專利名稱：一種全數(shù)字對(duì)數(shù)自動(dòng)增益控制裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信號(hào)處理領(lǐng)域，尤其涉及一種全數(shù)字對(duì)數(shù)自動(dòng)增益控制裝置及 方法。
技術(shù)背景伴隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，我們期望越來(lái)越多的信號(hào)處理從模擬域轉(zhuǎn)換 到數(shù)字域。這樣，可以減小設(shè)備尺寸和功耗、降低成本、提高可靠性和靈活性。理想的全數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，要求在射頻端RF就完成模擬信號(hào)的數(shù)字化，從 而徹底去除模擬器件。但是，目前的技術(shù)水平難以實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。因此在工程中，我們首先將射頻信號(hào)RF降為中頻信號(hào)IF，然后對(duì)中頻信 號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC，最后在IF或其后的基帶進(jìn)行信號(hào)處理。在通信系統(tǒng)中， 由于各種原因，如發(fā)射臺(tái)功率的大小、接收機(jī)具體的遠(yuǎn)近、信號(hào)在傳播過(guò)程中 因傳播條件的變化等等，接收機(jī)的輸入信號(hào)電平變化范圍往往很大。特別是在 電子對(duì)抗環(huán)境下，因干擾存在而使得最強(qiáng)輸入與最弱輸入相差可達(dá)幾十分貝。 顯然，這使ADC的輸出信號(hào)變化范圍很大。為了保證后續(xù)信號(hào)處理的性能， 在接收弱信號(hào)時(shí)，希望接收機(jī)增益高；而接收強(qiáng)信號(hào)時(shí)則希望接收機(jī)增益較低. 這樣才能使輸出信號(hào)保持適當(dāng)?shù)碾娖?，不至于因?yàn)檩斎胄盘?hào)太小而無(wú)法正常工 作，也不至于因輸入信號(hào)太大而使接收機(jī)發(fā)生飽和阻塞，這就是采用自動(dòng)增益 控制電路AGC的目的。在以往的自動(dòng)增益控制電路中，采用下變頻的方式來(lái) 提取信號(hào)功率，這種方法在實(shí)際工程中會(huì)占用大量的系統(tǒng)資源，增加系統(tǒng)的復(fù) 雜度，降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種全數(shù)字對(duì)數(shù)自動(dòng)增益控制裝置及方法。使得在輸 入信號(hào)功率存在波動(dòng)的情況下，得到功率穩(wěn)定的輸出信號(hào)，在提高了系統(tǒng)穩(wěn)定 性的同時(shí)，調(diào)整精度高，占用系統(tǒng)資源少，電路簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)。全數(shù)字對(duì)數(shù)自動(dòng)增益控制裝置中的可控增益放大器依次與移相器、功率檢 測(cè)器、對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換器、比較器、積分器、指數(shù)轉(zhuǎn)換器、可控增益放大器相連接。所述的移相器和功率檢測(cè)器的內(nèi)部模塊連接關(guān)系為(90+n)度移相器依次 與第1平方器、第1加法器相連接，n度移相器依次與第2平方器、第1加法 器相連接。所述的積分器的內(nèi)部模塊連接關(guān)系為第2加法器依次與第1放大器、第3加法器、第2放大器、第3放大器、第2加法器相連，延時(shí)器分別與第2加 法器、第1放大器、第2和第3放大器相連接。所述的對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部模塊連接關(guān)系為預(yù)處理器依次與第一至第十六 級(jí)流水線相連接，第一級(jí)流水線連接關(guān)系為預(yù)處理器分別與第一級(jí)第1加法 /減法器、第一級(jí)第2加法/減法器、第一級(jí)第3加法/減法器、第一級(jí)第1移位 器、第一級(jí)第2移位器相連接；第一級(jí)到第十五級(jí)流水線每一級(jí)流水線連接關(guān) 系為該級(jí)第1加法/減法器分別與該級(jí)第1移位器、下一級(jí)第1加法/減法器、 下一級(jí)第2移位器相連接，該級(jí)第2加法/減法器分別與該級(jí)第2移位器、該 級(jí)符號(hào)函數(shù)器、下一級(jí)第2加法/減法器、下一級(jí)第l移位器相連接，該級(jí)第3 加法/減法器分別與該級(jí)常量表、下一級(jí)第3加法/減法器相連接，該級(jí)符號(hào)函 數(shù)器分別與下一級(jí)第1加法/減法器、第2加法/減法器、第3加法/減法器相連 接；第十六級(jí)流水線連接關(guān)系為；第十六級(jí)第1加法/減法器、第十六級(jí)第2 加法/減法器、第十六級(jí)第3加法/減法器與后處理器相連接。所述的指數(shù)轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部模塊連接關(guān)系為預(yù)處理器依次與第一至第十六級(jí)流水線相連接，第一級(jí)流水線連接關(guān)系為預(yù)處理器分別與第一級(jí)第1加法/減法器、第一級(jí)第2加法/減法器、第一級(jí)第3加法/減法器、第一級(jí)第1移位 器、第一級(jí)第2移位器相連接；第一級(jí)到第十五級(jí)流水線每一級(jí)流水線連接關(guān) 系為該級(jí)第1加法/減法器分別與該級(jí)第1移位器、下一級(jí)第2移位器、下一級(jí)第1加法/減法器相連接，該級(jí)第2加法/減法器分別與該級(jí)第2移位器、 該級(jí)第1加法/減法器、下一級(jí)第1移位器、下一級(jí)第2加法/減法器相連接， 該級(jí)第3加法/減法器分別與該級(jí)第2加法/減法器、該級(jí)常量表、下一級(jí)第3 加法/減法器相連接；第十六級(jí)流水線連接關(guān)系為第十六級(jí)第1加法/減法器、 第十六級(jí)第2加法/減法器、第十六級(jí)第3加法/減法器與后處理器相連接。 全數(shù)字對(duì)數(shù)自動(dòng)增益控制方法中移相器提取瞬時(shí)輸出信號(hào)的同向支路數(shù)據(jù)/、正交支路數(shù)據(jù)e兩路，然后經(jīng)功率檢測(cè)器得到輸出信號(hào)的功率，再經(jīng)過(guò) 對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)輸出信號(hào)功率做線性化處理后與系統(tǒng)預(yù)設(shè)參數(shù)6比較，形成誤差 信號(hào)，最后經(jīng)積分器去除高頻分量，指數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)誤差信號(hào)進(jìn)行反線性化處理， 控制增益放大器形成反饋環(huán)路；當(dāng)輸出信號(hào)功率大于預(yù)設(shè)值時(shí)，可控增益放大 器增益降低；當(dāng)輸出信號(hào)功率小于預(yù)設(shè)值時(shí)，可控增益放大器增益升高。由此 實(shí)現(xiàn)輸出恒定功率的數(shù)字信號(hào)。所述移相器提取瞬時(shí)輸出信號(hào)的同向支路數(shù)據(jù)/、正交支路數(shù)據(jù)e兩路， 是采用無(wú)限沖擊響應(yīng)IIR濾波器實(shí)現(xiàn)等效希爾波特變換，將信號(hào)分為兩路，得到相位差為9o度的兩路正交信號(hào)，即是/、 e兩路信號(hào)。所述對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)輸出信號(hào)功率做線性化處理的方法是對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn) 結(jié)構(gòu)基于矢量方式的Cordic算法，并采用16級(jí)流水的形式，每級(jí)在每一個(gè)周 期內(nèi)都處于工作狀態(tài)，每個(gè)時(shí)鐘周期都有信號(hào)輸出。以logA為例，具體步驟 如下1) 系統(tǒng)輸入信號(hào)為A，經(jīng)過(guò)預(yù)處理模塊，得到三個(gè)信號(hào):x。-[W + l/引艦遣化 y。二[4^-l/4]附擅化z。=0;2) 在第一級(jí)流水線中，信號(hào)x。與信號(hào)y。相減得到信號(hào)x,，信號(hào)x。與信號(hào)y。 相加得到信號(hào)y,,信號(hào)z。與常量表中的第一個(gè)數(shù)據(jù)相減得到信號(hào)z,;3) 在第二級(jí)流水線中，將信號(hào)x,和信號(hào)y,分別右移1位得到信號(hào)x;和信 號(hào)y;。將信號(hào)x,與信號(hào)y;送入第二級(jí)中的加減運(yùn)算模塊，如果信號(hào)^大于零， 則信號(hào)Xl與信號(hào)y;相減得到信號(hào)x2，如果信號(hào)y，小于零，則信號(hào)Xl與信號(hào)y;相 加得到信號(hào)x"將信號(hào)y,與信號(hào)x;送入第二級(jí)中的加減運(yùn)算模塊，如果信號(hào)y, 大于零，則信號(hào)y,與信號(hào)x;相加得到信號(hào)y2,如果信號(hào)y/j、于零，則信號(hào)y,與 信號(hào)x;相減得到信號(hào)y2;信號(hào)Zl與常量表中的第二個(gè)數(shù)據(jù)送入第二級(jí)中的加減 運(yùn)算模塊，如果信號(hào)^大于零，相減得到信號(hào)&，如果信號(hào)y,小于零，相加得到4) 以此類推，得到第16級(jí)流水線的輸出信號(hào)、6、信號(hào)716和信號(hào)216，經(jīng) 過(guò)后處理器，得到最終輸出logA。所述指數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)誤差信號(hào)進(jìn)行反線性化處理的方法是指數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn) 結(jié)構(gòu)基于旋轉(zhuǎn)式Cordic算法，采用16級(jí)流水形式，每級(jí)在每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)都 處于工作狀態(tài)，因此每個(gè)時(shí)鐘周期都有信號(hào)輸出。以exp(A)為例，具體步驟如下1) 系統(tǒng)輸入信號(hào)為A，經(jīng)過(guò)預(yù)處理模塊，得到三個(gè)信號(hào)^。=[1]附,虔化y。 = [1]166i虔化Z0 二 [^]16fc"量化。2) 在第一級(jí)流水線中，信號(hào)x。與信號(hào)y。相減得到信號(hào)x,，信號(hào)x。與信號(hào)y。 相加得到信號(hào)y"信號(hào)z。與常量表中的第一個(gè)數(shù)據(jù)相減得到z,。3) 在第二級(jí)流水線中，將信號(hào)x,和信號(hào)y,分別右移1位得到信號(hào)x;和信 號(hào)y;。將信號(hào) 與信號(hào)y;送入第二級(jí)中的加減運(yùn)算模塊，如果信號(hào)z,大于零， 則信號(hào)Xl與信號(hào)y;相減得到信號(hào)x2 ，如果信號(hào)yi小于零，則信號(hào)Xl與信號(hào)y;相 加得到信號(hào)、；將信號(hào)y,與信號(hào)x;送入第二級(jí)中的加減運(yùn)算模塊，如果信號(hào)z, 大于零，貝U信號(hào)y,與信號(hào)x;相加得到信號(hào)y2,如果信號(hào)z,小于零，則信號(hào)y,與信號(hào)x;相減得到信號(hào)y2;信號(hào)Zl與常量表中的第二個(gè)數(shù)據(jù)送入第二級(jí)中的加減 運(yùn)算模塊，如果信號(hào)a大于零，相減得到信號(hào)22,如果信號(hào)21小于零，相加得到z24)以此類推，得到第16級(jí)流水線的輸出信號(hào)^、信號(hào)^和信號(hào)^。經(jīng) 過(guò)后處理器，得到最終輸出exp(A)。本發(fā)明通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)來(lái)完成；在實(shí)際工程中采用高速FPGA (可編 程器件)來(lái)實(shí)現(xiàn)，成本低，控制精度高，無(wú)須人工調(diào)試等優(yōu)點(diǎn)；并且在所述全 數(shù)字自動(dòng)增益控制裝置中采用了 1IR移相器提取IF輸入信號(hào)的/、 e兩路分量， 與傳統(tǒng)下變頻方式相比，具有更寬的頻率適用范圍，實(shí)現(xiàn)過(guò)程簡(jiǎn)單，占用硬件 資源少，精度高，穩(wěn)定性好；所述全數(shù)字自動(dòng)增益控制方法中，采用對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換 器對(duì)信號(hào)進(jìn)行線性化處理，使得數(shù)字信號(hào)的處理過(guò)程得到極大的簡(jiǎn)化，減小了 誤差，提高了系統(tǒng)的精度，有很好的抗干擾性能。


圖1為本發(fā)明全數(shù)字對(duì)數(shù)自動(dòng)增益控方法的原理框圖； 圖2為本發(fā)明中移相器原理框圖； 圖3為本發(fā)明中積分器原理框圖； 圖4為本發(fā)明中對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換器原理框圖； 圖5為本發(fā)明中對(duì)指數(shù)轉(zhuǎn)換器原理框圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，全數(shù)字對(duì)數(shù)自動(dòng)增益控制裝置中的可控增益放大器依次與移 相器、功率檢測(cè)器、對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換器、比較器、積分器、指數(shù)轉(zhuǎn)換器、可控增益放 大器相連接。如圖2所示，移相器和功率檢測(cè)器的內(nèi)部模塊連接關(guān)系為(90+n)度移相 器依次與第1平方器、第1加法器相連接，n度移相器依次與第2平方器、第 l加法器相連接。所述移相器為無(wú)限沖激響應(yīng)IIR移相器，使輸出兩路信號(hào)間 相位相對(duì)偏差90度，從而得到IF輸入信號(hào)的/、 2兩路分量。以往通過(guò)下變 頻方式來(lái)獲取信號(hào)的/、 ^兩路分量，但下變頻法對(duì)于不同頻率的信號(hào)需要設(shè) 計(jì)不同抽頭系數(shù)的有限沖擊響應(yīng)FIR濾波器，在對(duì)寬頻率范圍內(nèi)的信號(hào)進(jìn)行 處理時(shí)，需要設(shè)計(jì)多組FIR濾波器，這將導(dǎo)致硬件資源占用提高，實(shí)現(xiàn)過(guò)程 復(fù)雜。所述的相移器，與傳統(tǒng)下變頻方式相比，具有更寬的頻率適用范圍。 更重要的是，實(shí)現(xiàn)過(guò)程簡(jiǎn)單，占用硬件資源少，精度高，穩(wěn)定性好。如圖3所示，積分器的內(nèi)部模塊連接關(guān)系為第2加法器依次與第1放大器、第3加法器、第2放大器、第3放大器、第2加法器相連，延時(shí)器分別與 第2加法器、第1放大器、第2和第3放大器相連接。所述積分器，能夠去除 輸入信號(hào)和數(shù)字信號(hào)處理中引入的高頻分量，提高系統(tǒng)抗干擾性能和精度。如圖4所示，對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部模塊連接關(guān)系為預(yù)處理器依次與第一至 第十六級(jí)流水線相連接，第一級(jí)流水線連接關(guān)系為預(yù)處理器分別與第一級(jí)第 1加法/減法器、第一級(jí)第2加法/減法器、第一級(jí)第3加法/減法器、第一級(jí)第 l移位器、第一級(jí)第2移位器相連接；第一級(jí)到第十五級(jí)流水線每一級(jí)流水線連接關(guān)系為該級(jí)第1加法/減法器分別與該級(jí)第1移位器、下一級(jí)第1加法/減法器、下一級(jí)第2移位器相連接，該級(jí)第2加法/減法器分別與該級(jí)第2移 位器、該級(jí)符號(hào)函數(shù)器、下一級(jí)第2加法/減法器、下一級(jí)第l移位器相連接， 該級(jí)第3加法/減法器分別與該級(jí)常量表、下一級(jí)第3加法/減法器相連接，該 級(jí)符號(hào)函數(shù)器分別與下一級(jí)第1加法/減法器、第2加法/減法器、第3加法/ 減法器相連接；第十六級(jí)流水線連接關(guān)系為；第十六級(jí)第1加法/減法器、第 十六級(jí)第2加法/減法器、第十六級(jí)第3加法/減法器與后處理器相連接。如圖5所示，指數(shù)轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部模塊連接關(guān)系為預(yù)處理器依次與第一至 第十六級(jí)流水線相連接，第一級(jí)流水線連接關(guān)系為預(yù)處理器分別與第一級(jí)第 1加法/減法器、第一級(jí)第2加法/減法器、第一級(jí)第3加法/減法器、第一級(jí)第 1移位器、第一級(jí)第2移位器相連接；第一級(jí)到第十五級(jí)流水線每一級(jí)流水線 連接關(guān)系為該級(jí)第1加法/減法器分別與該級(jí)第1移位器、下一級(jí)第2移位 器、下一級(jí)第1加法/減法器相連接，該級(jí)第2加法/減法器分別與該級(jí)第2移 位器、該級(jí)第1加法/減法器、下一級(jí)第1移位器、下一級(jí)第2加法/減法器相 連接，該級(jí)第3加法/減法器分別與該級(jí)第2加法/減法器、該級(jí)常量表、下一 級(jí)第3加法/減法器相連接；第十六級(jí)流水線連接關(guān)系為第十六級(jí)第1加法/ 減法器、第十六級(jí)第2加法/減法器、第十六級(jí)第3加法/減法器與后處理器相 連接。全數(shù)字對(duì)數(shù)自動(dòng)增益控制方法中的移相器提取瞬時(shí)輸出信號(hào)的同向支路 數(shù)據(jù)/、正交支路數(shù)據(jù)G兩路，然后經(jīng)功率檢測(cè)器得到輸出信號(hào)的功率，再經(jīng) 過(guò)對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)輸出信號(hào)功率做線性化處理后與系統(tǒng)預(yù)設(shè)參數(shù)6比較，形成誤 差信號(hào)，最后經(jīng)積分器去除高頻分量，指數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)誤差信號(hào)進(jìn)行反線性化處 理，控制增益放大器形成反饋環(huán)路；當(dāng)輸出信號(hào)功率大于預(yù)設(shè)值時(shí)，可控增益 放大器增益降低；當(dāng)輸出信號(hào)功率小于預(yù)設(shè)值時(shí)，可控增益放大器增益升高。 由此實(shí)現(xiàn)輸出恒定功率的數(shù)字信號(hào)。所述移相器提取瞬時(shí)輸出信號(hào)的同向支路數(shù)據(jù)/ 、正交支路數(shù)據(jù)^兩路，是采用無(wú)限沖擊響應(yīng)IIR濾波器實(shí)現(xiàn)等效希爾波特變換，將信號(hào)分為兩路，得 到相位差為90度的兩路正交信號(hào)，即是/、 e兩路信號(hào)。所述對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)輸出信號(hào)功率做線性化處理的方法是對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn) 結(jié)構(gòu)基于矢量方式的Cordic算法，并采用16級(jí)流水的形式，每級(jí)在每一個(gè)周 期內(nèi)都處于工作狀態(tài)，每個(gè)時(shí)鐘周期都有信號(hào)輸出。以logA為例，具體步驟 如下-1) 系統(tǒng)輸入信號(hào)為A，經(jīng)過(guò)預(yù)處理模塊，得到三個(gè)信號(hào):x。-[" + l"]脂量化 y。-["陽(yáng)l/4]自量化z。=0;2) 在第一級(jí)流水線中，信號(hào)x。與信號(hào)y。相減得到信號(hào)x"信號(hào)x。與信號(hào)y。 相加得到信號(hào)y,，信號(hào)z。與常量表中的第一個(gè)數(shù)據(jù)相減得到信號(hào)z,;3) 在第二級(jí)流水線中，將信號(hào)x,和信號(hào)yi分別右移1位得到信號(hào)x;和信 號(hào)y;。將信號(hào)x,與信號(hào)y;送入第二級(jí)中的加減運(yùn)算模塊，如果信號(hào)y,大于零， 則信號(hào)Xl與信號(hào)y;相減得到信號(hào)x2 ,如果信號(hào)yi小于零，則信號(hào)Xl與信號(hào)y;相 加得到信號(hào)x,;將信號(hào)y,與信號(hào)x;送入第二級(jí)中的加減運(yùn)算模塊，如果信號(hào)y, 大于零，則信號(hào)y,與信號(hào)x;相加得到信號(hào)y"如果信號(hào)y/J、于零，則信號(hào)y,與 信號(hào)x;相減得到信號(hào)y2;信號(hào)z,與常量表中的第二個(gè)數(shù)據(jù)送入第二級(jí)中的加減 運(yùn)算模塊，如果信號(hào)y,大于零，相減得到信號(hào)z"如果信號(hào)y,小于零，相加得到4) 以此類推，我們可以得到第16級(jí)流水線的輸出信號(hào)xw、信號(hào)yw和信 號(hào)2,6，經(jīng)過(guò)后處理器，得到最終輸出logA。所述指數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)誤差信號(hào)進(jìn)行反線性化處理的方法是指數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn) 結(jié)構(gòu)基于旋轉(zhuǎn)式Cordic算法，采用16級(jí)流水形式，每級(jí)在每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)都 處于工作狀態(tài)，因此每個(gè)時(shí)鐘周期都有信號(hào)輸出。以exp(A)為例，具體步驟如 下1) 系統(tǒng)輸入信號(hào)為A,經(jīng)過(guò)預(yù)處理模塊，得到三個(gè)信號(hào)^。=[1]附,,量化2) 在第一級(jí)流水線中，信號(hào)x。與信號(hào)y。相減得到信號(hào)^,信號(hào)x。與信號(hào)y。 相加得到信號(hào)y,，信號(hào)z。與常量表中的第一個(gè)數(shù)據(jù)相減得到z,。3) 在第二級(jí)流水線中，將信號(hào)x,和信號(hào)yi分別右移1位得到信號(hào)x;和信 號(hào)y;。將信號(hào)x,與信號(hào)y;送入第二級(jí)中的加減運(yùn)算模塊，如果信號(hào)z,大于零， 則信號(hào)Xl與信號(hào)y;相減得到信號(hào)x2,如果信號(hào)yi小于零，則信號(hào)Xl與信號(hào)y;相加得到信號(hào)x"將信號(hào)y,與信號(hào)x;送入第二級(jí)中的加減運(yùn)算模塊，如果信號(hào)21 大于零，則信號(hào)y,與信號(hào)x;相加得到信號(hào)y2,如果信號(hào)z,小于零，則信號(hào)^與 信號(hào)x;相減得到信號(hào)y2;信號(hào)Zl與常量表中的第二個(gè)數(shù)據(jù)送入第二級(jí)中的加減 運(yùn)算模塊，如果信號(hào)z,大于零，相減得到信號(hào)^，如果信號(hào)z,小于零，相加得到 z24)以此類推，我們可以得到第16級(jí)流水線的輸出信號(hào)\6、信號(hào)y^和信 號(hào)216。經(jīng)過(guò)后處理器，得到最終輸出exp(A)。 以下是結(jié)合原理圖對(duì)本發(fā)明做的詳細(xì)分析。如圖l所示，本發(fā)明由可控增益放大器、移相器、功率檢測(cè)器、對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換 器、比較器、積分器、指數(shù)轉(zhuǎn)換器七個(gè)單元構(gòu)成。每個(gè)部分信號(hào)的表達(dá)式為-<formula>formula see original document page 11</formula>令F("表示v(O的拉氏變換，五(力表示s(O的拉氏變換，則有,0 +根據(jù)拉氏變換的性質(zhì)，可以得到，—vO) + flv(f)=鄉(xiāng))輸入信號(hào)的通用表達(dá)式為<formula>formula see original document page 11</formula>將公式代數(shù)公式，可得一階微分方程<formula>formula see original document page 11</formula>求解微分方程可以得到_<formula>formula see original document page 12</formula>由此可知，當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下，輸出信號(hào)的功率與輸入;^)的幅度無(wú)關(guān)， 穩(wěn)定在一個(gè)與參考電平值有關(guān)的固定電平上，即是我們所要求的具有恒定功率 的輸出信號(hào)。本發(fā)明通過(guò)移相器提取輸出信號(hào)信號(hào)的/、 e兩路信號(hào)，然后經(jīng)功率檢測(cè) 器得到輸出信號(hào)的功率，再經(jīng)過(guò)對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)輸出信號(hào)功率做線性化處理后與 系統(tǒng)預(yù)設(shè)參數(shù)6比較，形成誤差信號(hào)，經(jīng)積分器去除干擾信號(hào)后，指數(shù)轉(zhuǎn)換器 對(duì)誤差信號(hào)進(jìn)行反線性化處理后，控制增益放大器形成反饋環(huán)路。通過(guò)反饋對(duì) 放大器增益進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。我們要求將這種全數(shù)字對(duì)數(shù)自動(dòng)增益控制裝置及方 法作為發(fā)明保護(hù)。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā) 明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均 應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種全數(shù)字對(duì)數(shù)自動(dòng)增益控制裝置，其特征在于可控增益放大器依次與移相器、功率檢測(cè)器、對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換器、比較器、積分器、指數(shù)轉(zhuǎn)換器、可控增益放大器相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全數(shù)字對(duì)數(shù)自動(dòng)增益控制裝置，其特征在 于所述的移相器和功率檢測(cè)器的內(nèi)部模塊連接關(guān)系為(90+n)度移相器依次與 第1平方器、第1加法器相連接，n度移相器依次與第2平方器、第1加法器 相連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全數(shù)字對(duì)數(shù)自動(dòng)增益控制裝置，其特征在于 所述的積分器的內(nèi)部模塊連接關(guān)系為第2加法器依次與第1放大器、第3加 法器、第2放大器、第3放大器、第2加法器相連，延時(shí)器分別與第2加法器、 第1放大器、第2和第3放大器相連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全數(shù)字對(duì)數(shù)自動(dòng)增益控制裝置，其特征在于 所述的對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部模塊連接關(guān)系為預(yù)處理器依次與第一至第十六級(jí)流水線相連接，第一級(jí)流水線連接關(guān)系為預(yù)處理器分別與第一級(jí)第1加法/減法器、第一級(jí)第2加法/減法器、第一級(jí)第3加法/減法器、第一級(jí)第1移位器、 第一級(jí)第2移位器相連接；第一級(jí)到第十五級(jí)流水線每一級(jí)流水線連接關(guān)系 為該級(jí)第1加法/減法器分別與該級(jí)第1移位器、下一級(jí)第1加法/減法器、 下一級(jí)第2移位器相連接，該級(jí)第2加法/減法器分別與該級(jí)第2移位器、該 級(jí)符號(hào)函數(shù)器、下一級(jí)第2加法/減法器、下一級(jí)第l移位器相連接，該級(jí)第3 加法/減法器分別與該級(jí)常量表、下一級(jí)第3加法/減法器相連接，該級(jí)符號(hào)函 數(shù)器分別與下一級(jí)第1加法/減法器、第2加法/減法器、第3加法/減法器相連 接；第十六級(jí)流水線連接關(guān)系為；第十六級(jí)第1加法/減法器、第十六級(jí)第2 加法/減法器、第十六級(jí)第3加法/減法器與后處理器相連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全數(shù)字對(duì)數(shù)自動(dòng)增益控制裝置，其特征在于 所述的指數(shù)轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部模塊連接關(guān)系為預(yù)處理器依次與第一至第十六級(jí)流 水線相連接，第一級(jí)流水線連接關(guān)系為預(yù)處理器分別與第一級(jí)第1加法/減 法器、第一級(jí)第2加法/減法器、第一級(jí)第3加法/減法器、第一級(jí)第1移位器、 第一級(jí)第2移位器相連接；第一級(jí)到第十五級(jí)流水線每一級(jí)流水線連接關(guān)系 為該級(jí)第1加法/減法器分別與該級(jí)第1移位器、下一級(jí)第2移位器、下一 級(jí)第1加法/減法器相連接，該級(jí)第2加法/減法器分別與該級(jí)第2移位器、該 級(jí)第1加法/減法器、下一級(jí)第1移位器、下一級(jí)第2加法/減法器相連接，該級(jí)第3加法/減法器分別與該級(jí)第2加法/減法器、該級(jí)常量表、下一級(jí)第3加 法/減法器相連接；第十六級(jí)流水線連接關(guān)系為第十六級(jí)第1加法/減法器、 第十六級(jí)第2加法/減法器、第十六級(jí)第3加法/減法器與后處理器相連接。
6. —種使用如權(quán)利要求1所述裝置的全數(shù)字對(duì)數(shù)自動(dòng)增益控制方法，其特 征在于移相器提取瞬時(shí)輸出信號(hào)的同向支路數(shù)據(jù)/、正交支路數(shù)據(jù)e兩路，然 后經(jīng)功率檢測(cè)器得到輸出信號(hào)的功率，再經(jīng)過(guò)對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)輸出信號(hào)功率做線 性化處理后與系統(tǒng)預(yù)設(shè)參數(shù)6比較，形成誤差信號(hào)，最后經(jīng)積分器去除高頻分 量，指數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)誤差信號(hào)進(jìn)行反線性化處理，控制增益放大器形成反饋環(huán)路； 當(dāng)輸出信號(hào)功率大于預(yù)設(shè)值時(shí)，可控增益放大器增益降低；當(dāng)輸出信號(hào)功率小 于預(yù)設(shè)值時(shí)，可控增益放大器增益升高，由此實(shí)現(xiàn)輸出恒定功率的數(shù)字信號(hào)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種全數(shù)字對(duì)數(shù)自動(dòng)增益控制方法，其特征在 于所述移相器提取瞬時(shí)輸出信號(hào)的同向支路數(shù)據(jù)/、正交支路數(shù)據(jù)e兩路，是 采用無(wú)限沖擊響應(yīng)IIR濾波器實(shí)現(xiàn)等效希爾波特變換，將信號(hào)分為兩路，得到 相位差為90度的兩路正交信號(hào)，即是/、 2兩路信號(hào)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種全數(shù)字對(duì)數(shù)自動(dòng)增益控制方法，其特征在于 所述對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)輸出信號(hào)功率做線性化處理的方法是對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu) 基于矢量方式的Coniic算法，并采用16級(jí)流水的形式，每級(jí)在每一個(gè)周期內(nèi) 都處于工作狀態(tài)，每個(gè)時(shí)鐘周期都有信號(hào)輸出。以logA為例，具體步驟如下1) 系統(tǒng)輸入信號(hào)為A,經(jīng)過(guò)預(yù)處理模塊，得到三個(gè)信號(hào)、=["+ 1/4]166^ y。,-l/4]胸量化z。=0;2) 在第一級(jí)流水線中，信號(hào)x。與信號(hào)y。相減得到信號(hào)、，信號(hào)x。與信號(hào)y。 相加得到信號(hào)y,，信號(hào)z。與常量表中的第一個(gè)數(shù)據(jù)相減得到信號(hào)^ ;3) 在第二級(jí)流水線中，將信號(hào)、和信號(hào)^分別右移1位得到信號(hào)x;和信 號(hào)y;。將信號(hào)&與信號(hào)y;送入第二級(jí)中的加減運(yùn)算模塊，如果信號(hào)y,大于零， 則信號(hào)Xl與信號(hào)y;相減得到信號(hào)x2，如果信號(hào)y,小于零，則信號(hào)Xl與信號(hào)y;相 加得到信號(hào)x」將信號(hào)y,與信號(hào)x;送入第二級(jí)中的加減運(yùn)算模塊，如果信號(hào)y, 大于零，貝U信號(hào)y,與信號(hào)x;相加得到信號(hào)y"如果信號(hào)y/J、于零，則信號(hào)y,與 信號(hào)x;相減得到信號(hào)y2;信號(hào)Zl與常量表中的第二個(gè)數(shù)據(jù)送入第二級(jí)中的加減 運(yùn)算模塊，如果信號(hào)^大于零，相減得到信號(hào)^,如果信號(hào)y/j、于零，相加得到 信號(hào)z」4) 以此類推，得到第16級(jí)流水線的輸出信號(hào)xw、信號(hào)716和信號(hào)216，經(jīng) 過(guò)后處理器，得到最終輸出logA。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種全數(shù)字對(duì)數(shù)自動(dòng)增益控制裝置，其特征在于 所述指數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)誤差信號(hào)進(jìn)行反線性化處理的方法是指數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu) 基于旋轉(zhuǎn)式Cordic算法，采用16級(jí)流水形式，每級(jí)在每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)都處于 工作狀態(tài)，因此每個(gè)時(shí)鐘周期都有信號(hào)輸出。以exp(A)為例，具體步驟如下1) 系統(tǒng)輸入信號(hào)為A,經(jīng)過(guò)預(yù)處理模塊，得到三個(gè)信號(hào)x。-[l]自^2) 在第一級(jí)流水線中，信號(hào)x。與信號(hào)y。相減得到信號(hào)、,信號(hào)x。與信號(hào)y。 相加得到信號(hào)h ，信號(hào)z。與常量表中的第一個(gè)數(shù)據(jù)相減得到z,。3) 在第二級(jí)流水線中，將信號(hào)、和信號(hào)y,分別右移1位得到信號(hào)x;和信 號(hào)y;。將信號(hào)x,與信號(hào)y;送入第二級(jí)中的加減運(yùn)算模塊，如果信號(hào)z,大于零， 則信號(hào)x,與信號(hào)y;相減得到信號(hào)x2,如果信號(hào)y,小于零，則信號(hào)Xl與信號(hào)y;相 加得到信號(hào)^;將信號(hào)y,與信號(hào)x;送入第二級(jí)中的加減運(yùn)算模塊，如果信號(hào)21 大于零，則信號(hào)y,與信號(hào)x;相加得到信號(hào)y2,如果信號(hào)z,小于零，則信號(hào)y,與 信號(hào)x;相減得到信號(hào)y2;信號(hào)Zl與常量表中的第二個(gè)數(shù)據(jù)送入第二級(jí)中的加減 運(yùn)算模塊，如果信號(hào)a大于零，相減得到信號(hào)22，如果信號(hào)21小于零，相加得到 z24) 以此類推，得到第16級(jí)流水線的輸出信號(hào)x,e、信號(hào)716和信號(hào)216。經(jīng)過(guò)后處理器，得到最終輸出exp(A)。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種全數(shù)字對(duì)數(shù)自動(dòng)增益控制裝置及方法。本發(fā)明通過(guò)移相器提取瞬時(shí)輸出信號(hào)的同向支路數(shù)據(jù)I、正交支路數(shù)據(jù)Q兩路，然后經(jīng)功率檢測(cè)器得到輸出信號(hào)的功率，再經(jīng)過(guò)對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)輸出信號(hào)功率做線性化處理后與系統(tǒng)預(yù)設(shè)參數(shù)b比較，形成誤差信號(hào)，最后經(jīng)積分器去除高頻分量，指數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)誤差信號(hào)進(jìn)行反線性化處理，控制增益放大器形成反饋環(huán)路；當(dāng)輸出信號(hào)功率大于預(yù)設(shè)值時(shí)，可控增益放大器增益降低；當(dāng)輸出信號(hào)功率小于預(yù)設(shè)值時(shí)，可控增益放大器增益升高，由此實(shí)現(xiàn)輸出恒定功率的數(shù)字信號(hào)。本發(fā)明避免限幅失真，大大減小了后端數(shù)字信號(hào)處理的復(fù)雜度，提高了整體系統(tǒng)的抗干擾能力和穩(wěn)定性。同時(shí)，有效的節(jié)省了對(duì)硬件系統(tǒng)資源的消耗。
文檔編號(hào)H04B1/10GK101257319SQ20081006098
公開(kāi)日2008年9月3日 申請(qǐng)日期2008年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月9日
發(fā)明者僑 周, 翔 張, 迪 張, 曦 彭, 施振吳, 李式巨, 維 杜, 楊志敏, 江國(guó)范, 輝 趙, 趙曉宇 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)