专利名称：分集接收切换中调整自动增益控制电压的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种信号接收装置，特别是，涉及一种在单集接收模式和 分集接收模式之间进行切换时，自动改变先前未工作的一路接收信号处理
分支的增益控制电压的自动增益控制(AGC)电路，
背景技术：
在移动通信系统中，城市中林立的高大建筑之间对电磁波产生的反射 导致通信中的电磁波环境变得复杂，并且会对传输信号产生多径衰落。另 外，伴随着交通工具(比如汽车，火车)的高速移动，对传输信号产生多 普勒效应和快衰落。这些现象都对处在通信状态中的移动设备的接收效果 产生负面影响。
为了克服多径衰落、多普勒效应以及快衰落，分集式天线接收系统投 入了使用。应用分集接收天线后，当接收信号发生衰落时，分集天线接收 系统需要在多个分集天线之间进行切换，以获得最强的接收信号，或者对 各个分集天线的接收信号进行合成，通过数字信号处理算法，获得更好的 接收效果。
日本专利公报特开2005-171984 (专利文献1)公开了一种传统的分 集接收系统。图6示出了现有技术的分集接收系统。如图6所示，该分集 接收系统包括调谐器信号接收部分2，接收信号质量控制部分3，以及分 集接收天线4， 5。
调谐器信号接收部分2包括调谐器电路6， 7。接收信号质量控制部分 3包括数字解调器8， 9，分集接收部分IO，纠错部分ll，输出端子12， 和分集接收控制部分13。分集接收天线4， 5分别与调谐器电路6， 7相连。 由调谐器电路6， 7分别对分集接收天线4， 5接收的信号进行调谐。调谐 器电路6， 7把经过调谐的信号分别输出到接收信号质量控制部分3中的两个数字解调器8， 9。
天线4，调谐器6，数字解调器8构成信号分集接收和处理中的一条 支路；天线5，调谐器7，数字解调器9构成信号分集接收和处理中的另 一条支路。由数字解调器8， 9解调的信号被输入到分集接收部分10。分 集接收部分10的输出与纠错部分11，和分集接收控制部分13相连。
在分集接收系统由单集接收模式切换到分集接收模式时，由分集控制 部分13向未工作的一路调谐器和数字解调器提供电源电压，使其从非工 作状态切换到工作状态。同时，因为接收天线接收的信号的强弱不同，信 号强度的相对变化是很大的。要保证信号在后端电路的动态范围之内，需 要使用自动增益控制(AGC)电路，根据接收信号的强弱，通过控制电压 来自动控制中频放大器的增益，以保持输出的稳定。
然而，在现有技术中，从分集接收控制部分13输出电源电压，该电
源电压通过电路反馈直接提供给调谐器电路，作为带有AGC的中频放大器
的控制电压。在现有技术中，分集接收系统中未工作的一个分支从开始工
作到达到稳定的工作状态需要较长的时间。
为了解决这个问题，人们提出了一种方法，将处在工作状态中的调谐 器电路的中频放大器的控制电压直接传递到未开始工作的调谐器的中频
放大器，从而节约从单集接收模式到分集接收模式的切换时间。然而，在 复杂的接收环境中，两路调谐器的输入信号强度通常有很大的不同，尤其 是在必须考虑多径衰落和多普勒效应引起的快衰落时更是如此。上述专利 文献中描述的电压传递电路，仅仅复制了第一集接收电路中的中频放大器 的控制电压，这就产生了需要幵启的调谐器电路中的中频放大器控制电压 与信号强度失配的问题。
此外，现有的分集接收天线系统大多是采用方向分集。即使在两个或 多个相关性为零的、且指向不同方向的天线间进行接收信号的切换或者合 成，以达到提高信号强度的目的，但是方向分集天线对由于接收端高速移 动而产生的波峰值间隔信号1/4波长的快衰落并没有改善。
发明内容
本发明的目的是提供一种分集接收装置，能够在单集切换到多集接收
时，根据接收信号的强度分配AGC控制电压，使AGC更快达到最佳工作状
态，并且通过配置一定间隔距离的接收天线，改善快衰落对接收信号强度 的影响。
根据本发明的一个方面，提供一种分集接收装置,包括第一调谐单 元，用于对接收的通信信号下变频成中频信号，并对中频信号进行放大；
第二调谐单元，用于对接收的通信信号下变频成中频信号，并对中频信号
迸行放大；分集接收控制部分，用于根据接收信号的质量，在单集接收模 式和分集接收模式之间进行切换；和自动增益控制部分，用于控制提供给 所述第一调谐单元和所述第二调谐单元中的中频放大器的控制电压。
根据本发明的另一个方面，提供一种分集接收的控制方法，包括步骤:
根据接收的通信信号的信号质量确定是否从单集接收模式切换到分集接
收模式；在从单集接收模式切换到分集接收模式时，启动自动增益控制部 分向第一和第二调谐单元中的中频放大器提供分压控制电压。
通过下面结合
本发明的优选实施例，将使本发明的上述及其 它目的、特征和优点更加清楚，其中
图1是显示根据本发明实施例的分集接收装置的方框图2a是说明在接收端高速移动时快衰落导致的信号质量劣化的示意
图2b是显示因快衰落而进行分集切换时分级接收天线信号的强度关 系的示意图3是显示根据本发明实施例的分集接收装置的操作的流程图； 图4是显示AGC控制电压与接收信号强度之间关系的示意图； 图5是显示根据本发明的分集接收装置中的AGC控制电压分压电路的
结构示意图；和
图6是显示现有技术的分集天线接收机的方框图。
具体实施例方式
下面参照附图对本发明的实施例进行详细说明，在描述过程中省略了
对于本发明来说是不必要的细节和功能，以防止对本发明的理解造成混淆。
参考附图描述本发明的优选实施例。这里采用分集式车载电视接收机 作为具体实施例。应该指出，本发明的接收机不限于此，而是可以适用于 更广泛的应用范围。
如图1所示，根据本实施例的分集接收机主要由三个部分组成，包括
分集接收天线37， 38，调谐器21，和接收信号质量控制部分22。分集接 收天线37， 38用于接收信号。调谐器21包括分别与两个分集天线37， 38 相连的调谐单元31和32，它们可以是超外差结构的接收机，功能和结构 完全相同。调谐单元31可以作为第一调谐单元；调谐单元32可以作为第 二调谐单元。调谐单元31由射频放大器51，混频器52，中频滤波器53， 中频放大器54构成，振荡器55向混频器52提供参考频率。混频器52的 输出通过射频AGC控制器56与射频放大器51相连，在这个反馈回路中加 入了接地电容56a，使其电压变化更平滑。同样，调谐单元32由射频放大 器61，混频器62，中频滤波器63，中频放大器64构成，振荡器65向混 频器62提供参考频率。混频器62的输出通过射频AGC控制器66与射频 放大器61相连，在这个反馈回路中加入了接地电容66a。
接收信号质量控制部分22由数字解调电路42， 43,分集接收部分44， 误码纠错部分45，分集接收控制部分46构成。误码纠错部分45的一个输 出端86a作为BER判定器86的一个输入。BER判定器86的另一个输入是 BER基准信号86c。
分集接收控制部分46的输入端46a与分集接收部分44的输出81b相 连，分集接收控制部分46的另外两个输入46b， 46c分别与AGC控制部分 33的输出端33a， 33b相连。分集接收控制部分46的输出端口 46d连接到 AGC控制部分33的输入端33c，用于向AGC控制部分33输入信号，作为 AGC控制部分33的输入33c，以导通/截止AGC控制部分33中向中频放大 器提供控制电压的分压控制部分。另外，作为分集接收控制部分46的供 电端口的电源输出46e， 46f分别'与调谐单元31， 32的电源输入端口 31b， 32b相连，以便向调谐单元31， 32供电。
在单集接收时，调谐单元31和数字解调器42，调谐单元32和数字解
调器43中的任意的一个支路工作，接收通信信号。当切换到分集接收时，
调谐单元31， 32以及数字解调器42， 43同时工作。数字解调器42， 43 输出的解调信号进入分集接收部分44进行合成，然后输出。在单集接收 时，使用任何一个分支的调谐单元和数字解调电路都是等价的。为了简化 起见，可以选择调谐单元31和数字解调电路42来进行说明。
图3示出了根据本发明实施例的分集接收装置的操作的流程图。当接 收装置刚开始工作时，在图3所示的步骤401，因为接收信号的状况不明， 为了保证接收信号的质量，采取分集接收模式进行接收。分集接收控制部 分46的电源输出46e， 46f分别向调谐单元31和32，以及数字解调器42， 43供电。分集接收控制部分46的46d的输出端口控制AGC控制部分33 的输出端33a， 33b为打开状态。另外，与AGC控制部分33的输出端33a， 33b相连的中频放大器54， 64的AGC输入端54a， 64a同时为打开状态， 互不影响。通过天线37， 38接收的数字信号分别通过调谐单元31， 32的 输入端口35， 36进入射频放大器51， 61。射频放大器51， 61对接收的射 频信号分别进行放大，并把放大的信号分别提供给混频器52， 62。混频器 52, 62对放大的射频信号进行下变频，并将获得的中频信号分别输出到中 频放大器54， 64。中频放大器54， 64对输入的中频信号进行放大，并将 得到的中频放大信号分别输出到数字解调器42， 43。
数字解调器42， 43对中频信号进行解调，并输出经过解调的数字信 号。解调的数字信号通过分集接收部分44的输入端44a和44b输入到分 集接收部分44。分集接收部分44对信号强度及信噪比进行判断，并将结 果通过输出端46a输出到分集接收控制部分46。同时，分集接收部分44 对两路数字解调信号进行合成。这情况下，通常能将信号的载噪比提高2 倍。经过合成的子载波信号通过分集接收部分44的输出端44c输入到纠 错部分45，然后通过纠错部分45的输出端45b输出到后端设备。另外， 纠错部分45的输出结果还通过其输出端提供给误码率(BER)判定部分 86。
当输出信号的质量稳定后，可以通过分集接收部分44对两路输入的 接收信号质量进行判断。在图3的步骤402中，检测单集接收的信号的载 噪比(可以由分集接收部分44执行)以及误码率(BER)(可以由BER
判定部分86执行)是否低于设定值。如果其中任何一个支路的信号质量
达到了正常接收的要求(即步骤402中判断为否)，流程则进展到步骤403， 可以关闭另一路的接收电路，在本实施例中，关闭分集接收控制部分46 的一路电源输出，向调谐单元31供电，并停止向调谐单元32供电，从而 将分集接收状态切换到单集接收状态，以降低功耗。可以通过分集接收部 分44中设定的判断标准，如载噪比C/N，进行判断。
步骤403之后，在步骤404，在单集接收的过程中，监测单集接收的 信号质量，例如，判断单集接收的信号的载噪比，或误码率是否低于预定 的设定值。如果单集接收的信号质量正常，S卩，不低于预定的设定值，流 程则返回步骤403，继续以单集方式进行接收。此时，分集接收部分44 和/或BER判定部分86检测到的接收信号质量处在正常状态，向分集接收 控制部分46有关接收信号的质量正常的信息。当步骤404的判断结果为 肯定时，即单集接收的信号质量恶化，需要切换到分集接收状态，流程则 转到步骤405。这种情况下，分集接收部分44和/或BER判定部分86检 测到的接收信号质量下降，低于预定值，并分别通过各自输出端81b禾口/ 或86向分集接收控制部分46有关接收信号的质量下降的信息。分集接收 控制部分46向处在未工作状态的一路接收电路供电，以启动分集接收。
在启动分集接收模式后，通过带分压功能的AGC控制部分33向调谐 单元31， 32分配电压，以传送AGC控制电压。然后，流程返回到步骤 401，以分集接收模式进行接收。另外，当在步骤402的判断结果为肯定 时，即单集接收的信号质量降低，且低于预先设定的载噪比或误码率时， 流程则返回步骤401，继续以分集接收模式进行接收。在此，分集接收部 分44中的判断标准是可以修改的，所以可以对应不同的应用情况。
下面返回参考图1，以调谐单元31和数字解调电路42 —路处在单集 接收的情况下为例，说明从单集接收向分集接收的切换。当天线37所接 收的信号强度下降，例如，达到-80dBm以下时，经过数字解调器42输出 的数字信号42b的质量也随之相应下降。当提供给分集接收部分44的接 收信号的载噪比C/N下降到分集接收部分44所设定的标准以下，或者BER 判定部分86所检测的误码率低于所设定的标准值时，单集接收已经不能
保证正常接收。这时，需要从单集接收模式切换到分集接收模式。分集接
收部分44和/或BER判定部分86以如上所述的方式向分集接收控制部分 46提供有关接收信号的质量下降的信息。分集接收控制部分46向处在未 工作状态的一路接收电路供电，以启动分集接收。
在此，信号的恶化可能是由多种原因引起的。例如，由于车辆处在建 筑物众多的环境中，导致传输信号被建筑物多次反射而引起多径衰落。这 种情况下，通常需要开启分集接收装置中方向性不同的另一集接收天线相 连的接收电路，以提高信号质量。
此外，当车辆进入高速移动状态时，由于多普勒效应而产生的快衰落， 同样会引起接收信号的恶化。图2a示出了说明根据现有技术给出的快衰 落情况的示意图。快衰落的波谷间隔为1/2波长，深度可以达到30dB以 上。根据本发明的实施例，可以通过设定分集天线37， 36之间的间隔位 置是所接收信号的1/4波长而补偿由于快衰落产生的信号恶化。在此，作 为实例，可以设定天线37的接收信号强度最大的部分(几何中心)和天 线38的接收信号强度最大的部分(几何中心)之间的距离为所接受信号 频率带信号波长的1/4。另外，需要说明的是，天线37和38可以是任意 形状的天线。
图2b示出了因快衰落而进行分集切换时分集接收天线信号的强度关 系的示意图。如图2b所示，当正在工作的天线接收到的信号强度处于快 衰落产生的波谷时，与其相隔1/4波长的另一集接收天线处于快衰落的波 峰，所以其接收信号强度相对于正在工作的天线，可以有10dB以上的提 高。此时由分集接收控制部分46的输出46d向AGC控制部分33发出命 令，开启AGC控制部分33。同时，分集接收控制器46通过电源输出端 46f向调谐单元32和数字解调器43供电，启动另一个接收分支，使分集 接收装置从单集接收模式切换到分集接收模式。
应该指出，无论是因为多径衰落还是多普勒效应引起的快衰落而导致 接收装置必须从单集接收方式切换到分集接收方式时，另一集接收天线 (例如，图1中的天线38)接收的信号强度， 一定优于正在接收中的天线 37接收的信号强度。否则，接收装置将无法正常工作。对车载电视来说，将意味着用户不能收看到令人满意的节目。而相对于正在接收信号的天线
37，调谐单元32中的中频放大器64所放大的信号的强度，也一定高于正 在接收的调谐单元31中的中频放大器54所放大的信号的强度。而根据 AGC控制的特性，如图4所示，在放大器的可调整范围内，输入信号的 强度和控制电压成近似反比的曲线。因此，中频放大器64的控制电压要 小于中频放大器54的控制电压。因此，AGC控制部分33不仅需要将调 谐单元31中的中频放大器54的控制电压传输给调谐单元32中的中频放 大器64，还需要将中频放大器64的控制电压调整到一个相对较小的电平。 就是说，将提供给上述中频放大器54的AGC控制电压值经纠正后提供给 另一个分集支路中的中频放大器64。
图5示出了根据本发明的分集接收装置中的AGC控制部分33中的电 压分压电路的结构示意图。如图5所示，根据本实施例，AGC控制部分33 可以通过带有开关的分压电路实现这一功能。可以用诸如场效应晶体管之 类的晶体管作为开关部分。在晶体管的源极和漏极分别连接有分压电阻。 向第二调谐单元32中的中频放大器64供电的端子32a连接在两个分组电 阻之间(如图5所示)，向中频放大器64提供分压的控制电压。可以理解， 本发明不限于此，也可以利用其它器件作为开关部分。当分集接收控制部 分46根据分集接收部分44和/或BER判定部分86提供的信息决定启动分 集接收时，分集接收控制部分46向调谐单元32供电，使其从未工作状态 切换到工作状态，从而从单集接收模式切换到分集接收模式。同时，分集 接收控制部分46通过AGC控制部分33的输入33c向晶体管的栅极输入高 电平，使晶体管导通。分别与晶体管的源极和漏极相连的电阻的阻值决定 了提供给调谐单元31和32的分压电压的比例，从而将调谐单元31中的 中频放大器54的控制电压经纠正后，施加到调谐单元32中的中频放大器 64。在此，可以根据不同的接收装置和不同特性的中频放大器，选择不同 的阻值比例的分压电阻。 ，
通过带有开关器件和分压功能的AGC控制部分33来对新启动的调谐 单元中的中频放大器提供分压控制电压，可以在很短的时间(约3丐s)内， 将接收机由单集接收模式切换到分集接收模式。而且，在切换过程完成的
同时，中频放大器64的控制电压值也被钳位在一个比较合适的电平位置， 縮短了调谐单元32的稳定时间。
根据本发明，调谐单元在从单集接收模式切换到分集接收模式的过程 中，所用时间短，工作情况稳定，并且能够补偿快衰落引起的信号强度恶 化，可以使用在任何移动终端中。
根据本发明，能够基于执行分集接收的调谐单元中的输入信号强度， 由自动增益控制电路与执行单集接收的调谐单元中的中频放大器的供电 电压成比例向新启动的调谐单元中的中频放大器提供控制电压，使得新开 启的调谐单元中的中频放大器控制电压与其所接收的信号强度相配合，从
而缩短调谐单元32的稳定时间。
在本发明的实施例中，以两条支路的处理电路为例说明了分集接收中 的控制增益电压的方式。可以理解，本发明不限于此，而是可以应用到多 支路的分集接收模式中。
根据本发明的分集接收装置可以用于通信系统中诸如移动电话、个人 数字助理之类的移动终端上，以及其它通信设备上。
至此已经结合优选实施例对本发明进行了描述。本领域技术人员应该 理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种其它的改变、 替换和添加。因此，本发明的范围不应该被理解为被局限于上述特定实施 例，而应由所附权利要求所限定。
权利要求
1.一种分集接收装置，包括第一调谐单元，用于对接收的通信信号下变频成中频信号，并对中频信号进行放大；第二调谐单元，用于对接收的通信信号下变频成中频信号，并对中频信号进行放大；分集接收控制部分，用于根据接收信号的质量，在单集接收模式和分集接收模式之间进行切换；和自动增益控制部分，用于控制提供给所述第一调谐单元和所述第二调谐单元中的中频放大器的控制电压。
2. 根据权利要求l所述的分集接收装置，其中在从单集接收模式切换 到分集接收模式时，所述自动增益控制部分根据处在单集接收模式中的调 谐单元中的中频放大器的控制电压，纠正提供给新启动的调谐单元中的中 频放大器的控制电压。
3. 根据权利要求l所述的分集接收装置，其中所述分集接收控制部分 在控制所述第一和第二调谐单元从单集接收模式切换到分集接收模式时， 启动所述自动增益控制部分向所述第一和第二调谐单元中的中频放大器 提供分压控制电压。
4.根据权利要求3所述的分集接收装置，其中在从单集接收模式切换 到分集接收模式时，自动增益控制部分根据单集接收模式中工作的调谐单 元中的中频放大器的控制电压来调整要施加到未工作的调谐单元中的中 频放大器的控制电压。
5. 根据权利要求l所述的分集接收装置，其中所述自动增益控制部分 包括开关器件，和分别连接到开关器件的两端的分压电阻构成。
6. 根据权利要求5所述的分集接收装置，其中所述开关器件是场效应 晶体管，所述分压电阻分别连接到所述场效应晶体管的源极和漏极。
7. 根据权利要求6所述的分集接收装置，其中所述分集接收控制部分的供电端子与所述场效应晶体管的栅极相连。
8. 根据权利要求l所述的分集接收装置，其中所述分集接收装置还包括分集接收部分，用于检测接收信号的载噪比，并将检测结果提供给所 述分集接收控制部分；误码率判断部分，用于检测接收信号的误码率，并将检测结果提供给 所述分集接收控制部分。
9. 根据权利要求8所述的分集接收装置，其中所述分集接收控制部分根据所述载噪比和/或所述误码率来确定是否启动分集接收模式。
10. 根据权利要求l所述的分集接收装置，其中所述分集接收装置还包括与所述第一调谐单元连接的第一天线，用于接收通信信号；和与所述第二调谐单元连接的第二天线，用于接收通信信号。
11. 根据权利要求io所述的分集接收装置，其中所述第一天线和所述第二天线的几何中心是所接收信号的波长的1/4。
12. 根据权利要求10所述的分集接收装置，其中所述第一天线和所述 第二天线是任何形状的天线。
13. —种无线通信设备，其中包括根据权利要求1至12中的任何一项所述的分集接收装置。
14. 一种分集接收的控制方法，包括步骤根据接收的通信信号的信号质量确定是否从单集接收模式切换到分 集接收模式；在从单集接收模式切换到分集接收模式时，启动自动增益控制部分向第一和第二调谐单元中的中频放大器提供分压控制电压。
15. 根据权利要求14所述的方法，其中所述提供分压控制电压的步骤 包括根据单集接收模式中工作的调谐单元中的中频放大器的控制电压来 调整要施加到未工作的调谐单元中的中频放大器的控制电压。
16. 根据权利要求14所述的方法，进一步包括根据接收信号的载噪比 和/或误码率来确定是否启动分集接收模式的步骤。
全文摘要
一种分集接收装置，包括第一调谐单元，用于对接收的通信信号下变频成中频信号，并对中频信号进行放大；第二调谐单元，用于对接收的通信信号下变频成中频信号，并对中频信号进行放大；分集接收控制部分，用于根据接收信号的质量，在单集接收模式和分集接收模式之间进行切换；和自动增益控制部分，用于控制提供给所述第一调谐单元和所述第二调谐单元中的中频放大器的控制电压。
文档编号H04B7/08GK101369838SQ20071014117
公开日2009年2月18日 申请日期2007年8月13日 优先权日2007年8月13日
发明者健 刘, 安 安 申请人:松下电器产业株式会社