Способ и устройство автоматической регулировки усиления и исключения смещения постоянной составляющей в приемнике с квадратурной демодуляцией

Способ и устройство автоматической регулировки усиления и исключения смещения постоянной составляющей в приемнике с квадратурной демодуляцией

Реферат

 

Изобретение относится к приемникам. Технический результат заключается в исключении смещения постоянной составляющей. Устройство АРУ включает усилитель (У) с регулируемым коэффициентом усиления (КУ). Понижающий преобразователь (ПП) с квадратурной демодуляцией, подключенный к У, служит для перевода частоты выходного сигнала (С) в модулирующую частоту. Два активных фильтра нижних частот (ФНЧ) с высоким КУ обеспечивают подавление внедиапазонного С в полосе частот модулирующих С. Контур подавления прохождения постоянной составляющей (ПС) подавляет ПС, выданные ПП и ФНЧ. Устройство АРУ также генерирует мощность принимаемого С на основании мощности выходного С. Насыщающий интегратор сравнивает мощность принятого С с эталонным С и генерирует С регулировки КУ путем интегрирования или воздержания от него на основании величин опорного С, мощности принятого С и С регулировки усиления. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 13 ил.

Область техники

Настоящее изобретение относится в основном к ВЧ-приемникам с квадратурной демодуляцией. В частности, настоящее изобретение относится к новому способу и устройству для автоматической регулировки усиления, подавления внедиапазонных сигналов и исключения смещений постоянной составляющей в цифровом приемнике.

Предшествующий уровень техники

В аналоговых приемниках, таких как используемые в ЧМ-системах сотовой радиосвязи, применяют ЧМ-модуляторы для выделения информации, закодированной в фазе падающего сигнала. Существующие ЧМ-модуляторы часто включают аналоговый частотный дискриминатор, перед которым стоит аналоговый ограничитель для поддержания мощности входного сигнала на постоянном уровне. В этом случае на входе частотного дискриминатора поддерживается максимальное отношение “сигнал-шум” во всем динамическом диапазоне входного ЧМ-сигнала. Однако такой способ обработки аналоговых сигналов, как правило, обуславливает фильтрацию расширенных сигналов и зачастую реализуется с использованием большого числа элементов. Кроме того, показано, что можно добиться повышенных эксплуатационных характеристик за счет использования линейной цифровой демодуляции сигналов, а не аналоговой демодуляции. К сожалению, обычные способы демодуляции зачастую неприменимы к цифровым приемникам, поскольку ограничение принятого сигнала может привести к искажению получаемой на его основе информации.

Цифровой приемник для приема подвергнутого цифровой модуляции информационного сигнала, как правило, включает усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, который регулируют сигналом управления. Процесс регулировки коэффициента усиления принятого сигнала с помощью сигнала управления называют автоматической регулировкой усиления (АРУ). Обычно в цифровых приемниках процесс АРУ обуславливает измерение мощности выходного сигнала усилителя с переменным коэффициентом усиления. Измеренную величину сравнивают с величиной, отображающей желаемую мощность сигнала, и в результате этого генерируется сигнал управления для усилителя с регулируемым коэффициентом усиления. Затем величину ошибки используют для регулировки коэффициента усиления усилителя таким образом, чтобы уровень сигнала соответствовал желаемой мощности сигнала. Чтобы осуществить цифровую демодуляцию с оптимальным отношением “сигнал-шум”, используют автоматическую регулировку усиления для поддержания амплитуды модулирующих сигналов, близкой ко всей ширине динамического диапазона полосы частот модулирующих сигналов аналого-цифровых преобразователей. Однако это требует, как правило, чтобы обеспечивалась автоматическая регулировка усиления во всем динамическом диапазоне мощности принятого сигнала.

В условиях сотовой системы цифровой приемник может принимать сигнал, мощность которого претерпевает быстрые изменения в широком диапазоне значений. В таких цифровых приемниках, как те, что используются в сотовом телефоне подвижного объекта с многодистанционным доступом с кодовым разделением каналов (МДКРК) и многодистанционным доступом с временным разделением каналов (МДВРК), необходимо регулировать мощность демодулированного сигнала для надлежащей обработки сигналов. Тем не менее, как в МДКРК или МДВРК совместимых приемниках, так и в обычных ЧМ-совместимых приемниках, т.е. двухрежимных цифровых/ЧМ-приемниках, необходимо обеспечить регулировку мощности как широкополосных МДКРК-сигналов (или МДВРК-сигналов), так и узкополосных ЧМ-сигналов. Процесс регулировки осложняется наличием различных динамических диапазонов, связанных с мощностью принятых ЧМ- и МДКРК-сигналов. То есть амплитуда принятых ЧМ-сигналов может изменяться в динамическом диапазоне свыше 100 дБ, тогда как применение МДКРК систем обычно приводит к более ограниченному динамическому диапазону, например приблизительно 80 дБ. Наличие схем АРУ для каждого режима повышает сложность аппаратного обеспечения и стоимость таких приемников. Поэтому желательно разработать схемы АРУ, способные работать как с узкополосными ЧМ-сигналами широкого динамического диапазона, так и с широкополосными МДКРК-сигналами более ограниченного динамического диапазона.

Желательно также разработать цифровую АРУ в недорогих приемниках, в которых используются аналого-цифровые преобразователи (АЦП) с ограниченным динамическим диапазоном. И снова, поскольку ЧМ-сигналы в сотовых системах могут изменяться в диапазоне свыше 100 дБ, а относительно недорогие восьмиразрядные АЦП имеют динамический диапазон, ограниченный 48 дБ, внедрение экономичной АРУ обеспечило бы возможность регулировки коэффициента усиления части приемника, предшествующей АЦП, чтобы регулировать динамический диапазон сигнала в АЦП. Альтернативой является использование дорогих АЦП, имеющих больший динамический диапазон, с увеличением за счет этого стоимости приемника или с увеличением диапазона АРУ аналоговой части радиоприемника, что очень трудно и дорого.

Поэтому необходима разработка новой и усовершенствованной схемы АРУ, которая имеет преимущества по отношению к известным схемам и способам АРУ.

В стандартных сотовых ЧМ-телефонах функцию АРУ выполняет схема, называемая ограничителем. Когда используют ограничитель, подавление внедиапазонного сигнала можно осуществить только с помощью фильтров промежуточной частоты (Ч). Хотя требуемую способность подавления сигналов можно обеспечить путем использования керамических фильтров ПЧ, они, как правило, относительно велики по габаритам и дороги. Меньшие и менее дорогие фильтры ПЧ, как правило, не удается выполнить так, чтобы они обладали желаемыми характеристиками подавления сигналов, и поэтому их, как правило, не используют в ЧМ-приемниках сотовых телефонов.

Недавние достижения в технологии интегральных схем (ИС) сделали возможным создание активных фильтров полосы частот модулирующих сигналов, которые очень малы и недороги по сравнению с фильтрами ПЧ. Отсюда следует, что было бы желательно использовать активные фильтры полосы частот модулирующих сигналов на основе ИС для осуществления подавления значительных внедиапазонных сигналов, получая за этот счет возможность использовать меньшие и менее дорогие фильтры ПЧ, чтобы обеспечить подавление любого дополнительного требуемого сигнала. В активном фильтре чем выше коэффициент усиления, тем лучшее подавление можно получить. Но чем выше коэффициент усиления, тем более подвержена система нежелательным смещениям постоянной составляющей. Подавление таких смещений постоянной составляющей желательно для того, чтобы максимизировать динамический диапазон имеющегося сигнала, минимизировать искажение демодулированного модулирующего сигнала, вызванное смещением постоянной составляющей, и минимизировать ошибки в оценках уровня модулирующего сигнала, вызванные смещением постоянной составляющей.

В стандартных цифровых системах, таких как системы с четырехпозиционной фазовой манипуляцией (ЧпФМн), используемые в стандартных МДКРК-системах связи (и некоторых МДВРК-системах), или системы с двухпозиционной фазовой манипуляцией (ДпФМн), информацию, заключенную в сигнале, восстанавливают посредством преобразования сигнала с понижением частоты до частоты, находящейся в полосе частот модулирующих сигналов, имеющей среднее значение на уровне постоянной составляющей. В этом случае смещения постоянной составляющей легко исключаются, поскольку несущая, как правило, все равно подавляется передатчиком. Следовательно, в полосе частот модулирующих сигналов можно использовать провал постоянной составляющей.

Тем не менее, для модуляций с постоянной амплитудой, таких как ЧМ и когерентная фазочастотная манипуляций (ЧМн) (которые используют в ЧМ-системах сотовых телефонов, таких как системы автоматической обработки сообщений (automatic message processing system - AMP)) (САОС) и гауссовская минимальная манипуляция (ГММн) (используемая в некоторых МДВРК-системах), несущую следует сохранять для демодуляции принятого сигнала.

Применение активных фильтров полосы частот модулирующих сигналов на основе ИС приводит к необходимости предусмотреть какой-либо механизм подавления нежелательных смещений постоянной составляющей. Цепь обработки сигналов ПЧ обычных цифровых приемников сотовых телефонов, как правило, включает в себя гетеродин (Г), имеющий частоту, выбранную таким образом, что частота несущей понижается до уровня постоянной составляющей. Для исключения нежелательных смещений постоянной составляющей используют простой узкополосный режекторный фильтр (фильтр-пробку) постоянной составляющей. Если ЧМ-, ЧМн- или ГММн-сигнал обрабатывают с помощью такой цепи обработки сигналов ПЧ, то подавление смещения постоянной составляющей исключит не только нежелательные смещения постоянной составляющей, но и важную амплитудно-фазовую информацию на частоте несущей. То есть в ЧМ-системах сотовых телефонов присутствует важная амплитудно-фазовая информация на частоте несущей, и если эту информацию разрушить, то будет оказано негативное влияние на эксплуатационные характеристики системы.

Однако есть две узких полосы частот - между частотой несущей F_c и F_c+F₁ и между F _c и F_c-F₁ (где F₁ - ожидаемая наинизшая частота в спектре демодулированных сигналов; обычно F₁=300 Гц для сотовых ЧМ-систем), которые можно подавить без негативного влияния на демодулированный сигнал. Хотя в интермодуляционных составляющих и содержится минимальная речевая информация на частотах, близких к частоте несущей, эти составляющие редки и имеют относительно короткую длительность. Поэтому подавление только низкочастотных интермодуляционных составляющих после преобразования с понижением частоты полосы частот модулирующих сигналов обычно не приводит к потере распознаваемой речевой информации. Аналогично, в ЧМн- и ГММн-системах присутствует очень малая мощность сигнала на частотах ниже F_l = (скорость передачи символов)/100, так что и здесь полосу частот между F_c и F_c +F₁ можно подавлять без разрушения цифровой информации.

Краткое изложение существа изобретения

В основу настоящего изобретения поставлена задача разработки новой и усовершенствованной схемы АРУ, которая имеет преимущества по отношению к известным схемам и способам АРУ.

Еще одной технической задачей настоящего изобретения является разработка приемника с квадратурной демодуляцией, в котором можно использовать активные фильтры полосы частот модулирующих сигналов с высоким коэффициентом усиления и высокой избирательной способностью без потери информации на частоте несущей.

Поставленная задача решена путем создания устройства автоматической регулировки усиления для компенсирования изменений мощности принимаемого сигнала, содержащего усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, имеющий вход для приема принимаемого сигнала, выход для генерирования выходного сигнала, имеющего некоторую частоту, и управляющий вход для приема сигнала регулировки усиления, который согласно изобретению содержит:

понижающий преобразователь, соединенный с выходом для понижающего преобразования частоты выходного сигнала и получения модулирующего сигнала, имеющего некоторую полосу частот модулирующих сигналов, причем понижающий преобразователь преобразует частоту несущей выходного сигнала в некоторую полосу частот модулирующих сигналов, смещенную на заданную величину от постоянной составляющей,

фильтр, соединенный с понижающим преобразователем, для удаления постоянной составляющей погрешностей смещения и некоторого сигнала в модулирующем сигнале, для генерирования фильтрованного сигнала,

детектор мощности, соединенный с фильтром для генерирования сигнала уровня мощности в ответ на мощность отфильтрованного сигнала,

интегратор, имеющий первый вход, соединенный с детектором мощности, и второй вход для приема сигнала опорной частоты, и предназначенный для генерирования сигнала регулирования усиления для селективного интегрирования разности между опорным сигналом и сигналом уровня мощности,

управляющее логическое устройство для избирательного формирования интегрируемой разницы, когда величина сигнала регулировки усиления меньше, чем первое заданное пороговое значение, и больше, чем второе заданное пороговое значение.

Предпочтительно понижающий преобразователь содержит:

фильтр промежуточной частоты, соединенный с выходом усилителя с регулируемым коэффициентом усиления,

генератор для генерирования сигнала опорной частоты,

смеситель, соединенный с генератором и фильтром промежуточной частоты, для генерирования по меньшей мере одной составляющей полосы частот модулирующих сигналов в ответ на сигнал опорной частоты и выходной сигнал,

по меньшей мере один фильтр нижних частот, соединенный со смесителем, для генерирования по меньшей мере одной функции передачи нижних частот из по меньшей мере одной составляющей полосы частот модулирующих сигналов.

Целесообразно, чтобы устройство было предназначено для работы в режиме многостанционного доступа с кодовым разделением каналов (МСДКРК) или в режиме частотной модуляции, при этом по меньшей мере один фильтр нижних частот содержал первый фильтр для работы в режиме МСДКРК и второй фильтр для работы в режиме частотной модуляции.

Выгодно, чтобы интегратор содержал переключатель, управляемый логическим управляющим устройством, при этом переключатель в замкнутом положении подключает сигнал уровня мощности ко входу интегратора, и в разомкнутом положении конденсатор поддерживает входной сигнал интегратора на одном из уровней из числа некоторой совокупности заданных уровней напряжения.

Согласно второму аспекту устройство автоматической регулировки усиления для компенсирования изменений мощности принимаемого сигнала содержит:

усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, имеющий вход для приема принимаемого сигнала, выход для генерирования выходного сигнала, имеющего некоторую частоту, и управляющий вход для приема аналогового сигнала регулировки усиления, согласно изобретению устройство содержит

понижающий преобразователь, соединенный с выходом, для понижающего преобразования частоты выходного сигнала и получения модулирующего сигнала, имеющего некоторую полосу частот модулирующих сигналов, причем понижающий преобразователь преобразует частоту несущей выходного сигнала в некоторую полосу частот модулирующих сигналов, смещенную на заданную величину от постоянной составляющей,

по меньшей мере один аналого-цифровой преобразователь, который пропускает сигнал полосы частот модулирующих сигналов по меньшей мере одного сигнала полосы частот модулирующих сигналов при этом каждый аналого-цифровой преобразователь генерирует цифровое представление соответствующего сигнала полосы частот модулирующих сигналов,

фильтр, соединенный по меньшей мере с одним аналого-цифровым преобразователем, для генерирования по меньшей мере одного фильтрованного сигнала,

детектор мощности, соединенный с фильтром, для генерирования сигнала уровня мощности при реагировании по меньшей мере на один отфильтрованный сигнал,

интегратор, соединенный с детектором мощности, для сравнения уровня мощности сигнала с заданным опорным сигналом и генерирования сигнала рассогласования, причем интегратор генерирует цифровой сигнал регулировки усиления путем избирательного интегрирования сигнала рассогласования в ответ на значения сигнала рассогласования и цифрового сигнала регулировки усиления, и

цифроаналоговый преобразователь, подключенный между интегратором и усилителем с регулируемым коэффициентом усиления и предназначенный для генерирования аналогового сигнала регулировки усиления из цифрового сигнала регулировки усиления.

Предпочтительно интегратор содержит:

схему вычитания, соединенную с детектором мощности, для генерирования сигнала рассогласования в ответ на разницу между уровнем мощности сигнала и заданным опорным сигналом,

масштабный множитель, соединенный со схемой вычитания, для генерирования масштабированного сигнала рассогласования путем умножения сигнала рассогласования на первую постоянную, когда значение уровня мощности сигнала понижается, и умножением на вторую постоянную, когда значение уровня мощности сигнала повышается, и

накопитель, соединенный с масштабным множителем, для генерирования цифрового сигнала регулировки усиления посредством аккумулирования масштабированного сигнала рассогласования, причем указанный накопитель поддерживает цифровой сигнал регулировки усиления на минимальном заданном пороговом значении, когда аккумулированный масштабированный сигнал рассогласования понижается до минимального заданного порогового значения, и поддерживает цифровой сигнал регулировки усиления на максимальном заданном пороговом значении, когда аккумулированный масштабированный сигнал рассогласования повышается до максимального заданного порогового значения.

Целесообразно, чтобы устройство содержало фильтр нижних частот, соединяющий цифроаналоговый преобразователь с усилителем с регулируемым коэффициентом усиления.

Поставленная задача решена также путем создания способа компенсирования изменений в мощности принимаемого сигнала в устройстве автоматической регулировки усиления, имеющем усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, который имеет вход для приема принимаемого сигнала, выход для генерирования выходного сигнала, имеющего некоторую частоту, и управляющий вход для приема сигнала регулировки усиления, который заключается в том, что:

преобразуют с понижением частоту выходного сигнала для получения одного сигнала полосы частот модулирующих сигналов, имеющего некоторую полосу частот модулирующих сигналов,

генерируют фильтрованный сигнал путем удаления ошибок сигнала смещения постоянной составляющей в полосе частот модулирующих сигналов,

генерируют уровень мощности сигнала при реагировании на мощность фильтрованного сигнала, и

генерируют сигнал регулировки усиления путем избирательного интегрирования разности между сигналом уровня мощности и опорным сигналом.

Целесообразно, чтобы при генерировании сигнала регулировки усиления осуществляли интегрирование разности только в том случае, когда значение сигнала регулировки усиления превышает минимальное заданное пороговое значение и является меньшим, чем максимальное заданное пороговое значение.

Согласно еще одному аспекту изобретения способ компенсирования изменений мощности принимаемого сигнала в устройстве автоматической регулировки усиления, имеющем усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, который имеет вход для приема принимаемого сигнала, выход для генерирования выходного сигнала, имеющего некоторую частоту, и управляющий вход для приема аналогового сигнала регулировки усиления, заключается в том, что:

преобразуют с понижением частоту выходного сигнала для получения по меньшей мере одного модулирующего сигнала, имеющего некоторую полосу частот модулирующих сигналов,

генерируют цифровое представление каждого соответствующего модулирующего сигнала,

генерируют по меньшей мере один фильтрованный сигнал путем фильтрования цифровых представлений по меньшей мере одного модулирующего сигнала,

генерируют сигнал уровня мощности в ответ на по меньшей мере один фильтрованный сигнал,

сравнивают сигнал уровня мощности с опорным сигналом для генерирования сигнала рассогласования,

генерируют цифровой сигнал регулировки усиления путем избирательного интегрирования сигнала рассогласования в ответ на значения сигнала рассогласования и цифрового сигнала регулировки усиления, и

преобразуют цифровой сигнал регулировки усиления в аналоговый сигнал регулировки усиления.

Полезно, чтобы при генерировании цифрового сигнала регулировки усиления осуществляли операцию интегрирования сигнала рассогласования только в том случае, когда значение цифрового сигнала регулировки усиления превышает минимальное заданное пороговое значение и является меньшим, чем максимальное заданное пороговое значение.

Настоящее изобретение является новым способом автоматической регулировки усиления и устройством регулировки мощности принятого ВЧ-сигнала в широком динамическом диапазоне. В предпочтительном варианте осуществления устройство автоматической регулировки усиления можно настраивать так, чтобы обеспечить заданную управляющую реакцию на различные характеристики замирания принятого ВЧ-сигнала. В приложениях, где интересующий сигнал представлен в цифровом формате подавленной несущей, таком как ДпФМн или ЧпФМн (для цифровых сотовых МДКРК систем), или формате когерентной фазовой модуляции с постоянной огибающей, таком как ГММн, ЧМн или ЧМ (используемых в сотовых фазовых системах с САОС), предлагаемое устройство способно обеспечить необходимую регулировку усиления, подавление внедиапазонных сигналов и преобразование с понижением частоты до частоты модулирующего сигнала без смещения постоянной составляющей.

В соответствии с настоящим изобретением предложено устройство автоматической регулировки усиления (АРУ) для двухрежимного приемника для компенсирования изменений мощности принимаемого сигнала. Устройство АРУ включает усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, имеющий вход для приема принимаемого сигнала, управляющий вход для приема сигнала регулировки усиления и выход для выдачи выходного сигнала. Соединенный с выходом понижающий преобразователь служит для перевода частоты выходного сигнала в частоту модулирующего сигнала, генерируя таким образом модулирующий сигнал. В предпочтительном варианте осуществления понижающий преобразователь служит для преобразования частоты модулирующего сигнала для выходного сигнала в модулирующую частоту, смещенную на заданную величину от постоянной составляющей. Контур подавления сигналов прохождения постоянной составляющей, предназначенный для приема модулирующего сигнала, подавляет сигналы прохождения постоянной составляющей, выданные понижающим преобразователем, обеспечивая, таким образом, наличие скомпенсированного модулирующего сигнала.

Устройство АРУ дополнительно содержит средство генерирования мощности принятого сигнала на основании мощности выходного сигнала. Насыщающий генератор сравнивает мощность принятого сигнала с опорным сигналом и вырабатывает сигнал регулировки усиления путем интегрирования или воздержания от интегрирования на основании величин опорного сигнала, мощности принятого сигнала и сигналов регулировки усиления.

Краткое описание чертежей

Отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения поясняются ниже со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

фиг.1 изображает блок-схему варианта устройства, использующего предлагаемое устройство автоматической регулировки усиления (АРУ), согласно изобретению;

фиг.2 изображает график изменения коэффициента усиления усилителя АРУ в зависимости от напряжения регулировки усиления, согласно изобретению;

фиг.3 изображает блок-схему варианта осуществления предлагаемого устройства автоматической регулировки усиления, которое включает контур регулирования в аналоговой форме, согласно изобретению;

фиг.4А и 4В изображают передаточные характеристики напряжения и мощности соответственно, связанные с примерным вариантом осуществления ограничителя сигнала, входящего в предлагаемое устройство регулировки усиления, согласно изобретению;

фиг.5 изображает вариант воплощения логической схемы, используемой для управления работой переключателя управления интегратором, согласно изобретению;

фиг.6А-6С представляют временные диаграммы, иллюстрирующие работу предлагаемого устройства АРУ, согласно изобретению;

фиг.7 изображает предпочтительный вариант воплощения предлагаемого устройства АРУ, включающего цифровую реализацию контура регулирования, согласно изобретению;

фиг.8 изображает вариант воплощения цифрового насыщающего накапливающего регистра, входящего в интегратор, изображенный на фиг.7, согласно изобретению;

фиг.9 изображает другой предпочтительный вариант осуществления предлагаемого контура АРУ, который включает контур подавления сигналов прохождения постоянной составляющей, согласно изобретению;

фиг.10 изображает блок-схему аналогового контура подавления сигналов прохождения постоянной составляющей, согласно изобретению.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

В цифровом приемнике, таком как используемый в цифровом устройстве сотовой радиосвязи с многостанционным доступом с кодовым разделением каналов (МДКРК), мощность обрабатываемого сигнала необходимо устанавливать на постоянном уровне. В условиях сотовой системы приемник может принимать сигнал, мощность которого претерпевает быстрые изменения в широком диапазоне значений. Чтобы надлежащим образом обработать цифровую информацию, содержащуюся в принятом сигнале, нужно регулировать мощность сигнала в приемнике. В двухрежимном цифровом приемнике, т.е. в цифровом приемнике, способном обрабатывать и МДКРК-сигналы (или МДВРК-сигналы), и стандартные ЧМ-сигналы, динамический диапазон принятого сигнала может изменяться в зависимости от выбранного рабочего режима. Поэтому предлагается устройство автоматической регулировки усиления для цифрового приемника, которое способно в каждом из рабочих режимов компенсировать отклонение мощности принятого сигнала в любой из двух систем сигналов.

Устройство автоматической регулировки усиления встроено в приемопередатчик переносного сотового МДКРК-телефона 10 (фиг.1). Телефон 10 может быть двухрежимным, т.е. МДКРК-совместимым (или МДВРК-совместимым) и обычным ЧМ-совместимым. Предлагаемое устройство автоматической регулировки усиления способно обеспечить регулировку мощности и широкополосных МДКРК-сигналов (или МДВРК-сигналов), и узкополосных ЧМ-сигналов. Возможность такой схемы работать как с широкополосными, так и узкополосными сигналами обеспечивает экономию затрат, элементов и мощности при создании приемника.

Телефон 10 включает антенну 12 для приема ВЧ-сигналов, включая МДКРК-сигналы или ЧМ-сигналы, переданные с базовой станции. Антенна 12 обеспечивает подачу принятых сигналов на антенный переключатель 14, который выдает принятые сигналы в приемную часть телефона 10. Антенный переключатель также принимает МДКРК- или Ч-сигналы связи от передающей части телефона 10 для выдачи их на антенну 12 и передачи на базовую станцию.

Принятые сигналы выдаются с антенного переключателя 14 на понижающий преобразователь 16, где ВЧ-сигналы преобразуются в сигналы диапазона более низких частот и выдаются далее как соответствующие сигналы промежуточной частоты (ПЧ). Сигналы ПЧ от понижающего преобразователя 16 подаются на ВЧ-усилитель 18 с автоматически регулируемым коэффициентом усиления. Сигналы ПЧ усиливаются с уровнем усиления, определяемым сигналом АРУ (V_АРУ), который тоже подается на усилитель 18. Усилитель 18 способен обеспечить линейную регулировку усиления в широком динамическом диапазоне, например свыше 80 дБ, на основании V_АРУ. Усилитель 18 может иметь конструкцию, раскрытую, например, в патенте США №5099204 “Линейный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления”.

В вышеупомянутом патенте США №5099204 используется схема компенсации для достижения желаемого динамического диапазона линейного регулирования. В конкретных вариантах осуществления такое регулирование можно обеспечить посредством схемы усиления при отсутствии схемы компенсации. Среди таких вариантов осуществления есть, например, такие, в которых несколько ступеней усиления объединены в каскад. Точно так же можно за счет наличия источника высокого напряжения питания исключить схему компенсации.

Сигналы ПЧ регулируемого усиления из усилителя 18 поступают на второй понижающий преобразователь 20, где сигналы ПЧ преобразуются в сигналы диапазона более низких частот и выдаются далее как соответствующие синфазные и квадратурные модулирующие сигналы I_вв и Q_bb. В варианте, изображенном на фиг.1, модулирующие сигналы в рабочем режиме МДКРК представляют собой I- и Q-выборки закодированных цифровых данных, выдаваемые для дальнейшей фазовой демодуляции и корреляции. В двухрежимном приемнике понижающий преобразователь 20 также понижает частоту ЧМ-сигналов с формированием модулирующих ЧМ-синфазных и квадратурных сигналов, которые затем подвергаются фазовой/частотной демодуляции с формированием выходного аудиосигнала.

Детектор 25 замеряет уровень сигналов, выдаваемых понижающим преобразователем 20, и генерирует соответствующий сигнал показаний уровня принятого сигнала (ПУПС). Сигнал ПУПС вместе с опорным сигналом АРУ (АРУ_ОП), выдаваемым контроллером (на фиг.1 не показан), подаются на схему 22 насыщающего интегратора. Сигнал АРУ_ОП соответствует желаемому уровню сигнала для модулирующих сигналов. Контроллер также выдает опорные сигналы предельно низкого уровня АРУ (АРУ_НИЗ) и предельно высокого уровня АРУ (АРУ_ВЫС) на насыщающий интегратор 22. Сигналы АРУ_НИЗ и АРУ_ВЫС соответствуют пределам изменения амплитуды сигнала регулировки усиления (V_АРУ), подаваемого на управляющий вход усилителя 18 насыщающим интегратором 22.

На фиг.2 показано, что очевидно наличие нелинейной характеристики коэффициента усиления усилителя 18 при относительно постоянных величинах напряжений регулирования, превышающих уровень АРУ_ВЫС и меньших, чем уровень АРУ_НИЗ. Как правило, желательно ограничить величину V_АРУ линейным диапазоном между уровнями АРУ_ВЫС и АРУ_НИЗ, чтобы соответствующая постоянная времени контура регулирования оставалась в допустимом диапазоне. Отклонение постоянной времени этого контура за пределы допустимого диапазона могло бы привести к значительным ошибкам регулирования в контуре.

Как указано ниже, насыщающий интегратор 22 предназначен для интегрирования разности между сигналами ПУПС и АРУ_ОП, когда V_АРУ находится в диапазоне между АРУ_ВЫС и АРУ_НИЗ. При наличии входного сигнала, который должен вызвать повышение V_АРУ до величины, превышающей уровень АРУ ВЫС, или понижение до величины, меньше, чем уровень АРУ_НИЗ, интегратор 22 прекращает интегрирование, и сигнал регулировки усиления V_Aру поддерживается постоянным либо на уровне АРУ_ВЫС, либо на уровне АРУ_НИЗ, за счет чего, как указано выше, улучшается реакция контура регулирования.

Насыщающий интегратор 22 (фиг.1) принимает сигнал ПУПС от детектора 25 вместе с сигналом АРУ_ОП от контроллера. Чтобы обеспечить точную регулировку усиления, как правило, необходимо минимизировать разность между сигналом ПУПС и сигналом АРУ_ОП. Насыщающий интегратор 22 используют для выполнения этой функции в контуре АРУ путем сведения этой разности к нулю. Например, если усиление сигнала слишком велико, сигнал ПУПС также будет сигналом высокого уровня по сравнению с сигналом АРУ_ОП. Пока эти сигналы не станут сигналами равной амплитуды, выходной сигнал V_АРУ интегратора будет продолжать уменьшать коэффициент усиления усилителя 18.

Следует понять, что замер ПУПС можно проводить в различные моменты при обработке принятого сигнала. Хотя на фиг.1 показано, что такой замер проводят после понижения частоты понижающим преобразователем 20, его можно осуществлять в любой точке цепи обработки сигналов после усилителя 18 ПЧ. Замер ПУПС предпочтительно осуществляют после завершения фильтрации сигнала, минимизируя таким образом мощность структурноподобной помехи при измерениях. При использовании аналоговых способов регулировки мощности как в случае широкополосных, так и в случае узкополосных сигналов можно использовать одни те же схемы регулировки мощности для обоих режимов работы.

Что касается передающей части 30 переносного телефона, изображенного, то и здесь регулируется мощность передаваемых сигналов. Для осуществления непрерывного регулирования передаваемой мощности в режиме МДКРК тоже используется сигнал V_АРУ. Сигнал V_АРУ выдается в передающую часть 30 вместе с различными другими сигналами управления от контроллера (не показан).

На фиг.3 изображен примерный вариант осуществления предлагаемого устройства автоматической регулировки усиления, которое включает частично аналоговую реализацию насыщающего интегратора 22. Насыщающий интегратор включает в себя интегратор 40 с операционным усилителем с контуром емкостной обратной связи. В частности, интегратор 40 принимает сигнал АРУ_ОП через резистор 42 на его неинвертирующем входе, к которому также подсоединен конденсатор 43. Когда переключатель 44 замыкается в ответ на управляющую информацию, обеспечиваемую решающей логической схемой 46 интегратора, сигнал ПУПС, выданный детектором 48, принимается интегратором 40 через резистор 50. Когда переключатель 44 удерживается в разомкнутом положении в ответ на управляющую информацию с решающей логической схемы 46 интегратора, конденсатор 52 служит для поддержания выходного сигнала (V_АРУ) интегратора 40 постоянным на уровне АРУ_ВЫС, либо на уровне АРУ_НИЗ. Это предотвращает насыщение усилителя 18, когда амплитуда входного сигнала ПЧ выходит за пределы заданного динамического диапазона.

ВЧ-переключатели 49 и 55 подключают полосовой фильтр 51 МДКРК-сигналов ПЧ к усилителю 18 ПЧ в режиме МДКРК, которому соответствует установка переключателей, изображенная на фиг.3. В режиме ЧМ положение ВЧ-переключателей 49 и 55 изменяется для того, чтобы подключить полосовой фильтр 53 ЧМ-сигналов ПЧ и ограничитель 54 к усилителю 18 ПЧ. Полосовой фильтр 53 ЧМ-сигналов ПЧ для подавления внедиапазонной помехи определяет ширину полосы ЧМ-сигналов, подаваемых через ограничитель 54 на усилитель 18 ПЧ. Например, при работе в режиме ЧМ фильтр 53 ЧМ-сигналов ПЧ должен иметь полосу пропускания шириной приблизительно в один сотовый канал (например, 30 кГц) и полосу задерживания, границы которой значительно удалены (например, на величину ±60 кГц) от средней частоты диапазона ПЧ. Во время работы в режиме МДКРК фильтр 51 МДКРК-сигналов ПЧ предназначен для подавления внедиапазонной помехи и определяет ширину полосы МДКРК-сигналов, подаваемых на усилитель 18. Например, в режиме МДКРК полосовой фильтр 51 МДКРК-сигналов ПЧ может обеспечить полосу пропускания, соответствующую частоте следования элементарных посылок сигналов модулирующей части приемника (например, 1,26 МГц), и обеспечивает заданную ширину полосы подавления (например, н 1,8 МГц). В другом варианте ограничитель 54 может стоять в общей цепочке перед усилителем 18 ПЧ.

Ограничитель 54 ослабляет ВЧ-сигналы высокой мощности, которые главным образом принимаются во время работы в р