,使得第二低噪声放大器处于放大状态,射频后级电路选用低增益通道,通过增益的重新映射,即可满足需求。
场景4:射频后级电路和天线之间的存在很远的距离(比如大于70mm)时,可以通过增益控制电路的控制,使得第二低噪声放大器处于放大状态,射频后级电路选用高增益通道,通过增益的重新映射,即可满足需求。
上述场景1至场景4仅为几种可能的场景示意,实际应用中还可以存在其他的更多的场景,本发明实施例对此不做限定。
本实施例中,无线设备用来实现上述任一实施例的增益自动控制流程,根据射频天线接收的信号强度自动调整射频前级电路和射频后级电路的增益,确保无线设备能根据实际应用的场景进行自适应的状态切换,即弱信号下优良的接收灵敏度,强信号下的无线设备不容易进入饱和区,最终实现无线设备能够接收并处理更广范围的信号,适用于各种不同的场景。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种无线接收机,其特征在于,包括:射频前级电路和射频后级电路;
所述射频后级电路包括增益处理电路,所述增益处理电路包括多个增益通道,各所述增益通道对应的增益不同;
所述射频前级电路用于从射频天线接收第一射频信号,并对所述第一射频信号进行处理,得到第二射频信号;所述射频后级电路用于通过所述增益处理电路中的一个或者多个所述增益通道对所述第二射频信号进行处理,得到第三射频信号,以使根据所述第三射频信号得到的数字信号的强度满足预设条件;
每个所述增益通道包括级联设置的多个第一低噪声放大器,每个所述第一低噪声放大器包括三种工作状态:直通态、放大态、衰减态;
每个所述增益通道包括的所述第一低噪声放大器的数目相同。
2.根据权利要求1所述的无线接收机,其特征在于,所述射频前级电路包括第二低噪声放大器,所述第二低噪声放大器包括三种工作状态:直通态、放大态、衰减态。
3.根据权利要求2所述的无线接收机,其特征在于,所述射频后级电路还包括:增益控制电路和串行总线接口SSBI控制器,所述SSBI控制器分别与所述增益控制电路和所述增益处理电路、所述第二低噪声放大器连接;
所述增益控制电路用于根据所述增益处理电路输出的所述第三射频信号对应的数字信号的强度,确定所述第二低噪声放大器的目标工作状态,并通过SSBI控制器控制所述第二低噪声放大器工作在所述目标工作状态。
4.根据权利要求3所述的无线接收机,其特征在于,
所述增益控制电路还用于根据所述数字信号的强度确定所述增益处理电路的目标增益通道,根据所述目标增益通道的***增益以及所述第二低噪声放大器的目标工作状态对应的增益,确定所述目标增益通道中的各所述第一低噪声放大器各自对应的目标工作状态,并控制各所述第一低噪声放大器工作在各自对应的目标工作状态下。
5.根据权利要求4所述的无线接收机,其特征在于,所述射频后级电路还包括:模数转换器A/D和数字可变增益放大器DVGA,所述增益处理电路、所述A/D、所述DVGA以及所述增益控制电路依次连接;
所述A/D用于对所述增益处理电路输出的所述第三射频信号进行模数转换,得到所述第三射频信号对应的数字信号;
所述DVGA用于向所述增益控制电路输出所述数字信号的强度;
所述DVGA还用于对所述数字信号进行增益放大,以使经过所述增益放大的数字信号的强度满足所述预设条件。
6.根据权利要求5所述的无线接收机,其特征在于,所述增益处理电路和所述A/D之间还设置有混频器,所述混频器用于改变所述增益处理电路输出的所述第三射频信号的频率。
7.根据权利要求2至6任一项所述的无线接收机,其特征在于,所述射频前级电路还包括:第一滤波器,所述第一滤波器设置在所述第二低噪声放大器的输入端;
所述第一滤波器用于对从所述射频天线接收的所述第一射频信号进行滤波处理。
8.根据权利要求7所述的无线接收机,其特征在于,所述射频前级电路还包括:第二滤波器,所述第二滤波器设置在所述第二低噪声放大器的输出端;
所述第二滤波器用于对所述第二低噪声放大器输出的所述第二射频信号进行滤波处理。
9.一种无线设备,其特征在于,包括射频天线和如权利要求1至8任一项所述的无线接收机;
其中,所述射频前级电路与所述射频天线连接。
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