用于开关键控(OOK)接收器的自动增益控制(AGC)的制作方法

用于开关键控(ook)接收器的自动增益控制(agc)
【技术领域】
1.本发明涉及自动增益控制(automatic gain control，agc)电路，特别涉及开关键控(on-off shift keying，ook)帧数据之前的非连续agc。


背景技术：

2.数据通常使用幅移键控(amplitude-shift keying，ask)调制进行传输。ask调制的一种简化形式是开关键控(ook)调制。当使用ook时，传输一个大振幅的载波，表示发出信号1，而没有传输载波，表示发出信号0。
3.ook收发器对于电池供电的便携式设备特别有用，因为在发送0数据时节省了发射功率。由于载波仅在数据1期间传输，因此功耗可减少一半或更多，具体取决于传输的数据。ook通常用于短距离无线通信链路。
4.自动增益控制(agc)通常用于ook收发器。agc允许宽范围的输入功率，否则会使接收器饱和。
5.图1a-1b突出显示了ook接收器的饱和问题。在图1a中，在数据1期间发送高振幅载波，而在数据0期间不发送载波。在这些数据0时间段内。可能会出现低振幅的振荡。
6.接收到的信号通常非常弱，例如当接收到的信号是从小型天线接收的射频(rf)信号时。这种弱的rf接收信号通常会被接收器放大。图1b显示了一个饱和的放大的接收信号。放大器增益可以足够大，以至于数据1期间的高振幅信号超过了放大器的物理元件或电源电压的范围。当发生饱和时，接收信号的峰值被削去。正峰和负峰都可能被削掉。
7.虽然在数据0期间没有传输载波，但在这些期间仍然可以接收到噪声，并且该噪声被接收器放大。因此，在数据0期间的放大信号大于来自天线的rf输入信号。当饱和发生时，数据0期间的振幅可以接近数据1期间的振幅，并切掉了数据1时期的峰值。当发生这种饱和时，很难区分数据1和数据0时期。
8.在便携式通信系统中，发射器和接收器的天线之间的距离可能不同，发射功率和影响接收信号强度的其他因素也可能不同。天线的输入功率范围可能很大，具体取决于这些可能会有所不同的因素。由于接收放大器的范围有限，而且需要在各种条件下获得高增益，因此，接收信号的这种宽范围的输入功率会导致饱和。
9.图2突出显示了ook收发器中连续时间agc的问题。放大的接收信号rin具有一个增益设置，以避免饱和。该增益可以使用自动增益控制(agc)电路进行调整，该电路在输入端连续运行以调整增益。接收的信号rin可以被整流，然后作为信号agc_in输入到agc。在高振幅数据1期间，agc_in随着第一个高振幅峰值迅速下降，并随着在数据1期间接收到的其他高振幅峰值而继续漂移到低位。当数据从1切换到0时，低振幅峰值导致agc_in迅速增加，然后随着数据0期间出现的额外低振幅峰值而漂移至高位。
10.agc_in在数据1期间持续下降，在数据0期间上升，基本上是随ook数据周期振荡。当输出包络不稳定时，这种振荡会导致agc环路不稳定。整流器输出agc_in会导致agc电路由于其输入的振荡而产生振荡。这种振荡和不稳定是不希望的。
11.希望有一种具有非连续自动增益控制(agc)电路的ook接收器。希望有一种在帧中数据有效载荷之前调整增益的ook接收器。希望有一种在帧数据前的帧头中执行增益调整的ook接收器，以防止在使用ook调制时出现振荡和环路不稳定。
【附图说明】
12.图1a-1b突出显示了ook接收器的饱和问题。
13.图2突出显示了ook收发器中连续时间agc的问题。
14.图3是具有帧触发agc的ook接收器的框图。
15.图4突出显示了增益设置的电压比较。
16.图5是整流器输出电压与整流器输入功率的函数图。
17.图6显示了一个ook帧。
18.图7是agc控制器的工作流程图。
19.图8是在每帧开始时设置agc的ook接收器的工作波形图。
【具体实施方式】
20.本发明涉及非连续agc电路的改进。下面的描述是为了使本领域普通技术人员能够在特定应用及其要求的背景下制造和使用本发明。对优选实施例的各种修改对于本领域的技术人员来说将是显而易见的，并且本文所定义的一般原则可应用于其它实施例。因此，本发明并不打算局限于所示和所述的特定实施例，而是要给予符合本文所公开的原则和新颖特征的最广泛的范围。
21.图3是具有帧触发agc的ook接收器的框图。输入信号，例如从天线接收的射频(rf)信号，被输入到低噪声放大器(lna)20。lna 20有一个增益，可使用lna_gain来调节。lna20的设计是为了放大微弱信号，同时不会在放大的信号中添加明显的噪声，以防止在加强微弱的输入信号时出现信号失真。
22.lna20的输出被施加到混频器18，混频器18还接收来自本地振荡器38的波形信号，本地振荡器38通常以比rf输入低的频率振荡。因此混频器18将rf输入转换为较低频率。rf分量被低通滤波器22移除，剩余的较低频率的信号被施加到可编程增益放大器(pga)24。低通滤波器22可以包括一个放大器，以改善噪声抑制，其增益由lpf_gain设置。pga24的增益由pga_gain设置。pga24的放大输出是整流器的输入rin。
23.整流器32获取其全波rin输入并对其进行整流，以生成整流信号vout。该电压vout被施加到判定电路34，判定电路34将vout与一个电压阈值进行比较，以确定何时输出二进制0或二进制1作为接收数据。生成的输出数据data_out可以发送到其他块，例如，以解析帧内字段的数据流、以将数据保存在数据有效负载内、或执行循环冗余校验(crc)以验证数据。
24.帧检测器35检查data_out以检测帧。例如，帧可以由一长串数据0分隔开，其中没有载波被发送用于ook调制。当载波被连续发送时，ook帧的开头可能有一长串全1。帧检测器35可以在一帧结束时检测到一长串0，然后在帧之间的一长串0之后检测到第一个1时，激活一个帧起始信号。当在一帧结束时检测到一长串0时，帧检测器35还可以激活一个重置信号agc_rst。
25.电平检测器36将整流器32输出的电压vout与一个或多个电压阈值进行比较。电平检测器36的电压比较结果被输入到agc控制器30。
26.agc控制器30可以是控制器、微控制器、状态机、可编程逻辑或其他执行增益调整例程的逻辑，如稍后在图7中所示。当帧检测器35在一帧结束时发出agc_rst信号时，agc控制器30被重置并激活，以对下一个新帧进行增益调整。当下一个新帧以全1序列开始时，agc控制器30从电平检测器36读取电压比较结果，并从最大值降低增益，直到vout处于电平检测器36比较的两个电压电平之间。
27.一旦为新帧设置了增益，agc控制器30就锁定增益设置，并在该帧的剩余时间内变为空闲。当帧结束时，帧检测器35检测到帧之间的长序列0，并激活agc_rst以重置agc控制器30，并在下一帧以一系列1开始时触发agc控制器30以激活。
28.在每个帧的开始确定增益设置之后，agc控制器30保持空闲，并且在该帧的其余部分不进一步调整增益。特别是，在ook数据有效载荷或ook帧中的其他字段期间，不调整增益。由于agc控制器30在ook帧的大部分时间内被禁用，agc环路在ook数据期间中断，防止环路不稳定和振荡，如果agc控制器30为ook数据持续启用，可能会发生振荡。
29.agc控制器30调整三个不同的增益：lna 20的lna_gain，低通滤波器22的lpf_gain，以及pga 24的pga_gain。最初，在一个新帧的开始，所有三个增益，lna_gain、lpf_gain和pga_gain，都被设置为其最大值。agc控制器30不是同时降低所有三个增益，而是首先降低pga_gain，然后一旦pga_gain达到最小值，agc控制器30再降低lpf_gain，如果在vout处于两个电压阈值之间之前lpf_gain也达到其最小值，那么最后，agc控制器30降低lna_gain。这个顺序允许lna 20尽可能以其最大增益运行，有助于尽可能地放大弱的rf输入信号，同时实现良好的噪声抑制。
30.图4突出显示了增益设置的电压比较。整流器32是反相的，当rin为高电平时，输出电压vout为低电平，其由判定电路34感测，以生成输出数据data_out，然后由帧逻辑(未示出)解析以提取数据有效载荷。电容器46可以传递高频信号，同时将直流电平与判定电路34隔离。电阻器48将比较器44的非反相+输入偏置到共模电压vcm，允许小信号数据通过电容器46并到达比较器44的+输入端。比较器44的反相-输入端直接连接到vcm。比较器44是反相的，因此当vout为低电平时，data_out为高电平，以补偿整流器32的反相作用。
31.来自整流器32的vout也被输入到电平检测器36，其中vout被施加到比较器40、42的非反相+输入端。两个不同的电压参考被施加到比较器40、42的反相-输入端。比较器40的反相输入端接收vref2，而比较器42的反相输入端接收较低的参考电压vref1。例如，vref1可以是120mv，而vref2可以是220mv，这是多种可能的示例之一。
32.当vout大于vref2时，上比较器40驱动其输出comp_a为高电平，而当vout大于vref1时，下比较器42驱动其输出comp_b为高电平。comp_a、comp_b有三种可能的组合：当vout》vref2且》vref1时为11，当vout在vref2和vref1之间时为01，当vout低于vref2和vref2时为00。
33.在本实施例中，整流器32是反相的。当接收到载波并放大时，整流器输入rin为高电平，导致整流器32驱动其输出vout为低电平。当没有接收到载波时，整流器输入rin为低电平，导致整流器32驱动其输出vout为高电平。因此，整流器32在本实施例中具有逻辑反转功能。
34.当pd_agc为高电平时，比较器40、42断电。当断电时，比较器40、42驱动comp_a和comp_b为低电平。在每帧开始处agc已经完成设置增益后，通过将pd_agc驱动为高电平来节省功率，因为比较器40、42在接收到数据有效载荷和其他帧字段中的数据时没有切换。
35.图5是整流器输出电压作为整流器输入功率的函数图。在图5中，整流器32的电压输出vout被绘制为整流器32在输入rin上的输入功率的函数。在本实施例中，如图4所示，整流器32是反相的，因此当没有接收到载波且rin为低功率时，vout为高电平，如图5左边所示。当接收到载波时，如数据1，rin为高功率，整流器32将vout驱动为低电平，如图5右边所示。
36.图5中的每条曲线都是针对不同温度下的快速或慢速或典型器件的不同组合。这些工作曲线可以通过模拟不同的器件或工艺参数和工作温度来产生。电平检测器36中的电压参考vref1、vref2的目标值可以根据整流器32的工作情况来确定，如图5的曲线所示。
37.系统设计可以有一个整流器输入功率的目标，例如-6dbm至-2dbm，其确定了从x轴上升的垂直虚线。水平虚线是从垂直线与工作曲线束的中间相交处绘制的。这些水平虚线与y轴相交在目标阈值电压处，或vref2和vref1处。
38.对于rin的低输入功率和低电压，当没有接收到载波时，例如对于数据0，整流器32将vout驱动为高电平。当整流器32输出的vout大于vref1和vref2时，comp_b、comp_a为11。
39.当接收到载波时，例如对于数据1，高输入功率和电压被输入到整流器32，其将vout驱动为低电平。当整流器32输出的vout小于vref1和vref2时，comp_b、comp_a为00。
40.对于中间电压，当vout处于vref1和vref2之间时，comp_b、comp_a为01。
41.agc控制器30从最大增益值开始迭代地减小增益设置，这可能导致饱和和高rin功率，使整流器32将vout驱动到非常低的电压。当vout很低时，comp_b、comp_a为00。
42.随着增益设置降低，rin的输入功率也降低，导致vout升高。最终，vout上升到高于较低阈值vref1，comp_b变为1，而comp_a保持为0。电平检测器36检测到的这个01情况，导致agc控制器30停止调整增益设置，并锁定这些增益设置以用于当前帧的剩余部分。一旦agc控制器30完成了增益调整，vout应该在图5的水平虚线之间，用于数据1。整流器32的输入功率应在垂直虚线之间，这是整流器32的目标输入功率。
43.图6显示了一个ook帧。ook帧260使用开关键控(ook)，其中1是通过发送载波而产生的，而0是由于没有载波而产生的。帧之间不传输任何载波，它以一串0的形式被接收。ook帧260从agc同步264开始，其中载波连续传输128us，作为一串连续的1被接收。agc控制器30在agc同步264期间运行，并在agc同步264结束时锁定增益设置。然后增益设置在ook帧260的剩余部分保持不变。
44.agc同步264之后是rf稳定(settling)字段266中的一系列交替的1和0，其也是128us。然后是44比特的帧同步和曼彻斯特字段。接下来是链路层pdu 262，它有标头和有效载荷。标头可以有一个8比特帧长度字段、一个6比特的用户id和一个2比特的帧类型。有效载荷最多可达255字节，可以携带应用数据或控制信息。循环冗余校验(crc)字段268为3个字节，紧跟在有效载荷之后，而一个3比特终止字段结束ook帧260。帧之间没有传输载波，因此帧之间会出现很长一段时间的0值，然后是下一帧以agc同步264的一系列1开始。
45.agc同步264的长度可以足够大，以允许agc控制器30测试所有可能的增益设置。例如，如果lna 20、低通滤波器22、pga 24中的每一个的增益设置都有3个二进制比特，并且每
个级别都有7个设置,那么最坏的情况，可能总共需要测试7*3或21个设置。如果在每次增益设置调整后需要5us来稳定，那么agc控制器30可能需要5us*21＝105us来测试所有可能的增益设置。因此，agc同步264的128us时间是足够的。
46.图7是agc控制器的工作流程图。当agc控制器30被初始化时，例如在通电或重置之后，增益设置被设置为最大设置(步骤502)。断电agc参数pd_agc被设置为0，以使电平检测器36产生comp_a和comp_b，使agc控制器30调整增益设置。agc控制器30监测来自电平检测器36的比较结果comp_a、comp_b(步骤504)。当vout大于vref2、vref1时，则comp_a、comp_b为11(步骤506)。最大增益设置被保留(步骤508)。
47.当刚好在新帧的开始之前没有接收到载波时，出现11情况。当新帧开始时，在agc同步264期间连续接收到载波。连续载波和最大增益设置导致高功率被施加到整流器32的rin输入，这将vout驱动至非常低。
48.当vout小于vref2、vref1两者时，comp_a、comp_b为00(步骤510)。增益设置降低一步，例如3db(步骤514)。当新增益设置不是最小增益设置时(步骤518)，然后继续监测(步骤504)，例如在5us的稳定延迟之后。
49.随着每次通过步骤504、510、514的循环，增益减小，vout上升。在出现足够的增益下降后，vout上升到vref2和vref1之间。然后comp_a、comp_b为01(步骤512)。目标增益已经达到。增益调整停止，pd_agc被设置为1，以使电平检测器36断电并且结束由agc控制器30执行的增益搜索过程(步骤516)。当达到最小增益设置时(步骤518)，增益调整也结束。
50.在等待一段时间后(步骤522)，例如38.4mhz时钟的一个周期，检查agc_rst(步骤520)。当agc_rst尚未设置时，继续等待(步骤522)。
51.当到达当前帧的末尾时，帧检测器35将agc_rst脉冲至高电平。步骤520检测agc_rst的上升沿，而步骤530检测agc_rst的下降沿。当agc_rst脉冲为高电平时，等待步骤532与步骤530循环直到一段时间后脉冲结束。然后agc控制器30被重置为最大增益设置，pd_agc被设置为0，以对电平检测器36供电，并为下一帧重新启用agc控制器30(步骤502)。
52.在agc_rst脉冲结束之后，在agc同步264(图6)开始之前，数据保持0，因为没有载波被传输。在帧开始之前，comp_a 和comp_b为11，因为vout由于整流器32的反转而处于高电平。
53.一旦下一帧开始，agc同步264开始，载波就被连续传输并且接收到1。vout下降。电平检测器36可以正常工作，以允许步骤504监测comp_a、comp_b。
54.当在步骤516中设置pd_agc时，最终的增益设置被锁定和存储。该增益设置可以有3个部分：lna 20的增益设置、低通滤波器22的增益设置和pga 24的增益设置。该增益设置用于设置lna 20、低通滤波器22、pga 24的增益，用于当前帧的剩余部分。
55.图8是在每帧开始时设置agc的ook接收器的工作波形图。对于ook调制，整流器32(图3)的整流器输入rin在帧之间是空的，因为没有传输载波。在每一帧的开始，在agc同步264期间连续发送载波。然后在帧的数据有效载荷部分，对于数据0发送载波，对于0则不发送载波。
56.整流器输入rin(图3)的振幅最初是高的，因为使用了最大增益设置，但是随着增益设置在图7的agc过程中的每个循环中逐步减小，该rin振幅就逐渐降低和减小。一旦agc过程结束，增益设置就被锁定，数据1的rin振幅在当前帧的其余部分保持不变。在图8中，
ook帧260中的数据有效载荷和其他字段没有沿x轴(时间)按比例绘制，但agc同步264相对于ook帧260的其他部分被放大了。
57.当长时间没有传输载波时，agc_rst在每一帧末尾处被帧检测器35脉冲至高电平。当pd_agc为高电平以禁用比较器40、42(图4)时，comp_a 和comp_b都为低电平。一旦pd_agc为低电平且agc_rst重置脉冲结束，电平检测器36可以将vout与电压阈值进行比较，以生成comp_a、comp_b，它们在帧之间都为高(11)，因为没有载波传输时vout为高电平。
58.增益设置被初始化为其最大值。增益设置有3个部分。对于pga 24，pga_gain被设置为最大值6。对于低通滤波器22，lpf_gain被设置为最大值7，对于设置lna 20的增益，lna_gain被设置为其最大值15。
59.当帧开始时，agc同步264中的连续载波和最大增益设置导致rin的大振幅波动。整流器32中的反转导致vout降至低于vref1和vref2的低值。comp_a、comp_b切换为00。
60.agc控制器30将每个循环的增益降低3db(图7的步骤514)，pga_gain在接下来的6个循环中从6下降到5下降到4下降到3下降到2下降到1然后下降到0。lpf_gain和lna_gain保持在最大值7和15。rin的振幅随着pga_gain的降低而逐步下降，vout的逐渐升高。
61.在pga_gain达到其最小设置0之后，agc控制器30将lpf_gain从7降低到6，然后是5、4、3，最后是2，此时comp_b变为1，因为vout上升到高于较低电压阈值vref1。pd_agc被agc控制器30设置为高电平，以结束agc增益调整，使电平检测器36断电，这导致comp_a、comp_b变为低电平，并对数据有效载荷和当前帧的其他部分保持低电平。
62.pga_gain＝0、lpf_gain＝2和lna_gain＝15的最终增益设置被锁定并用于当前帧的剩余部分。agc同步264结束后，对于当前帧中的其他字段，如数据有效载荷，将传输0和1。对于0，没有载波被发送，因此rin对于这些0具有空值或零振幅信号。当对于数据0没有载波被发送时，vout走高，而当接收到数据1的载波时，vout走低。
63.最终第一帧结束，并且在帧之间没有发送载波，导致vout保持高电平。帧检测器35检测到长时间段没有载波，将agc_rst脉冲至高电平。这将增益设置重置为它们的最大设置6、7、15。此外，pd_agc变为低电平，使电平检测器36产生comp_a、comp_b，它们为11，因为在没有接收到载波时vout保持高电平。然后，在第二帧开始时，对于agc同步264，开始连续发送载波，vout下降，comp_a、comp_b下降至00。
64.agc控制器30将每个循环的增益降低3db，pga_gain在接下来的6个循环中从6下降到5到4到3到2到1，然后下降到0。lpf_gain和lna_gain保持在最大值7和15。rin的振幅随着pga_gain的降低而降低，vout逐渐升高。
65.在pga_gain达到其最小设置0之后，agc控制器30将lpf_gain从7降低到6，然后是5、4、3、2，最后是1，这时comp_b变为1，因为vout上升到高于较低电压阈值vref1。pd_agc被agc控制器30设置为高电平，以结束agc增益调整。pd_agc还禁用了电平检测器36，使comp_a、comp_b变为低电平。对于数据0，vout上升，对于数据1，vout下降。
66.pga_gain＝0、lpf_gain＝1和lna_gain＝15的最终增益设置被锁定并用于第二帧的剩余部分。随后的每一帧都将以类似的方式设置其增益。当电路升温时，agc控制器30将调整增益设置，以补偿温度或任何其他漂移，例如由于与发射器的距离或方向或大气条件的变化而导致的接收功率变化。【替代实施例】
67.发明人还补充了若干其他实施例。例如，判定电路34、电平检测器36、整流器32、agc控制器30、放大器、滤波器和其他组件的多种组合、集成和变化都是可能的。可以添加或删除反相，例如通过交换比较器上的反相和非反相输入端或添加反相级。虽然已经描述了反相整流器32，但也可以使用非反相整流器32，对于数据0，非反相整流器将vout驱动至低电平，而对于数据1驱动vout至高电平。判定电路34可以是比较器、模数转换器(adc)。也可以比较电流而不是比较电压。
68.当接收信号的频率低于射频(rf)时，可以删除混频器和本地振荡器。
69.每个增益设置可以按3db或某个其他值来调整功率增益。例如，pga 24可以在18db和0db之间以3db步长来调整增益。lna 20也可以以3db的步长来调节增益，但是是从38db到17db。每个模块的增益可以在软件中或由可编程寄存器设置，该软件设置可以覆盖由agc控制器30设置的增益。
70.lna 20、低通滤波器22和pga 24的增益设置不必相等或呈线性。作为一个例子，pga24的可能增益设置可以有比lna20的更多。作为一个例子，lna20、低通滤波器22和pga 24的增益组合的总增益可以是例如20-80dbm。作为一个例子，输入功率的范围可以从-70dbm到-20dbm。
71.首先降低pga 24的增益，最后降低lna 20的增益，可以使lna 20在可能的最大增益下工作，这对于放大输入到lna 20的弱rf信号是有用的。也可以用其他顺序代替，例如同时调整pga 24和低通滤波器22的增益，而不是在调整低通滤波器22的增益之前调整pga 24的增益。低通滤波器22可以是具有可变增益的有源rc滤波器。而且，低通滤波器22的增益可以是固定的，例如当使用无源滤波器而不是有源滤波器时。
72.许多帧、标头和有效载荷结构可以被替换，并且许多变化和扩展都是可能的。可变长度的有效载荷是可能的。图7中步骤的顺序、次序和安排可以为各种目的以多种不同的方式进行调整。图8的波形同样可以针对不同的具体实施例以及电路和程序变化而变化。
73.虽然已经描述了开关键控(ook)，并从本发明中获益良多，但是可以用其他调制方案代替，例如幅移键控(ask)，仍然可以从本发明中受益。agc控制器30可以不是为每一帧设置增益，而是可以不那么频繁地操作，例如为一个子集的帧，如每5帧，或为计时器过后的下一帧。
74.一些接收器可以有额外的或更少的组件，或者可以合并组件，例如将低通滤波器22与pga24集成。lna 20可以有一个固定的而不是可变的增益，如果低通滤波器22是无源的并且有一个固定增益，则只有pga24的增益可以调整。一些实施例可以删除pd_agc，不对电平检测器36中的比较器40、42断电，或者可以关闭comp_a、comp_b而不是使产生它们的比较器断电。
75.可以替换或添加更复杂的缓冲器、电平转换器、比较器或其他组件。可以在不同位置添加反相。可以添加其他延迟的滞后和输出波形的整形。
76.可以使用不同的晶体管、电容器、电阻器和其他器件尺寸，并且可以使用各种布局安排，例如多脚、环形、甜甜圈或不规则形状的晶体管。电流可以是正电流或负电流，沿任一方向流动。许多二阶和三阶电路效应可能存在，并且可能很重要，特别是对于较小的器件尺寸。在设计过程中，可以使用电路仿真来考虑这些次要因素。
77.器件可以使用n沟道、p沟道或双极晶体管或这些晶体管内的结来实现。可以增加
栅极长度和间隔，以提供更好的保护免受损坏。互补金属氧化物半导体(cmos)、bicmos或双极工艺可用于放大器，如lna20和pga24，以及整流器32。
78.ic半导体制造工艺的许多变化都是可能的。可以使用各种材料。
79.诸如上、下、上方、下方、水平、垂直、内部、外部、较高、较低的术语是相对的，取决于视点，并不意味着将本发明限制在特定角度。器件可以旋转，使垂直为水平，水平为垂直的，因此这些术语取决于观看者。
80.本发明的背景部分可以包含关于本发明问题或环境的背景资料，而不是描述他人的现有技术。因此，在背景技术部分中包含的材料并不是申请人对现有技术的承认。
81.本文描述的任何方法或过程都是机器实施的或计算机实施的，旨在由机器、计算机或其他设备来执行，而不打算在没有机器辅助的情况下仅由人类执行。产生的有形结果可以包括报告或其他机器生成的显示在诸如计算机显示器、投影设备、音频生成设备和相关媒体设备的显示设备上，可以包括也是机器生成的硬拷贝打印输出。其他机器的计算机控制是另一个有形的结果。
82.所述的任何优点和好处不一定适用于本发明的所有实施例。当“装置”一词出现在权利要求元素中时，申请人意在该权利要求要素落入35usc第112节第6款的规定。通常，在“装置”一词之前有一个或多个词的标签。在“装置”一词前面的一个或多个词是一个标签，目的是为了便于权利要求元素的引用，而不是为了表达结构上的限制。这种装置加功能的权利要求不仅要涵盖本文所述的用于执行该功能的结构及其结构等同物，而且要涵盖等效结构。例如，虽然钉子和螺钉具有不同的构造，但它们是等效结构，因为它们都执行紧固功能。未使用“装置”一词的权利要求不落入35usc第112节第6款的规定。信号通常是电子信号，但也可以是光信号，例如可以通过光纤线路传输
83.对本发明实施例的上述描述是为了说明和描述的目的而提出的。它并不打算是详尽的，也不打算将本发明限制在所公开的精确形式中。根据上述教学，许多修改和变化是可能的。其目的是本发明的范围不受本详细说明的限制，而是受所附权利要求书的限制。

技术特征：
1.一种具有非连续自动增益控制(agc)的接收器，包括：前端，其具有串联的低噪声放大器(lna)、低通滤波器(lpf)和可编程增益放大器(pga)，以放大施加到所述lna输入的接收信号，从而产生放大输出，其中所述前端的增益可根据增益设置而调整；整流器，其对来自所述前端的所述放大输出进行整流，产生输出电压；数据转换器，其接收来自所述整流器的所述输出电压，并产生二进制数据；帧检测器，其接收来自所述数据转换器的所述二进制数据，并激活与所述二进制数据的帧同步的帧信号；电平检测器，其将来自所述整流器的所述输出电压与第一阈值进行比较以产生第一比较结果，以及与第二阈值进行比较以产生第二比较结果，其中所述第二阈值大于所述第一阈值；agc控制器，其为一个新帧被来自所述帧检测器的所述帧信号激活，所述agc控制器根据所述帧信号将所述增益设置初始化为最大增益，所述agc控制器根据所述第一比较结果和第二比较结果降低所述增益设置，当所述第一比较结果与所述第二比较结果表示所述输出电压介于所述第一阈值与所述第二阈值之间时，所述agc控制器锁定所述增益设置，由此，所述增益设置根据所述帧信号进行调整并被锁定，直到所述agc控制器为下一个新帧再次被激活。2.根据权利要求1所述的接收器，其中所述agc控制器在帧的开始处在所述帧中的数据有效载荷之前锁定所述增益设置，其中所述增益设置在所述数据有效载荷期间不改变，仅在所述帧的开始处改变。3.根据权利要求2所述的接收器，其中所述帧是开关键控(ook)调制帧，其中传输载波表示发送数据1，其中没有传输载波表示发送数据0。4.根据权利要求3所述的接收器，其中所述帧还包括agc同步字段，其中所述载波连续出现在所述agc同步字段期间的接收信号中，其中所述载波不出现在帧之间的接收信号中；其中在帧内，在接收数据有效载荷之前接收所述agc同步字段，所述数据有效载荷有两种时间段：发送数据1时载波出现的时间段，以及发送数据0时载波不出现的时间段；其中，当接收到所述agc同步字段时，调整所述增益设置；其中，当接收到所述数据有效载荷时，所述增益设置不改变并保持锁定；由此，在接收到所述帧中的所述数据有效载荷之前，在所述agc同步字段期间执行自动增益控制(agc)。5.根据权利要求3所述的接收器，其中所述增益设置还包括：设置所述pga的增益的pga增益设置、设置所述lna的增益的lna增益设置；其中所述agc控制器在将所述lna增益设置从最大值减小之前，将所述pga增益设置降低到最小值，其中，通过在减小所述lna的增益之前降低所述pga的增益，所述lna以最大可能的增益运行。6.根据权利要求3所述的接收器，其中所述增益设置还包括：设置所述pga的增益的pga增益设置、设置所述lpf的增益的lpf增益设置、和设置所述lna的增益的lna增益设置；其中，所述agc控制器在将所述lna增益设置从最大值减小之前，将所述pga增益设置降低到最小值；
其中，所述agc控制器在将所述lna增益设置从最大值减小之前，将所述lpf增益设置降低到最小值，其中，通过在降低所述lna的增益之前降低所述pga的增益和降低所述lpf的增益，所述lna以最大可能的增益运行。7.根据权利要求6所述的接收器，其中所述前端还包括：本地振荡器，其生成本地时钟，所述本地时钟的频率低于所述接收信号的载波频率；混频器，其将所述lna的输出与所述本地振荡器的所述本地时钟混合，以产生到所述lpf的输入；其中，所述lpf的输出驱动所述pga的输入，所述pga产生所述放大输出到所述整流器。8.根据权利要求6所述的接收器，其中当在所述接收信号上没有收到载波时，所述帧检测器激活帧之间的所述帧信号。9.根据权利要求8的接收器，还包括：掉电信号，当所述增益设置被锁定时，其由所述agc控制器激活，其中所述掉电信号由所述帧检测器的所述帧信号去除激活(de-activate)。10.根据权利要求9所述的接收器，其中来自所述agc控制器的所述掉电信号被施加到所述电平检测器，当所述增益设置被锁定时，所述掉电信号使所述电平检测器不能比较所述输出电压。11.根据权利要求10所述的接收器，其中所述电平检测器还包括：第一比较器，其比较所述输出电压与第一阈值，以产生第一比较结果，当所述增益设置被锁定时，所述第一比较器被所述掉电信号禁用；第二比较器，其比较所述输出电压与第二阈值，以产生第二比较结果，当所述增益设置被锁定时，所述第二比较器被所述掉电信号禁用。12.一种用于调整接收机增益的方法，包括：(a)检测帧之间的间隙，并使自动增益控制(agc)控制器在帧开始之前的间隙期间重置；当所述agc控制器被重置时，将增益设置重置为最大增益；将放大电压与一对阈值进行比较，以产生比较结果；所述放大电压是通过对接收信号进行增益放大而产生的，而所述增益由所述增益设置确定；当所述比较结果表明所述放大电压不处于这对阈值之间时，逐步调整所述增益设置以降低所述增益；当所述比较结果表明所述放大电压处于这对阈值之间时，将所述增益设置锁定在一个锁定增益设置上；使用所述锁定增益设置来放大所述接收信号，以恢复所述帧中的数据有效载荷；对后续帧，从(a)开始重复。13.根据权利要求12所述的方法，其中，检测帧之间的间隙包括：检测一个预定时间段内所述接收信号上不存在载波；其中，逐步调整所述增益设置还包括：在所述接收信号上接收连续载波，并在帧之间的所述间隙之后的帧开始处的agc同步模式期间，从所述连续载波产生所述放大电压。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述帧是开关键控(ook)调制帧，其中在所述数据有效载荷期间，传输载波表示发送数据1，不传输载波表示发送数据0。15.根据权利要求13所述的方法，其中逐步调整所述增益设置还包括：在降低低噪声放大器(lna)增益设置之前，降低可编程增益放大器(pga)增益设置，直到达到最小pga增益设置；其中所述放大电压是通过使用lna放大所述接收信号，并进一步使用pga放大所述lna的输出而产生的；其中所述lna的增益是由所述lna增益设置确定的，其中所述pga的增益是由所述pga增益设置确定的。16.根据权利要求15所述的方法，其中锁定所述增益设置还包括：当达到最小增益设置且比较结果表明所述放大电压不处在这对阈值之间时，将所述增益设置锁定为所述最小增益设置。17.根据权利要求13所述的方法，还包括：在所述接收信号上接收连续载波，并在帧之间的所述间隙之后的帧开始处的agc同步模式期间从所述连续载波产生所述放大电压。18.一种可调增益的接收器，包括：接收器输入，其接收帧；低噪声放大器(lna)，其以由lna增益设置确定的增益放大所述接收器输入，以产生第一放大信号；低通滤波器(lpf)，其对所述第一放大信号进行滤波；可编程增益放大器(pga)，其以由pga增益设置确定的增益放大所述第一放大信号，以产生第二放大信号；整流器，其对所述第二放大信号进行整流，以产生输出电压；编码判定电路，其将所述输出电压与一个数据阈值进行比较，以产生具有数据1和数据0值的数据流；帧检测器，其检查所述数据流，并在检测到帧之间一个预定长度的数据0信号时激活重置信号；电平检测器，其将所述输出电压与第一电压进行比较，以产生第一结果，并将所述输出电压与第二电压进行比较，以产生第二结果，其中所述第一电压小于所述第二电压；自动增益控制(agc)控制器，其根据所述帧检测器的所述重置信号，将所述pga增益设置和所述lna增益设置重置到最大设置，在帧开始的agc同步模式期间，所述agc控制器连续降低所述pga增益设置，然后连续降低所述lna增益设置，直到当所述第一结果和所述第二结果表明所述输出电压处于所述第一电压和所述第二电压之间时发出锁定信号；其中，在发出所述锁定信号之后，所述agc控制器在该帧的剩余部分，包括接收该帧的数据有效载荷时，不调整所述pga增益设置和所述lna增益设置。19.根据权利要求18所述的可调增益的接收器，其中所述agc同步模式是连续序列的数据1信号。20.根据权利要求19所述的可调增益的接收器，其中，载波被传输到所述接收器输入表示发送数据1信号；其中，载波不被传输到所述接收器输入表示发送数据0信号；
其中，所述帧是开关键控(ook)调制帧。

技术总结
开关键控(OOK)接收器具有非连续自动增益控制(AGC)，在每一帧开始时设置增益，并在该帧的其余部分锁定增益设置，防止OOK数据导致AGC环路不稳定。AGC控制器将低噪声放大器(LNA)、低通滤波器(LPF)和可编程增益放大器(PGA)的增益设置初始化为最大值，LNA、LPF和PGA是串联的，为整流器供电，产生一个电压输出到1/0数据判定电路。电平检测器将电压输出与两个阈值进行比较。当超过两个阈值时，AGC控制器会逐步降低增益设置，直到电压输出介于两个阈值之间，此时为当前帧的剩余部分锁定增益设置。当检测到帧之间有一长串0数据时，帧检测器会在帧之间重置AGC控制器。LNA增益最后被降低。LNA增益最后被降低。LNA增益最后被降低。


技术研发人员：黎日东 陈璐 倪武学 郭慧民
受保护的技术使用者：香港应用科技研究院有限公司
技术研发日：2023.03.09
技术公布日：2023/8/9