[发明专利]自动增益控制装置、自动增益控制的增益设定方法、无线通信收发器

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有快速且稳健的自动增益控制装置及其操作的方法，不仅只限于无线局域网络(Wireless Local Area Networks,WLAN)的使用，特别涉及一种接收讯号时可进行自动增益控制的装置。

背景技术

本发明有关于一种无线通信统，但不限制于无线局域网络(Wireless LocalArea Networks,WLAN)，特别是802.11a/b/g/n接收基频解调器，为各种RF收发器IC(Integrated Circuits)提供了一个快速且稳健的自动增益控制(AutoGain Control,AGC)功能。在一个典型的无线局域网络的环境下，随着发射器与接收器之间的距离有所不同，其接收讯号强度的动态范围可高达100dB。自动增益控制电路已被广泛应用于无线局域网络的接收器，以改善其性能及可应用范围。

早期一个典型的无线局域网络收发器包括三个芯片：一个功率放大器芯片(Power Amplifier,PA)，一个射频收发器芯片，以及一个结合基频(Baseband,BB)和媒介访问控制(Medium Access Control,MAC)的芯片。为了进一步降低无线收发器的成本，整合功率放大器的射频收发芯片已经被实现了，近来结合以上三个芯片的无线局域网络收发器单芯片也已被开发。图1显示了一个无线收发器，其中包括于无线局域网络上应用的直接转换(亦称为零中频)接收机。在最高层次上，它包括四个功能方块：天线11、天线切换器12、发射器20，以及接收器10。

请参考图1，一个典型的零中频接收器10其包括了：一个低噪声放大器(LowNoise Amplifier，LNA)13、一对混频器14a和14b、一对低通滤波器17a和17b，以及一对具有两级的可变增益放大器(Variable Gain Amplifier，VGA)18a和18b。低噪声放大器13用来放大微弱的接收讯号以获取最小的失真程度。也就是说，低噪声放大器13其作用在于提高接收器的灵敏度，一级低噪声放大器通常提供了超过15dB的增益和1.5至2.5dB之间的噪声数(NF)。虽然图1中未特别显示，一低噪声放大器13实际上常包括多级低噪声放大器用来进一步加强接收微弱讯号的灵敏度。

在一个讯号强度较强的环境下，如果使用多级低噪声放大器，通常会希望将低噪声放大器的部分或每一级都关闭，低噪声放大器13的输出连接到一对混频器14a及14b。为了使接收到的讯号不失真，需要两个混频器提供同相(in-phase)和正交(quadrature)的一对基频讯号。一个混频器14a需要由频率合成器16产生射频载波为一输入，和低噪声放大器13的输出作为另一输入，将收到的射频讯号转换成基频同相讯号(也称为I通道)作为其输出。而另一个混频器14b，采用了90度的相位移的射频载波15为一输入，以及低噪声放大器13的输出作为另一输入，将接收到的射频讯号转换成基频正交讯号(也称为Q通道)作为其输出。以下，将接收到的同相讯号和正交讯号分别简称为I信道和Q信道讯号，I信道和Q信道讯号处理基本上是相同的。因此，以下将仅描述I信道讯号的处理过程。

对于I信道讯号，低通滤波器17a将其收到的混频器14a输出，过滤掉不必要的相邻信道干扰和于接收射频讯号两倍频的混频器输出。I通道滤波器的输出连接至可变增益放大器18a作增益调整。如图1所示，在此系统中，可变增益放大器18a包括两级可变增益放大器:第一级可变增益放大器19a和第二级可变增益放大器19b，其增益由自动增益控制单元22所产生的控制讯号控制。设计者可以使用3级或更多级的可变增益放大器来实施可变增益放大器18a的功能。

正如其名称所示，第一级可变增益放大器19a或第二级可变增益放大器19b通过调整其控制电压来为其输入讯号提供可变增益。可变增益放大器18a的输出连接至基频解调器40的I信道模拟数字转换器21a。I信道N-位模拟数字转换器21a输出一般为无符号整数(0至2^N-1)讯号，再经由一-2^N-1转换器210a转换成符号整数(-2^N-1至2^N-1-1)讯号，以方便基频解调器23进一步处理接收到的讯号。稍后将描述更详细的操作方式。