具有低电力消耗的接收器及其降低电力消耗的方法

摘要

本发明涉及一种具有低电力消耗的接收器及其降低电力消耗的方法，根据自动增益控制信息来调节增益，而在频道选择滤波器的前端、后端所取得的信号峰值，对所需的信号和不需要的信号(即干扰信号)的大小进行分析，并判断出信号的大小和干扰信号的存在与否之后，仅提供适合于各信号质量的电流，以使接收器的电力消耗达到最小化。

说明书

技术领域

本发明涉及一种接收器及其方法，特别是关于一种具有低电力消耗的接收器及其降低电力消耗的方法，是根据自动增益控制信息来调节增益，而在频道选择滤波器的前端、后端所取得的信号峰值，对所需的信号和不需要的信号，即对干扰信号(jammer)的大小进行分析，并判断出信号的大小和干扰信号的存在与否之后，仅提供适合于各信号质量的电流，由此使接收器的电力消耗达到最小化。

背景技术

在现有的技术中，由于通信系统的接收器的频谱变化很大，导致天线接收的无线信号的准确性不仅受所需信号的大小的影响，也受到邻接频带中存在的干扰信号(jammer)的影响。因此在通信规格中，当对所需信号作最小检测功率和最大检测功率，并且当邻接频带中存在干扰信号时，必须对接收器的操作进行定义处理。

如图1所示，现有技术是利用自动增益控制的接收器100，包括天线101、低噪声放大器(Low Noise Amplifier，LNA)102、频率变换器103、频道选择滤波器(Channel Selection Filter，CSF)104、以及可变增益放大器(Programmable GainAmplifier，PGA)105。

因此，现有的接收器是通过天线101接收超高频率信号，并且将接收到的信号通过低噪声放大器(LNA)102进行放大后，然后利用频率变换器103降低信号的频率。而且，如图2所示，利用双二阶(biquad)运算放大器(OperationalAmplifier)的频道选择滤波器(CSF)104，将妨碍信号的干扰信号(jammer)进行滤波后。如图3所示，再利用由运算放大器组成的可变增益放大器(PGA)105进行放大，并输出一定大小的放大信号。

其中，利用运算放大器的频道选择滤波器(CSF)104的传达函数可以如公式1表示，利用运算放大器的可变增益放大器(PGA)105的传达函数可以如公式2表示。

【公式1】

$>\frac{V_o}{V_i}=\frac{S^2{C}_2{C}_3+S\frac{C_1-C_x}{R_3}+\frac{1}{R_1{R}_3}}{S^2{C}_2{C}_4+S\frac{C_2}{R_4}+\frac{1}{R_2{R}_3}}$>

【公式2】

$>\mathrm{Gain}=-\frac{R_{302}}{R_{301}}$>

另外，还包括第一峰值检波器(Peak Detector 1，PD1)107、第二峰值检波器(Peak Detector 2，PD2)109、第一自动增益控制部(Automatic Gain Control 1，AGC1)108以及第二自动增益控制部(Automatic Gain Control 2，AGC2)110。第一峰值检波器(PD1)107用于检测通过所述频道选择滤波器(CSF)104之前的信号。第二峰值检波器(PD2)109用于检测通过所述频道选择滤波器(CSF)104之后的信号。第一自动增益控制部(AGC1)108根据所述第一峰值检波器107的第一检测值，对所述低噪声放大器102和频率变换器103的增益进行调节。第二自动增益控制部(AGC2)110根据所述第二峰值检波器109的第二检测值，对所述频道选择滤波器104和可变增益放大器105的增益进行调节。

于是，在设置于频道选择滤波器104前端的第一峰值检波器(PD1)107检测包含所需信号和不需要的干扰信号的整个信号的峰值，所述第一自动增益控制部108依据该峰值对所述低噪声放大器102和频率变换器103的增益进行调节，使通过频道选择滤波器104之前的信号维持于一定大小，以防止因为干扰信号而使接收器100的信号发生扭曲。

另外，设置于频道选择滤波器104后端的第二峰值检波器(PD2)109对干扰信号进行滤波，使其变小，并检测仅由所需信号构成的信号的峰值后，所述第二自动增益控制部110再依据该峰值对所述频道选择滤波器104和可变增益放大器105的增益进行调节，以使所述输出106维持于一定大小。

在现有的技术中，如图4所示，表示相对于干扰信号，运算放大器的扭曲程度的外频带(out-band)三阶输入截止点(3rd Input Intercept Point，IIP3)的示意图，随着运算放大器的增益带宽(Gain-Bandwidth，GBW)的增加而成正比例增加，而增益带宽随着电流的增加而成正比例增加。当所述三阶输入截止点(IIP3)的值越高，表示扭曲度越低，亦即所述三阶输入截止点(IIP3)的值越大，信号失真越小。为了实现较低的扭曲程度，需要提供较大的电流而达到三阶输入截止点(IIP3)的最佳点，从而存在接收器中的电力消耗量大幅增加的问题。

因此，如图4所示，在利用运算放大器所构成的频道选择滤波器(CSF)104和可变增益放大器(PGA)105的情况下，仅需要能满足噪声最佳点的电流。但为了能更好地抵抗干扰信号，如图5所示，接收器必须提供比能满足噪声最佳点的电流还要大的电流，需要提供更大的电流给低噪声放大器102和频率变换器103，以使噪声达到最小值的最佳点，才能使三阶输入截止点(IIP3)达到最大值。

通信系统中频谱的变化很大，而且在所需信号的邻接频带中，有时不存在干扰信号，有时存在较大的干扰信号。

据此，由于邻接频带中存在的干扰信号对所需信号产生不良影响，因此通过频道选择滤波器104进行滤波后降低其大小，但是为了使现有的频道选择滤波器104和可变增益放大器105在最坏的(worst)条件下也能准确地工作，亦即所需信号小，且干扰信号具有最大值的情况，而将较大电流固定地施加至频道选择滤波器104和可变增益放大器105，使得在该情况下也能使信号的扭曲达到最小化，由此维持三阶输入截止点(IIP3)的最佳点。

但是，不仅在最坏的条件下，而且在没有干扰信号而不需要提供较大电流的情况下也会消耗较多的电流，从而必须以较高的电流值来维持三阶输入截止点(IIP3)的最佳点，故存在无需消耗电流但却过度提供没必要的电流，从而导致电力消耗大幅增加的问题。

另外，没有干扰信号且所需信号较大的情况下，噪声特性即使不佳，信号扭曲也不会受太大的影响，但却还是会消耗较多的电流，因此一直存在增加没必要的电力消耗的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有低电力消耗的接收器及其降低电力消耗的方法，通过由频道选择滤波器的前端、后端所检测出来的第一自动增益控制(AGC)信息和第二自动增益控制(AGC)信息，其中所述控制信息是相关于传送到自动增益控制部的信号峰值，判断由天线接收的信号大小和所接收的信号中是否包含有干扰信号，并对所述第一自动增益控制(AGC)信息和第二自动增益控制(AGC)信息进行比较后，根据该比较结果，对提供至低噪声放大器、频率变换器、频道选择滤波器、及可变增益放大器的电流进行调节，由此防止不必要的电流消耗，可以将整个接收器的电力消耗达到最小化。

为了达到上述目的，本发明所述具有低电力消耗的接收器将天线接收的超高频率信号利用低噪声放大器进行放大，以频率变换器降低所述信号的频率，以频道选择滤波器滤除所述信号中的干扰信号(jammer)，并利用至少一增益放大器放大所述信号并输出一定大小的增益放大信号，其中所述接收器利用第一峰值检波器检测通过所述频道选择滤波器之前的信号以产生第一检测值，并利用第一自动增益控制部依据所述第一检测值对所述低噪声放大器与所述频率变换器的增益进行调节，所述接收器亦利用第二峰值检波器检测通过所述频道选择滤波器以后的信号以产生第二检测值，并利用第二自动增益控制部依据所述第二检测值对所述频道选择滤波器与所述可变增益放大器的增益进行调节，其特征在于：所述接收器还包括电力消耗降低装置，根据所述第一检测值与所述第二检测值判断输入于所述天线的信号质量，根据该判断结果，所述电力消耗降低装置调整提供至所述低噪声放大器、所述频率变换器、所述频道选择滤波器、以及所述可变增益放大器至少其中之一的电流。

所述电力消耗降低装置还包括第一自动增益控制信息接收部、第二自动增益控制信息接收部、信号比较部、以及电流调节部。

所述第一自动增益控制(AGC)信息接收部用于接收第一自动增益控制(AGC)信息，例如接收通过频道选择滤波器之前的整个信号峰值，其中该第一自动增益控制(AGC)信息是相对应于所述第一检测值。所述第二自动增益控制(AGC)信息接收部用于接收第二自动增益控制(AGC)信息，例如接收干扰信号被频道选择滤波器滤波后的信号峰值，其中该第二自动增益控制(AGC)信息是相对应于所述第二检测值。所述信号比较部用于分别将所述第一自动增益控制(AGC)信息和所述第二自动增益控制(AGC)信息与一设定值进行比较，以产生一比较结果，以判断所需信号的大小(尤其是信号的峰值大小)及所述干扰信号存在与否。所述电流调节部根据所述比较结果，分别选择性提供最大电流、中间电流、以及最小电流其中之一者至所述频道选择滤波器。

另外，本发明的特征在于，在所述信号比较部的比较结果，当所述第一自动增益控制(AGC)信息和第二自动增益控制(AGC)信息均大于所述设定值的情况下，所述电流调节部控制所述最小电流，以提供至所述频道选择滤波器。在所述信号比较部的比较结果为，当所述第一自动增益控制(AGC)信息大于所述设定值，所述第二自动增益控制(AGC)信息小于所述设定值的情况下，所述电流调节部将所述最大电流提供至所述频道选择滤波器。在所述信号比较部的比较结果为，当所述第一自动增益控制(AGC)信息和第二自动增益控制(AGC)信息均小于所述设定值的情况下，所述电流调节部将所述中间电流提供至所述频道选择滤波器。

本发明用于降低接收器的电力消耗的方法，其特征在于：该降低接收器的电力消耗的方法包括下列步骤：从所述第一自动增益控制部接收第一自动增益控制(AGC)信息，其中该第一自动增益控制(AGC)信息是相对应于所述第一检测值；从第二自动增益控制部接收第二自动增益控制(AGC)信息，其中该第二自动增益控制(AGC)信息是相对应于所述第二检测值，其中所述第二自动增益控制(AGC)信息是表示在频道选择滤波器(CSF)的干扰信号(jammer)被滤波后形成仅为所需信号的大小信息；以及根据所述第一自动增益控制(AGC)信息和所述第二自动增益控制(AGC)信息来判断信号的质量，并且根据判断结果，调节提供至所述接收器的低噪声放大器、频率变换器、频道选择滤波器、可变增益放大器至少其中之一的电流。

另外，本发明的特征在于：所述电流包括最大电流、中间电流、以及最小电流，并且所述调节提供至所述低噪声放大器、所述频率变换器、所述频道选择滤波器、所述可变增益放大器至少其中之一的电流的步骤中还包括下列步骤：判断所述第一自动增益控制(AGC)信息是否较一设定值大，当所述第一自动增益控制(AGC)信息较大的情况下，判断所述第二自动增益控制(AGC)信息是否较所述设定值大；当所述第一自动增益控制(AGC)信息和所述第二自动增益控制(AGC)信息都较所述设定值大的情况下，将所述最小电流提供至所述频道选择滤波器；当所述第一自动增益控制(AGC)信息较所述设定值大，而所述第二自动增益控制(AGC)信息较所述设定值小的情况下，将所述最大电流提供至所述频道选择滤波器；以及当所述第一自动增益控制(AGC)信息和所述第二自动增益控制(AGC)信息都较所述设定值小的情况下，将所述中间电流提供至所述频道选择滤波器。

本发明的优点在于：对包含干扰信号的整个信号的第一自动增益控制(AGC)信息，和包含干扰信号被滤波后仅为所需信号的第二自动增益控制(AGC)信息，分别与设定值进行比较，由此判断所需信号的大小及干扰信号的存在与否等输入信号的质量，并根据各信号的质量进行变更后，仅将适当大小的电流提供至频道选择滤波器。因此本发明显着避免接收器消耗不必要的电力，其中所述不必要的电力是指为了应对干扰信号较大的情况而需要持续提供的最大电流。

以下结合附图与实施例对本发明做进一步的说明。

附图说明

图1为现有技术中利用自动增益控制的接收器的方框图；

图2为现有技术中利用双二阶运算放大器的频道选择滤波器的电路图；

图3为现有技术中利用运算放大器的可变增益放大器的电路图；

图4为现有技术中运算放大器基于电流的增益带宽、三阶输入截止点、噪声的变化特性的示意图；

图5为现有技术中低噪声放大器和频率变换器，基于电流的噪声特性以及三阶输入截止点(IIP3)关系的示意图；

图6是依据本发明的具有电力消耗降低装置的接收器的方框图；

图7是依据本发明的电力消耗降低装置的方框图；

图8是依据本发明的电力消耗降低方法的流程图；

图9是依据本发明通过频道选择滤波器之前的信号示例图；以及

图10是依据本发明通过频道选择滤波器以后的信号示例图。

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，现就结合附图说明如下。以下实施例的说明是参考附加的图示，用于例示本发明可用于实施的特定实施例。

请参阅图6，是根据本发明实施例中具有自动增益控制信息的电力消耗降低装置的接收器，所述接收器600包括：天线601、低噪声放大器(LNA)602、频率变换器603、频道选择滤波器(CSF)604、可变增益放大器(PGA)605、第一峰值检波器(PD1)607、第二峰值检波器(PD2)609、第一自动增益控制部(AGC1)608、以及第二自动增益控制部(AGC2)610。

所述接收器600将天线接收的超高频率信号利用低噪声放大器(LNA)602进行放大，以频率变换器603降低所述信号的频率，以频道选择滤波器(CSF)604滤除所述信号的干扰信号(jammer)，并利用至少一个可变增益放大器(PGA)605放大所述信号并输出一定大小的增益放大信号，其中所述接收器600利用第一峰值检波器(PD1)607检测通过所述频道选择滤波器(CSF)604之前的信号以产生第一检测值，并利用第一自动增益控制部(AGC1)608依据所述第一检测值对所述低噪声放大器(LNA)602与所述频率变换器603的增益进行调节，所述接收器600亦利用第二峰值检波器(PD2)609检测通过所述频道选择滤波器(CSF)604以后的信号以产生第二检测值，并利用第二自动增益控制部(AGC2)610依据所述第二检测值对所述频道选择滤波器(CSF)604与所述可变增益放大器(PGA)605的增益进行调节。

所述接收器600还包括电力消耗降低装置700，连接于所述第一自动增益控制部(AGC1)608及第二自动增益控制部(AGC2)610，所述电力消耗降低装置700用于接收第一自动增益控制(AGC)信息和第二自动增益控制(AGC)信息。具体来说，所述电力消耗降低装置700根据第一自动增益控制(AGC)信息(例如是所述第一检测值)与第二自动增益控制(AGC)信息(例如是所述第二检测值)分别与一设定值进行比较，以判断输入于所述天线的信号质量，根据该判断结果，所述电力消耗降低装置700调整提供至所述低噪声放大器(LNA)602、所述频率变换器603、所述频道选择滤波器(CSF)604、以及所述可变增益放大器(PGA)605至少其中之一的电流。

请参阅图7，是依据本发明的电力消耗降低装置的方框图，所述电力消耗降低装置700包括第一自动增益控制(AGC)信息接收部710、第二自动增益控制(AGC)信息接收部720、信号比较部730以及电流调节部740。第一自动增益控制(AGC)信息接收部710连接于所述第一自动增益控制部(AGC1)608，用于接收第一自动增益控制(AGC)信息，其中所述第一自动增益控制(AGC)信息相对应于(表示)通过频道选择滤波器(CSF)604之前的信号的峰值(来自所述第一检测值)。第二自动增益控制(AGC)信息接收部720连接于所述第二自动增益控制部(AGC2)610，用于接收第二自动增益控制(AGC)信息，其中所述第二自动增益控制(AGC)信息相对应于(表示)通过频道选择滤波器(CSF)604之后的信号的峰值(来自所述第二检测值)。

信号比较部730用于分别将所述第一自动增益控制(AGC)信息和所述第二自动增益控制(AGC)信息与一设定值进行比较，以产生一比较结果，以判断所需信号的大小及所述干扰信号存在与否。亦即信号比较部730比较通过频道选择滤波器(CSF)604前端、后端的信号大小(尤其是信号的峰值大小)。电流调节部740根据信号大小的比较结果，以控制提供至所述频道选择滤波器(CSF)604的电流值。亦即所述电流调节部740分别选择性提供最大电流、中间电流、以及最小电流其中之一者至所述频道选择滤波器(CSF)604。

通过所述天线而接收的信号质量会有多种情况，如所需的信号较小而干扰信号较大，或所需信号较大而干扰信号较小等。

请参阅图9以及图10，图9是依据本发明通过频道选择滤波器之前的信号示例图。在图9中，所述第一自动增益控制(AGC)信息接收部710接收包含干扰信号(jammer)的整个信号大小。在图10中，第二自动增益控制(AGC)信息接收部720接收对干扰信号(jammer)进行滤波后的所需信号大小。

所述信号比较部730比较所述表示整个信号大小的第一自动增益控制(AGC)信息与一设定值，并且比较所述仅表示所需信号大小的第二自动增益控制(AGC)信息与所述设定值，并由电流调节部740调整电流，有效减少不必要的电力消耗。

根据所述信号比较部730比较的结果，当相关于来自第一峰值检波器(PD1)607的第一检测值的第一自动增益控制(AGC)信息和相关于来自第二峰值检波器(PD2)609中第二检测值的第二自动增益控制(AGC)信息都较大的情况下，判断在所述频道选择滤波器(CSF)604中被滤波的干扰信号(jammer)几乎不存在。从而，在这样的情况下，由于信号和噪声之比(Signal to Noise Ration，SNR)较大，因此，低噪声放大器602、频率变换器603、频道选择滤波器604、以及可变增益放大器605中的对噪声特性的要求可以放宽，也不需要在频道选择滤波器604对干扰信号进行滤波。即，可以提供低于噪声最低点的电流，因此所述电流调节部740只将最小程度的电流提供至所述频道选择滤波器604。

另外，在所述信号比较部730进行比较的结果，当相关于来自第一峰值检波器(PD1)607的第一检测值的第一自动增益控制(AGC)信息较大，而当相关于来自第二峰值检波器(PD2)609的第二检测值的第二自动增益控制(AGC)信息较小的情况下，判断在所述频道选择滤波器(CSF)604中被滤波的干扰信号(jammer)较大。从而，在这种情况下，所述电流调节部740增加对频道选择滤波器604的电流，由此增加增益带宽(GBW)而提高外频带三阶输入截止点(IIP3)，有效防止信号的扭曲。亦即在这种情况下，消耗最多的电流，故会发生较大的电力消耗。

另外，在所述信号比较部730进行比较的结果，当相关于来自第一峰值检波器(PD1)607的第一检测值的第一自动增益控制(AGC)信息和相关于来自第二峰值检波器(PD2)609中第二检测值的第二自动增益控制(AGC)信息都较小的情况下，判断所需信号和干扰信号(jammer)都较小。从而，在这种情况下，虽然受到干扰信号的影响微乎其微，但为了满足在频道选择滤波器604中的噪声的最佳点，所述电流调节部740提供中间程度的电流。

由于由所述天线601接收的信号中的干扰信号(jammer)被所述频道选择滤波器604滤波，因此在所述第一峰值检波器(PD1)607中会检测到较小的信号，而在第二峰值检波器(PD2)609中会检测到较大信号的情况将不会存在。

如上所述，根据所需信号的大小和干扰信号(jammer)的存在与否，对接收器所消耗的电流进行调整，从而可以根据输入信号的质量，只提供适当的电流，使电力消耗达到最小。

接着，本发明使用上述具有电力消耗降低装置700的接收器600，进一步说明通过自动增益控制信息的电力消耗降低方法。请参阅图6、图7及图8，图8是根据本发明利用自动增益控制信息以降低电力消耗的方法，所述接收器600以频道选择滤波器(CSF)604滤除干扰信号(jammer)，并利用第一峰值检波器(PD1)607检测通过所述频道选择滤波器(CSF)604之前的信号以产生第一检测值，以及利用第一自动增益控制部(AGC1)608依据所述第一检测值对增益进行调节，所述接收器600亦利用第二峰值检波器(PD2)609检测通过所述频道选择滤波器(CSF)604以后的信号以产生第二检测值，并利用第二自动增益控制部(AGC2)610依据所述第二检测值对增益进行调节，其特征在于：该降低接收器600的电力消耗的方法包括下列步骤：

于步骤S10，从第一自动增益控制部608接收第一自动增益控制(AGC)信息，其中该第一自动增益控制信息是相对应于所述第一检测值。所述第一自动增益控制(AGC)信息包括所需信号和干扰信号(jammer)的整个信号大小的信息，亦即所述第一自动增益控制(AGC)信息是相对应于所述频道选择滤波器604前端的所述第一峰值检波器607所检测的整个信号大小信息。

接着于步骤S20，从第二自动增益控制部610接收第二自动增益控制(AGC)信息，其中该第二自动增益控制信息是相对应于所述第二检测值。所述第二自动增益控制(AGC)信息是表示在频道选择滤波器(CSF)604的干扰信号(jammer)被滤波后形成仅为所需信号大小的信息，亦即所述第二自动增益控制(AGC)信息是相对应于所述频道选择滤波器(CSF)604后端的第二峰值检波器609所检测的信号大小的信息。

最后于步骤S30，根据所述第一自动增益控制信息和所述第二自动增益控制信息与一定大小的设定值来判断信号的质量，并且根据判断结果，调节提供至所述接收器600的所述低噪声放大器(LNA)602、所述频率变换器603、所述频道选择滤波器(CSF)604、以及所述可变增益放大器(PGA)605至少其中之一的电流。

在所述供给电流调节过程(步骤S30)中，首先判断所述第一自动增益控制(AGC)信息的大小与一设定值比较(步骤S31)，然后判断所述第二自动增益控制(AGC)信息的大小与所述设定值比较(步骤S32)。再根据各判断结果，调节提供至低噪声放大器602、频率变换器603、频道选择滤波器604、以及可变增益放大器605至少其中之一的电流大小，其中所述电流大小包括最大电流、中间电流、以及最小电流。

于是，在第一自动增益控制(AGC)信息与一设定值比较具有较大值，并且第二自动增益控制(AGC)信息与所述设定值比较也具有较大值的情况下，电流调节部740只将最小电流提供至频道选择滤波器(CSF)604。另外，在所述第一自动增益控制(AGC)信息具有较大值，但第二自动增益控制(AGC)信息具有较小值的情况下，为了提高增益带宽和外频带三阶输入截止点(IIP3)，而将最大电流提供至所述频道选择滤波器(CSF)604。另外，相较于所述设定值，在所述第一自动增益控制(AGC)信息具有较小值，第二自动增益控制(AGC)信息也具有较小值的情况下，为了提高频道选择滤波器(CSF)604的噪声特性而将中间大小的电流提供至所述频道选择滤波器(CSF)604。

这时，相较于所述设定值，由于在所述第一自动增益控制(AGC)信息具有较小值情况下，第二自动增益控制(AGC)信息不可能具有较大值，从而不需要对第二自动增益控制(AGC)信息的大小进行判断，将提供噪声最佳点所相应的电流，由此改善噪声特性。

虽然已结合附图对本发明的技术思想叙述如上，但这是对本发明的较佳实施例进行的说明，并非用以限定本发明。只要是具有常规知识的技术人员，谁都有可能在不脱离本发明之技术思想的范围内，都可以做出各种变动与模仿。