ES2268031T3 - Circuito de control automatico de ganancia, y receptor rf y metodo que utiliza tal circuito. - Google Patents
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Abstract
Un circuito de control automático de ganancia (AGC), que comprende: un trayecto de transmisión hacia delante (214) que tiene, en uso, aplicada en su entrada una señal RF de entrada, y que es para proporcionar en su salida una señal de salida; un amplificador AGC de ganancia variable (210) en el trayecto de transmisión hacia delante, para procesar la señal RF de entrada, amplificador que tiene una entrada de control (240), y es sensible a una señal de control aplicada en su entrada de control, para variar su ganancia; un bucle de realimentación (220 a 240), acoplado desde la salida del mencionado trayecto de transmisión hacia delante, y a la mencionada entrada de control del mencionado amplificador AGC, incluyendo el mencionado bucle de realimentación, un detector de señal (218) que tiene una respuesta de ganancia no lineal predeterminada, que depende de un nivel de señal de entrada, siendo la ganancia superior para una intensidad de señal de entrada mayor, un integrador (230, 232), acopladoa la mencionada entrada de control del mencionado amplificador; y, una fuente de tensión (234), acoplada al mencionado integrador y a la mencionada entrada de control del mencionado amplificador, estando el circuito caracterizado por el hecho de que incluye además un dispositivo suplementario de ganancia variable (215), en el trayecto de transmisión hacia delante, para ajustar una señal a ser aplicada en el bucle de realimentación, teniendo el dispositivo suplementario de ganancia variable, un primer nivel de ganancia y un segundo nivel de ganancia, superior respecto del primer nivel de ganancia, y pudiendo funcionar durante un periodo de ataque rápido y estabilización, del circuito de control automático de ganancia, para conmutar su ganancia entre el primer nivel de ganancia y el segundo nivel de ganancia, al efecto de proporcionar un ataque rápido con sobreimpulso reducido.
Description
Circuito de control automático de ganancia, y
receptor RF y método que utiliza tal circuito.
La presente invención se refiere a un circuito
de control automático de ganancia, y un receptor RF y un método que
utiliza tal circuito.
Un sistema de comunicación por radio incluye,
como mínimo, un transmisor y un receptor. El transmisor y el
receptor (que a menudo son cada uno, parte de una unidad combinada
de transmisor receptor) están conectados entre sí, por un canal
inalámbrico de radiofrecuencia (RF) que proporciona la transmisión
de una señal de comunicación entre ambos. Un receptor incluye
generalmente un amplificador, que está acoplado al elemento receptor
(una antena). El amplificador tiene una ganancia, que puede
ajustarse en un rango predeterminado, utilizando una señal de
control. Muchos receptores incluyen además un dispositivo, que
ajustará automáticamente la ganancia del amplificador de acuerdo
con el nivel de la señal recibida. El proceso de ajustar la
ganancia, de acuerdo con el cual debería ser amplificada una señal
recibida, es denominado Control Automático de Ganancia (AGC). Los
circuitos AGC que se necesita para funcionar rápidamente cuando
detectan una señal, son conocidos en el arte como circuitos AGC de
ataque
rápido.
rápido.
En los sistemas de comunicación de Acceso
Múltiple por División de Tiempo (TDMA), se comparte un canal de RF
entre varios usuarios que intentan acceder al sistema de radio, en
algunos de los segmentos de tiempo multiplexados por división de
tiempo. Esto permite la transmisión de más de una señal a la misma
frecuencia, lo que permite compartir cada canal de forma secuencial
en el tiempo, por dos o más usuarios. Los segmentos de tiempo están
dispuestos en estructuras que se repiten periódicamente. Cada una de
las estructuras incluye un cierto número de segmentos de tiempo, y
cada uno de los segmentos proporciona una señal para un usuario
especificado. Actualmente, la señal es de forma digital.
El TETRA (Radio Troncal
Trans-Europea (también Radio Troncal Terrestre)) es
un sistema especificado por el European Telecommunications Standards
Institute (ETSI), en el que se fija un conjunto de estándares,
mediante los que han de tener lugar las comunicaciones digitales en
las comunicaciones modernas, especialmente en forma TDMA. En
concreto, el Modo de Operación Directa (DMO) TETRA (definido en los
estándares europeos ETS 300-396-2),
por ejemplo para dirigir comunicaciones entre usuarios, funciona
utilizando un formato TDMA de 1:4. Cada trama se divide en cuatro
segmentos temporales. Cada receptor que funciona en este sistema
recibe una señal, en sólo una de las cuatro segmentos temporales
por trama. Tales sistemas necesitan otros receptores que tengan un
rango dinámico lo suficientemente grande como para tener en cuenta
todos los niveles de señal y/o receptores, con un AGC muy rápido,
que pueda adaptarse muy rápidamente a niveles de señales recibidas,
cambiantes. La señal recibida tiene una longitud de preámbulo de
aproximadamente 0,2 ms, y la respuesta del AGC debería establecerse
durante este
periodo.
periodo.
En concreto, cuando se lleva a cabo
comunicaciones DMO entre dos transmisores receptores o estaciones
móviles, de acuerdo con procedimientos del estándar TETRA, un
receptor debería ser capaz de recibir una señal DMO, dentro de un
rango de nivel de sensibilidad de entre -112 dBm y -20 dBm, es decir
92 dB de rango dinámico. En la práctica, las señales pueden estar en
el rango dinámico de entre -112 dBm y 0 dBm. Adicionalmente, se
permite a un transmisor DMO tener 6 dB de sobreimpulso, al comienzo
del segmento de la señal, y se necesita que el receptor DMO sea
capaz de tener en cuenta este sobreimpulso. Este sobreimpulso es
adicional a un sobreimpulso que viene provocado usualmente por la
respuesta de un circuito AGC a una función escalón, al comienzo de
un segmento de señal DMO. A la vista de estas necesidades, se
necesita un circuito AGC que proporcione una característica de
ataque rápido mejorada, en comparación con tales circuitos conocidos
en el arte previo, de los que se describe un típico ejemplo en la
siguiente referencia.
La patente US 5 742 899 de Blackburn et
al., titulada "Fast Attack Automatic Gain Control (AGC) Loop
for Narrow Band Receiver", está dirigida a un bucle AGC de ataque
rápido, que tiene un primer bucle de realimentación con perfiles de
respuesta elegibles, y un segundo bucle de realimentación con
perfiles de respuesta elegibles. La selección del perfil de
respuesta está basada en el modo de funcionamiento de despliegue
rápido, el modo de funcionamiento de recuperación de sobreimpulso, y
en el modo de funcionamiento en régimen estacionario. El sistema
descrito en esta referencia, se dedica a trabajar en TDMA, y su
tiempo de respuesta es de 1,5 ms para una banda base de frecuencia
intermedia de 25 kHz. El sistema ha sido optimizado para el caso en
que hay una transmisión continua de potencia de RF, permitiendo así
que el establecimiento de AGC se produzca al término de un segmento
de
tiempo.
tiempo.
Sin embargo, el bucle del arte previo descrito
en la referencia mencionada, no es adecuado para ser utilizado en
transmisores receptores de RF de banda estrecha, por ejemplo para
ser usado en TDMA, en los que la potencia de RF se recibe en ráfagas
discontinuas, así como en Funcionamiento en Modo Directo TETRA
(DMO), debido a que el tiempo de respuesta del bucle no es lo
suficientemente rápido.
La aplicación de EP del solicitante,
EP-A-1 175 005, presentada el 9 de
julio de 2001 (correspondiente a la US Núm. de Serie 09/614 668,
presentada el 12 de julio de 2000) describe un circuito AGC que
proporciona una mejora respecto del arte previo. El propósito de la
presente invención es proporcionar un circuito AGC más mejorado,
para su uso en un receptor (transmisor receptor) de comunicaciones
de radio.
De acuerdo con la presente invención, en un
primer aspecto, se proporciona un circuito de control automático de
ganancia (AGC), que comprende:
- un trayecto de transmisión hacia adelante que tiene, en uso, aplicada a su entrada una señal RF de entrada, y proporciona en su salida una señal de salida;
- un amplificador AGC de ganancia variable, en el trayecto de transmisión hacia delante, para procesar la señal RF de entrada, amplificador que tiene una entrada de control, y es sensible a una señal de control aplicada a su entrada de control, para variar su ganancia;
- un bucle de realimentación, acoplado desde la salida del mencionado trayecto de transmisión hacia delante, y a la mencionada entrada de control del mencionado amplificador AGC, incluyendo el mencionado bucle de realimentación, un detector de señal que tiene una respuesta de ganancia predeterminada no lineal, que depende de un nivel de la señal de entrada, siendo la ganancia mayor para una intensidad de la señal de entrada mayor,
- un integrador, acoplado a la mencionada entrada de control del mencionado amplificador, y,
- una fuente de tensión, acoplada al mencionado integrador y a la mencionada entrada de control del mencionado amplificador,
- estando el circuito caracterizado por el hecho de que incluye además un dispositivo de ganancia variable suplementario, para ajustar una señal a ser aplicada a en el bucle de realimentación, teniendo el dispositivo de ganancia variable suplementario, un primer nivel de ganancia, y un segundo nivel de ganancia superior al primer nivel de ganancia, y siendo manejable durante un periodo de ataque rápido y estabilización, del circuito de control de ganancia automática, para conmutar su ganancia entre el primer nivel de ganancia y el segundo nivel de ganancia, al efecto de proporcionar un ataque rápido con sobreimpulso reducido.
El dispositivo de ganancia variable
suplementario, puede comprender un amplificador de ganancia variable
suplementario. El amplificador de ganancia variable puede estar
dispuesto para variar una señal distribuida en el bucle de
realimentación, como señal de entrada de control para el
amplificador AGC. El amplificador suplementario de ganancia variable
puede, por ejemplo, estar dispuesto para variar una señal aplicada
como entrada al mencionado detector de señal. El amplificador de
ganancia variable suplementario puede estar incluido en el trayecto
de transmisión hacia delante, después de la amplificador AGC de
ganancia variable (considerándose una detección hacia delante, como
en la dirección en la que se pasa una señal RF de entrada, para su
procesamiento). El dispositivo de ganancia variable suplementario,
puede tener una entrada de control conectada a un dispositivo de
control del circuito, por ejemplo un microcontrolador. El
dispositivo de control del circuito puede utilizarse para generar
señales de control, y aplicarlas a la entrada de control del
dispositivo de ganancia variable suplementario, al efecto de ajustar
o cambiar la ganancia del dispositivo de ganancia variable
suplementario.
El circuito AGC puede manejarse de forma normal,
para ajustar la ganancia del amplificador AGC rápidamente, en
respuesta a la detección de una señal RF de entrada aplicada al
amplificador AGC, aludiéndose aquí tal ajuste rápido como un
"ataque". El periodo hasta que la ganancia del AGC estabiliza
sustancialmente la detección inicial de una señal RF de entrada, es
aludido aquí como un "periodo de ataque y estabilización".
El dispositivo de ganancia variable
suplementario, en el circuito acorde con el primer aspecto de la
invención, puede manejarse de forma que la señal aplicada como una
señal de entrada, a la entrada de control del amplificador AGC, por
vía del bucle de realimentación, es ajustada durante un ataque del
circuito AGC. El dispositivo de ganancia variable suplementario
puede manejarse para tener más de dos niveles de ganancia, durante
un periodo de ataque y estabilización. La ganancia del dispositivo
variable suplementario puede, en funcionamiento, ajustarse de forma
que, en una primera parte del periodo de ataque y estabilización,
entre un instante T0 cuando una señal RF de entrada es aplicada
primero al amplificador AGC, hasta un instante T1, la ganancia del
dispositivo de ganancia variable suplementario se ajusta al primer
nivel, menor, y en una segunda parte del periodo de ataque y
estabilización después de un tiempo T1, se ajusta al segundo nivel,
superior. El dispositivo de ganancia variable suplementario puede
manejarse de forma que durante la mencionada primera parte del
periodo de ataque y estabilización, su ganancia esté entre 5 dB y 20
dB, menor que en la mencionada segunda parte del pedido de ataque.
El instante T1 puede ser un tiempo de al menos 50 \museg, de
forma deseable entre 100 \museg y 300 \museg, especialmente
entre 100 \museg y 200 \museg, después de un instante T0, y la
segunda parte de ganancia superior del periodo de ataque, puede
comenzar en el instante T1. La diferencia en la ganancia entre los
niveles de ganancia primero y segundo, del dispositivo de ganancia
variable, puede corresponder a la diferencia (determinada por
teoría, o experimentalmente) entre un nivel de sobreimpulso máximo
de la señal de salida del receptor (trayecto de transmisión hacia
delante), obtenida utilizando el nivel de ganancia superior, y un
nivel de régimen estacionario de la señal de salida del receptor,
utilizando el nivel de ganancia superior. En la práctica la
diferencia de ganancia, entre los dos niveles de ganancia del
dispositivo de ganancia variable, puede estar entre 5 dB y 20 dB,
por ejemplo particularmente entre 9 dB y 15 dB.
En el circuito AGC acorde con el primer aspecto
de la invención, el trayecto hacia delante puede, como en el arte
previo, incluir un mezclador al que se aplica una señal de salida
desde el amplificador AGC. El mezclador puede comprender un
mezclador descendente que proporciona, como señal de salida, una
señal detectada en la frecuencia de banda base. El dispositivo de
ganancia variable suplementario puede disponerse para ajustar la
ganancia de una señal de salida procedente del mezclador.
El trayecto de transmisión hacia delante puede,
o no, incluir filtros, por ejemplo filtros de paso bajo, localizados
en el trayecto de transmisión hacia delante, después de un
mezclador. Igual que en los circuitos conocidos, puede conectarse un
amplificador en el trayecto hacia delante después de, o de cada,
filtro semejante. El mencionado dispositivo de ganancia variable
suplementario, puede comprender uno o más, de tales amplificadores.
Cuando hay una cadena de pares amplificador filtro, a lo largo de el
trayecto hacia delante, el amplificador de ganancia variable puede
comprender el último de tales amplificadores en la cadena, aunque
alternativamente podría ser otro amplificador en la
cadena.
cadena.
El circuito acorde con el primer aspecto de la
invención, puede incluir por lo menos dos bucles de realimentación,
conectados entre el trayecto de transmisión hacia delante y la
entrada de control del amplificador AGC, incluyendo (i) un primer
bucle de realimentación conectado a el trayecto de transmisión hacia
delante, antes del filtro de paso bajo o, donde haya una pluralidad
de filtros, antes de uno de los filtros, por ejemplo del primer
filtro encontrado por una señal RF de entrada, después de su
procesamiento por el amplificador AGC, por ejemplo entre un
mezclador y el filtro, y (ii) un segundo bucle de realimentación
conectado a el trayecto de transmisión hacia delante, después del
filtro, o de al menos uno de los filtros, por ejemplo el último
filtro en el que hay una pluralidad de filtros en el trayecto de
transmisión hacia delante, incorporando a cada uno de los bucles de
realimentación, un detector de señal que tiene una respuesta de
ganancia, de respuesta no lineal.
En el circuito AGC acorde con el primer aspecto
de la invención, una señal de salida proporcionada a la salida del
trayecto de transmisión hacia delante, puede incluir como
componentes de fase un componente en fase (I) y un componente en
cuadratura (Q). El, o cada, detector de señal del bucle o bucles de
realimentación, pueden comprender un detector AGC que, en uso,
recibe la señal de salida, y proporciona una señal de salida a la
entrada de control del mencionado amplificador AGC, estando la señal
de salida relacionada con una combinación no lineal de los
componentes de fase Q e I, de la mencionada señal de salida. El, o
cada, detector puede ser un detector por suma de cuadrados (SOS),
que proporcione una salida relacionada con la suma de los cuadrados
del nivel de los componentes de fase I y Q.
En el funcionamiento del circuito AGC acorde con
el primer aspecto de la invención, la dependencia de la ganancia G
del, o de cada, mencionado detector de señal, en el nivel S de la
señal de banda base presentada a este, puede ser una relación
representada por:
(Ecuación 1)G
= G_{0} +
kS^{1+\Delta},
donde g es la ganancia del bucle
AGC 200, s es el nivel de señal, y G_{0}, k y \Delta son
parámetros
predeterminados.
Una respuesta del, o de cada, mencionado
detector de señal, para cambios en el nivel de la señal presentada a
este, puede proporcionar un bucle de ancho de banda variable, donde
el ancho de banda variable es mayor según crece la intensidad de la
señal de entrada.
Una dependencia del ancho de banda variable BW,
con el nivel S de la señal de banda base de entrada, puede
representarse mediante:
(Ecuación 2)BW
= A \cdot (1 + \Delta) \cdot
S^{\Delta}
donde BW es un ancho de banda de
bucle, y A es un parámetro
predeterminado.
Un circuito AGC acorde con el primer aspecto de
la invención, que incluye un primer bucle de realimentación y un
segundo bucle de realimentación, según descripción previa, puede ser
tal que el detector de señal del primer bucle de realimentación,
tenga un umbral de detección de intensidad que sea mayor que el del
detector de señal del segundo bucle de realimentación.
En el circuito AGC acorde con el primer aspecto
de la invención, el integrador puede comprender un condensador de
integración y una resistencia, teniendo el condensador de
integración una salida a través de la resistencia acoplada a la
entrada de control del amplificador AGC. La fuente de tensión puede
proporcionar al integrador, determinando de ese modo un nivel de
señal de control en la entrada de control, una tensión
predeterminada durante un periodo de tiempo previo predeterminado,
que comienza en un momento predeterminado.
La entrada de control al amplificador AGC, puede
incluir un controlador que proporcione un cambio sustancialmente
lineal en la ganancia o atenuación del amplificador, en el
amplificador AGC, en respuesta a la tensión aplicada a este.
El circuito AGC acorde con el primer aspecto de
la invención, puede incluir medios de comunicación que permitan al
circuito AGC ser conmutado entre un primer modo de funcionamiento,
en el que el bucle, o bucles, de realimentación no son operativos, y
un segundo modo de funcionamiento, en el que el bucle, o bucles de
realimentación son operativos, obteniéndose tales modos en instantes
predeterminados, durante períodos temporales predeterminados. El
medio de conmutación puede incluir un conmutador activado
eléctricamente, para conectar un terminal de salida del detector de
señal al integrador, conmutadores controlados eléctricamente para
conectar la fuente de tensión al integrador, y el integrador a la
entrada de control del amplificador de ganancia variable, y un
controlador para proporcionar señales, al efecto de manejar los
conmutadores para proporcionar la conmutación entre los modos
primero y segundo. En funcionamiento, la conmutación entre los modos
puede estar bajo el control de un dispositivo de control del
circuito, que en la práctica puede ser el mismo dispositivo
utilizado para controlar la ganancia del dispositivo de ganancia
variable suplementario.
De acuerdo con la presente invención, en un
segundo aspecto se proporciona un receptor RF que incluye un
circuito AGC acorde con el primer aspecto. El receptor RF puede
manejarse para recibir señales RF proporcionadas en una pluralidad
de segmentos temporales de señal, estando cada par de segmentos
temporales de señal, adyacentes, intercalado mediante por lo menos
un segmento temporal vacío. La señal recibida puede ocupar un
segmento temporal, de cada trama de cuatro segmentos de un modo de
operaciones de comunicaciones, estando vacíos los otros tres
segmentos recibidos.
En tales operaciones, el circuito AGC puede
tener un primer modo operativo, en el que el bucle, o bucles, de
realimentación no son operativos, y un segundo modo operativo en el
que el, o cada, bucle de realimentación está operativo, obteniéndose
tales modos en instantes predeterminados, durante intervalos
temporales predeterminados que corresponden a un esquema de los
segmentos temporales de señal, y los segmentos temporales vacíos, de
la señal a ser recibida. El primer modo de funcionamiento es, de
forma deseable, iniciado después del término de cada segmento
temporal de señal. El segundo modo de funcionamiento es, de forma
deseable, iniciado antes del comienzo de cada segmento temporal de
señal.
El receptor RF acorde con el segundo aspecto de
la invención, puede funcionar de modo que la señal a ser detectada,
sea una señal recibida en ráfagas RF discontinuas, como por ejemplo
en el caso de una señal de comunicaciones de funcionamiento en modo
directo (DMO), usualmente procedente de un transmisor que trabaja en
el mismo modo. El receptor y el transmisor pueden ser, ambos,
transmisores receptores que funcionan de acuerdo con un
procedimiento de comunicación TDMA, por ejemplo para su uso en
unidades de comunicaciones móviles. El receptor, y el transmisor
correspondiente, pueden comunicarse de acuerdo con procedimientos
estándar TETRA.
De acuerdo con la presente invención, en un
tercer aspecto se proporciona un método para detectar una señal RF
provista en una pluralidad de segmentos temporales de señal, estando
cada par de segmentos temporales de señal adyacentes, intercalados
mediante por lo menos un segmento temporal vacío, incluyendo el
método del uso de un receptor RF acorde con el segundo aspecto de la
invención.
La presente invención proporciona, de forma
beneficiosa, un nuevo circuito AGC, un receptor que lo incorpora, y
un método para manejar el receptor al efecto de proporcionar una
ganancia automática de ataque rápido, para sistemas de banda
estrecha con un tiempo de respuesta de 0,5 ms o menos, en muchos
casos 0,2 ms o menos, haciendo el circuito, el receptor, y el
método, adecuados para ser utilizados en la detección de señales RF
provistas en ráfagas discontinuas, en un sistema TDMA, especialmente
cuando se trabaja en DMO. En concreto, el circuito AGC acorde con la
invención permite, de forma beneficiosa, que un receptor lo
incorpore para tratar de forma eficiente con la amplia variación
descrita arriba, de rango dinámico y sobreimpulso, permitidos en
sistemas TDMA tales como TETRA DMO, así como minimizar el
sobreimpulso provocado internamente por su propio proceso de
respuesta.
Se describirá ahora realizaciones de la presente
invención, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos anexos,
en los cuales:
la figura 1 es un diagrama de circuito
esquemático, que ilustra un circuito de control de ganancia
automático (AGC), construido y operativo de acuerdo con una
realización de la presente invención;
la figura 2 es una ilustración gráfica, de la
relación entre el nivel de señal y la ganancia del detector AGC en
el circuito AGC de la figura 1, construido y operativo de acuerdo
con una realización de la presente mención;
la figura 3 es una instalación esquemática, de
un método para manejar el circuito AGC de la figura 1;
la figura 4 es una ilustración gráfica, de la
ganancia o la atenuación del amplificador AGC frente al tiempo, que
ilustra modos de funcionamiento del circuito de la figura 1;
la figura 5 es un gráfico de la tensión de
salida del receptor (salida del amp de ganancia variable de la
figura 1) frente al tiempo, para dos ganancias diferentes del
amplificador de ganancia variable del circuito de la figura 1;
la figura 6 es un gráfico como el mostrado en la
figura 5, que muestra adicionalmente otra curva para la tensión de
salida del receptor, obtenida en la práctica por conmutación entre
dos ganancias de bucle; y,
la figura 7 es un diagrama de circuito
esquemático, que ilustra un circuito AGC de ataque rápido,
construido y manejable de acuerdo con otra realización de la
presente invención.
Se hace ahora referencia a la figura 1, que es
una ilustración esquemática de un bucle AGC de ataqué rápido,
aludida en general como 200, construida y operativa de acuerdo con
una realización de la presente invención.
El bucle AGC 200 incluye un amplificador AGC 210
en un trayecto de transmisión hacia delante 214, un mezclador
descendente 212 y un amplificador de ganancia variable 215 también
en el trayecto de transmisión hacia delante 214, un circuito
conductor 216, un detector AGC 218, un controlador 226, un resistor
de amortiguación R_{AGC} 230, un condensador integrador C_{AGC}
232, una fuente de tensión V_{PRESET} 234, y tres conmutadores
236, 238 y 244. El amplificador AGC 210 está acoplado al
amplificador descendente 212 y a un circuito conductor 216. El
mezclador descendente 212 está acoplado al amplificador de ganancia
variable 215. El detector AGC 218 está acoplado, por vía de una
conexión 220, al amplificador de ganancia variable, y en su salida
al conmutador 244. El controlador 226 está acoplado a los
conmutadores 236, 238 y 244. La fuente de tensión V_{PRESET} 234
está acoplada al conmutador 236. El resistor de amortiguación
R_{AGC} 230 está acoplado al condensador integrador C_{AGC} 232,
y al conmutador 238.
La entrada al bucle AGC 200 es una señal RF de
entrada. El amplificador AGC 210 recibe la señal RF de entrada, la
amplifica, y la proporciona al mezclador descendente 212. La salida
del mezclador descendente 212 es típicamente una señal de banda
base, que tiene componentes de fase, es decir un componente (I)
en-fase y un componente en cuadratura (Q). La salida
mezclador descendente es aplicada al amplificador de ganancia
variable 215, cuya operación se describe más abajo. Una muestra de
la señal de banda base proporcionada como una salida desde el
amplificador de ganancia variable 215, se entrega por vía de la
conexión 220, al detector AGC 218. Una señal de salida producida por
el detector AGC 218, se suministra al condensador integrador 232,
que produce una señal 240 de control de ganancia aplicada al
amplificador AGC 210, por vía de un circuito conductor 216, para
controlar la ganancia del amplificador AGC 210. El circuito
conductor 216 produce una respuesta, de pendiente generalmente
lineal en el amplificador AGC 210, donde la pendiente está definida
en decibelios (dB) de atenuación por cambio de voltaje, en la señal
240 de control de ganancia AGC. Sin embargo, la respuesta podría ser
no lineal. El valor de la señal 240 de control de ganancia AGC,
depende del modo de funcionamiento del bucle AGC 200. Abajo se
presenta la descripción detallada de cada uno de los modos de
funcionamiento.
Un primer modo de funcionamiento da comienzo en
un instante de tiempo conocido, en la secuencia de sincronización de
una señal TDMA recibida, en un segmento temporal vacío, que sigue a
un segmento de señal y que precede a otro segmento de señal, en el
que se proporciona la señal a ser detectada. En el primer modo, el
bucle AGC 200 está abierto, por lo que el bucle de realimentación no
está operativo. En esta etapa, está abierto el conmutador 244 y los
conmutadores 236 y 238 están cerrados. La fuente de tensión
V_{PRESET} 234 carga el condensador integrador C_{AGC} 232. Se
determina el valor de tensión, de modo que la atenuación del
amplificador AGC 210 será mínima. Típicamente, el valor de la
atenuación es sustancialmente cero. El tiempo necesario para cargar
el condensador integrador C_{AGC} 232, está determinado por una
constante temporal relacionada con el producto del valor de la
resistencia del resistor de amortiguación R_{AGC} 230, y el valor
de la capacidad del condensador integrador C_{AGC} 232. El primer
modo de funcionamiento, finaliza cuando se ha completado la carga
del condensador integrador C_{AGC} 232.
Al comienzo del segundo modo de funcionamiento,
el controlador 226 abre el conmutador 236, mediante lo que
desconecta la fuente de tensión V_{PRESET} 234 respecto del
condensador integrador C_{AGC} 232. El resto de la carga en el
condensador integrador C_{AGC} 232, define el valor de la señal de
control 240 y así, la ganancia (o atenuación) del amplificador AGC
210. El controlador 226 cierra además el conmutador 244, mediante lo
que cierra el bucle de realimentación AGC 200. El detector AGC 218
determina el nivel de la señal de entrada aplicada a este, en
función de la determinación de la suma vectorial de los componentes
I y Q (obtenidos a partir de las sumas de los cuadrados de los
componentes I y Q), y proporciona la señal de salida al condensador
integrador C_{AGC} 232. La tensión en el condensador integrador
C_{AGC} 232, determina la ganancia del amplificador AGC 210. El
comienzo del segundo modo de funcionamiento cae en un segmento
temporal vacío, previo al siguiente segmento de señal, por lo tanto
el detector AGC 218 detecta primero ruido de ambiente del sistema.
Tras la detención de este ruido, el detector AGC 218 proporciona una
señal de salida que se aplica para ajustar la ganancia del
amplificador AGC 210, mediante lo que se incrementa o disminuye (o
no se modifica) la atenuación del ruido, tal como se ha descrito
arriba.
La forma de la respuesta de ganancia del
detector AGC 218, y por tanto la ganancia del bucle AGC 200 depende,
de forma no lineal, del nivel de la señal de entrada en el detector
AGC 218. Esta ganancia es superior para señales que son mayores que
el valor de señal deseado (umbral AGC), y menor para señales que
están por debajo del umbral. Una relación a modo de ejemplo para la
variación de ganancia, puede tener la siguiente forma:
(Ecuación 1)G
= G_{0} +
kS^{1+\Delta},
donde G. es la ganancia del bucle
AGC 200, S es el nivel de señal, s es el nivel de señal, y G_{0},
k y \Delta son parámetros predeterminados (G_{0}, k, \square
\square ^{\sim}. Se hace notar que \square puede ser función
de
s.
El ancho de banda del bucle AGC 200 depende
también del nivel de señal. Puesto que en el tipo de señal a ser
detectado, el segmento que precede al segmento de señal, está
generalmente vacío, el bucle AGC 200 debe ser capaz de adaptarse a
niveles de señal que cambian rápidamente. La duración del incremento
de la señal puede ser menor de 0,2 ms, y el rango de la señal puede
exceder los 80 dB. Esto requiere que el ancho de banda del bucle sea
máximo para señales de alto nivel, de forma que el instante de
(estabilización) del ataque AGC es menor de 0,2 ms. El periodo de
ataque del bucle AGC 200 es el período de tiempo mínimo que se
necesita para que el bucle AGC alcance el funcionamiento del régimen
estacionario, en respuesta a un cambio en el nivel de potencia de
entrada, cuando se detecta por primera vez una señal. Típicamente,
la dependencia del ancho de banda del bucle con el nivel de señal,
puede ser proporcional a la derivada de la ganancia del bucle con
respecto al nivel de señal, y tiene la forma:
(Ecuación 2)BW
= A \cdot k \cdot (1 + \Delta) \cdot
S^{\Delta}
donde BW es un ancho de banda de
bucle, y A es un parámetro
predeterminado.
El periodo de ataque del bucle AGC 200, depende
del valor del condensador integrador C_{AGC} 232. Para minimizar
el periodo de ataque, el valor del condensador integrador C_{AGC}
232 debe ser tan pequeño como sea posible, siendo consistente con el
mantenimiento de un bucle estable. Un límite práctico para el valor
del condensador integrador C_{AGC} 232, se fija mediante la
dinámica del bucle. Si el valor del condensador integrador C_{AGC}
232 es demasiado pequeño, entonces hay un sobreimpulso significativo
en la respuesta del bucle, que conduce a distorsiones en la señal,
al comienzo del segmento de recepción de señal. Este problema se
soluciona incluyendo la conexión de un resistor de amortiguación
R_{AGC} 230, en serie con el condensador integrador C_{AGC} 232.
Esta conexión permite que sea mejorada la estabilidad del bucle AGC,
y permite que se reduzca su tiempo de respuesta.
Se hace ahora referencia a la figura 2, que es
una ilustración gráfica de la dependencia de la ganancia del bucle
AGC 200 con el nivel de señal, en una forma conocida.
Típicamente, la dependencia de la ganancia del
bucle de AGC 200 con el nivel de señal, está gobernada por la
ecuación 1. Para niveles de señal que están por debajo de un nivel
de señal deseado (umbral AGC), las variaciones de ganancia del bucle
AGC 200 son comparativamente pequeñas. Cuando el nivel de señal
excede un umbral AGC, la ganancia del bucle AGC 200 empieza a
incrementarse rápidamente. La pendiente de la curva, que es
proporcional al ancho de banda del bucle AGC 200, es pronunciada
para señales grandes por encima del umbral, y no es pronunciada
para señales por debajo del umbral. Esto significa que el bucle AGC
200 tiene una respuesta rápida para señales que exceden el nivel
umbral de señal, y una respuesta lenta para señales de bajo
nivel.
El segundo modo de funcionamiento prosigue hasta
el final del segmento de señal.
Se hace referencia a la figura 3, que es una
ilustración esquemática de un método para manejar el bucle AGC 200
(figura 1).
En la etapa 250, el bucle AGC 206 es abierto.
Con referencia a la figura 1, el controlador 226 abre el conmutador
244, mediante lo que desconecta el detector AGC 218 respecto del
conmutador 238 y el circuito conductor 216.
En la etapa 252, se establece una atenuación
mínima del amplificador AGC 210. Con referencia a la figura 1, el
controlador 226 cierra los conmutadores 236 y 238. La fuente de
tensión V_{PRESET} 234 carga el condensador integrador C_{AGC}
232. El tiempo necesario para cargar el condensador integrador
C_{AGC} 232, está determinado por el producto del valor de la
resistencia del resistor de amortiguación R_{AGC}, por el valor de
capacidad del condensador integrador C_{AGC} 232. El controlador
226 abre el conmutador 236, cuando se ha completado la carga del
condensador integrador C_{AGC} 232. La tensión procedente del
condensador integrador C_{AGC} 232, se proporciona al amplificador
AGC 210, por vía del resistor amortiguador R_{AGC} 230, el
conmutador 238 y el circuito conductor 216. El valor de tensión se
determina de modo que la atenuación del amplificador AGC 210 sea
mínima.
En la etapa 254, se cierra el bucle de
realimentación AGC. Con referencia a la figura 1, el controlador 226
cierra el conmutador 244, mediante lo que cierra el bucle de
realimentación AGC. El detector AGC 218 recibe una señal de banda
base, produce una señal de salida, y la proporciona al condensador
integrador C_{AGC} 232, por vía de los conmutadores 244 y 238.
Puesto que esta operación se lleva a cabo en momentos previos a los
segmentos de señal, el detector AGC 218 detectará típicamente ruido
de ambiente del sistema.
En la etapa 256, tiene lugar un ataque AGC
rápido. Con referencia a la figura 1, el circuito trabaja con el
bucle de realimentación del bucle AGC 200 cerrado. El detector AGC
218 determina un nivel de la suma de los cuadrados de las
componentes I y Q de la señal de entrada, y proporciona su señal de
salida al condensador integrador C_{AGC} 232, por vía de los
conmutadores 244, 238 y del resistor de amortiguación R_{AGC} 230.
La tensión en el condensador integrador C_{AGC} 232, determina la
ganancia del amplificador AGC 210. Al comienzo del segmento de
señal, el detector AGC 218 detectará un incremento rápido de un
nivel de señal (proporcionando al ataque AGC rápido). Con referencia
a la figura 2, tanto la ganancia como el ancho de banda del detector
AGC 218, son máximos para señales grandes que varían rápidamente.
Por consiguiente, el tiempo de respuesta del bucle de realimentación
AGC es mínimo. Cuando la señal se aproxima al umbral deseado, la
ganancia del detector AGC 218 disminuye. Esto permite al sistema
pasar al modo de funcionamiento de régimen estacionario, con un
sobreimpulso mínima. El procedimiento de estabilización, se
beneficia del uso del amplificador de ganancia variable 215 acorde
con la invención, en la forma que se describirá más adelante con
referencia las figuras 5 y 6.
En la etapa 258 mostrada en la figura 3, el
sistema pasa al modo de funcionamiento en régimen estacionario. Con
referencia a la figura 1, después de detectar el ataque AGC rápido,
el detector AGC 218 reduce rápidamente la ganancia del bucle AGC
200. Como resultado, el nivel de la señal de banda base de salida,
se aproxima al valor deseado. El detector AGC 218 sigue controlando
y ajustando el nivel de señal, dentro de un rango de valores
comparativamente estrecho, próximo al umbral AGC. Este modo de
funcionamiento en régimen estacionario, prosigue hasta el término
del segmento de señal.
Se hace ahora referencia la figura 4, que es una
ilustración esquemática de diferentes modos de funcionamiento del
bucle AGC 200. Un primer modo de funcionamiento (OM1), corresponde a
las etapas 250 y 252 de la figura 3. En estas etapas, el bucle de
realimentación AGC está cerrado, y la atenuación del amplificador
AGC 210 se fija en un nivel mínimo. Un segundo modo de
funcionamiento (OM2), corresponde a las etapas 254, 256 y 258 de la
figura 3. En esté modo, el detector AGC 218 de la figura 1 vigila el
nivel de señal, y controla correspondientemente la ganancia a del
bucle. Al comienzo del segmento de señal, hay un corto periodo del
ataque AGC rápido, acompañado por un sobreimpulso. La duración del
ataque AGC rápido, es típicamente menor de 0,2 ms. El circuito se
recupera rápidamente de el sobreimpulso, y sigue funcionando en el
modo de régimen estacionario hasta el término del segmento de
señal.
señal.
Ahora se describirá el papel jugado por el
amplificador de ganancia variable 215 (figura 1) en el ataque rápido
del circuito AGC 200. Primero se hace referencia la figura 5. En la
figura 5 se muestra dos curvas, a saber una curva A correspondiente
a una ganancia elevada del amplificador de ganancia variable 215 del
circuito 200, y una curva B correspondiente a una ganancia inferior
del amplificador 215. Para cada una de las curvas A y B, la tensión
a la salida del amplificador de ganancia variable 215 (señal 220 en
la figura 1), se muestra como función del tiempo. Cuando se produce
un ataque AGC en el instante T0, la tensión en la salida del
receptor (salida del amplificador de ganancia variable 215) se eleva
abruptamente, hasta que se alcanza un máximo en un instante TP,
después del cual la tensión cae gradualmente hasta convertirse en la
determinada en un instante TS. Para la curva A, la tensión alcanza a
un máximo significativamente superior que el alcanzado por la curva
B. El valor superior del máximo de la curva A, contribuye a un
sobreimpulso mayor no deseado, tal como se ha descrito previamente.
La ganancia del bucle de realimentación del circuito 200, puede
ajustarse mediante variar la ganancia del amplificador de ganancia
variable 215. Así, la respuesta del bucle de realimentación puede
ser seleccionada por medio de controlar el amplificador de ganancia
variable, para que siga bien la curva A o la curva B. Por ejemplo,
cuando el amplificador 215 tiene ganancia nominal, puede seguirse la
curva A, y cuando el amplificador 215 tiene una ganancia reducida
de 12 dB menos que la nominal, puede seguirse la curva B.
Se hace ahora referencia la figura 6. Las curvas
A y B mostradas en la figura 5, se muestran de nuevo en la figura 6,
pero en este caso se muestra una curva más, C. la curva C representa
la tensión observada en la práctica, como salida del amplificador de
ganancia variable 215, aplicando a este señales de control
apropiadas desde el controlador 226. Después de que comienza un
ataque rápido en el instante T0, la ganancia del bucle de
realimentación del circuito 200 tiene un nivel reducido, mediante
seleccionar una ganancia reducida del amplificador 215, hasta un
instante T1. Durante este periodo, la tensión que comprende la señal
de salida del receptor (salida del amplificador 215) o curva C,
sigue a la curva inferior B. En el instante T1, se incrementa la
ganancia del amplificador 215. Esto provoca que la señal de salida
del receptor crezca por encima de la curva B, pero debido a que
alguna operación del control AGC del bucle de realimentación del
amplificador AGC 210 se ha producido ya entre T0 y T1, el incremento
que sigue a T1 es relativamente pequeño en comparación con la
diferencia entre los máximos de las dos curvas A y B. Así, la curva
C alcanza rápidamente una meseta, y se fija a un nivel
sustancialmente constante en el tiempo T2. El tiempo T2 es mucho
menor que el tiempo TS necesario para que la curva A o la curva B,
se asienten por separado.
Así, la ganancia del amplificador 215 es
incrementada en el instante T1, para provocar que la señal de salida
del receptor sigue la curva C. La ganancia del amplificador 215 es
modificada mediante la aplicación de señales de entrada de control,
procedentes del controlador 226 (figura 1). El cambio de ganancia de
12 dB para el amplificador de ganancia variable 215, se escogió
debido a que corresponde al cambio que proporciona un sobreimpulso
de OS, en la tensión de salida del amplificador de ganancia variable
215, mostrada en la figura 6, es decir la diferencia de tensión
entre el máximo de tensión, y la tensión de régimen estacionario
obtenida después de un tiempo TS, para la curva A.
Se hace ahora referencia la figura 7, que es una
ilustración esquemática de un bucle AGC de ataque rápido, aludido en
general como 400, construido y operativo de acuerdo con otra
realización de la presente invención.
Un bucle AGC 400 incluye un amplificador AGC
410, un mezclador descendente 412, un circuito conductor 416, un
filtro paso bajo 414, un amplificador de ganancia variable 415, un
detector en canal 418, un detector fuera de canal 420, un
controlador 426, un resistor de amortiguación R_{AGC} 430, un
condensador integrador C_{AGC} 432, una fuente de tensión
V_{PRESET} 434, y cuatro conmutadores 436, 438, 442 y 444. El
amplificador AGC 410 está acoplado al mezclador descendente 412, y
al circuito conductor 416. El filtro paso bajo 414 está acoplado al
mezclador descendente 412, y a un amplificador de ganancia variable
415. El filtro paso bajo 415 está conectado a un detector en canal
418. El detector en canal 418 está acoplado al conmutador 444. El
detector fuera de canal 420 está acoplado al mezclador descendente
412 y al conmutador 442. El controlador 426 está acoplado los
conmutadores 436, 438, 442 y 444. El circuito conductor 416 está
acoplado a los conmutadores 438, 442 y 444. La fuente de tensión
V_{PRESET} 434 está acoplada al conmutador 436. El resistor de
amortiguación R_{AGC} 430 está acoplado al condensador integrador
C_{AGC} 432 y al conmutador 438.
El bucle AGC 405 incluye un trayecto de
transmisión hacia delante 411, y dos bucles de realimentación 421 y
423, acoplados a través del trayecto hacia delante 411. El trayecto
de transmisión hacia delante 411 incluye el amplificador AGC 410, el
mezclador descendente 412, el filtro paso bajo 414 y el amplificador
de ganancia variable 415. La entrada para el bucle AGC 400 es una
señal de entrada RF aplicada a lo largo del trayecto de transmisión
hacia delante 411, en el amplificador 410, y la salida del bucle AGC
400 es una señal de banda base, que tiene componentes I y Q
distribuidas desde un trayecto de transmisión 411 en el amplificador
415. El bucle de realimentación 423 incluye el detector fuera de
canal 420, que está acoplado entre la salida del mezclador
descendente 412 y la entrada del filtro paso bajo 414. El detector
fuera de canal 420, detecta señales que son filtradas por el filtro
paso bajo 414, así como aquellas que han pasado por el filtro 414.
El detector fuera de canal 420 controla la amplitud de las señales
(no deseadas) del canal adyacente, en el trayecto hacia delante. El
bucle de realimentación 421 incluye el detector en canal 418, que
está acoplado a la salida del filtro paso bajo 414. El detector en
canal 418 controla la amplitud de las señales (deseadas) en canal,
en el trayecto hacia delante 411. El detector fuera de canal 420 y
el detector en canal 418, proporcionan sus respectivas señales de
salida al condensador integrador C_{AGC} 432. El circuito
conductor 416 controla la ganancia del amplificador AGC 410,
proporcionando para ello una señal de control 450. Una dependencia a
modo de ejemplo, de la atenuación del amplificador AGC 410 con la
tensión en el condensador integrador C_{AGC} 432, puede ser una
dependencia lineal de los decibelios de atenuación, con la tensión.
Se hace notar que puede haber otros tipos de dependencias de la
atenuación del amplificador AGC 410, con la tensión del condensador
integrador C_{AGC} 432. El valor de la señal de control 450
depende del modo de funcionamiento del bucle AGC 400. Abajo se
presenta una descripción detallada de cada uno de los modos de
funcionamiento.
Al comienzo del primer modo de funcionamiento,
que corresponde a ejemplos temporales que preceden al segmento de
señal, es abierto el bucle AGC 400. Por consiguiente, los bucles de
realimentación están operativos. El controlador 426 abre los
conmutadores 442 y 444, y cierra los conmutadores 436 y 438. La
fuente de tensión V_{PRESET} 434 carga el condensador integrador
C_{AGC} 432. El valor de tensión se determina, de modo que la
atenuación del amplificador AGC 410 sea mínima. El período temporal
que se necesita para cargar el condensador integrador C_{AGC} 432,
está especificado por el producto del valor de la resistencia del
resistor de amortiguación R_{AGC} 430, y el valor de la capacidad
del condensador integrador C_{AGC} 432. El primer modo de
funcionamiento, finaliza cuando se ha completado la carga del
condensador integrador C_{AGC} 432.
Al comienzo del segundo modo de funcionamiento,
el controlador 426 abre el conmutador 436, mediante lo que se
desconecta la fuente de tensión V_{PRESET} 434 respecto del
condensador integrador C_{AGC} 432. La carga restante en el
condensador integrador C_{AGC} 432, define un valor de la señal de
control 450 y, así, la ganancia (o atenuación) del amplificador AGC
410. El controlador 426 cierra además los conmutadores 444 y 442,
cerrando de ese modo los bucles de realimentación AGC. El detector
en canal 418 vigila la señal de banda base deseada, y proporciona su
señal de salida al condensador integrador C_{AGC} 432. El detector
fuera de canal 420 vigila la señal no deseada de los canales
adyacentes. La ganancia de este detector se determina de modo que
reacciona sólo a señales de control, que principalmente son señales
fuera de canal, que están fuera del paso banda del filtro paso bajo
414. Esto es debido a que las señales en canal, ya habrán sido
detectadas como señales por encima de un umbral inferior, en el
detector en canal 418. El detector fuera de canal 420 proporciona
una señal de salida, que es combinada con la del detector en canal
418, y alimentada al condensador integrador C_{AGC} 432, por vía
de los conmutadores 442 y 438, y la resistencia de amortiguación
R_{AGC} 430.
Ambos detectores 418 y 420 determinan un nivel
de sobreimpulso de señal, de las señales de entrada aplicadas a
estos detectores. La forma de la curva de respuesta de los
detectores 418 y 420 depende, de forma no lineal, del nivel de
señal, y puede describirse mediante la ecuación 1, proporcionada
previamente. La ilustración gráfica de esta dependencia, es tal como
se presenta en la figura 2. El ancho de banda del bucle AGC 400,
depende además del nivel de señal. Puesto que en el tipo de señal a
ser detectada, el segmento que precede a un segmento de señal está
generalmente vacío, el propio bucle AGC 400 debe ser capaz de
adaptarse rápidamente a niveles de señal que cambian muy
rápidamente, en el comienzo del segmento de señal. El período
temporal de incremento de la señal puede ser menor de 0,2 ms, y el
rango dinámico de la señal puede exceder los 80 dB. Esto requiere
que el ancho de banda del bucle sea máximo, para altos niveles de
señal, de forma que el periodo (de estabilización) del ataque AGC es
menor de 0,2 ms. Típicamente, la dependencia del ancho de banda del
bucle, con el nivel de señal, puede ser proporcional a la derivada
de la ganancia del bucle con respecto al nivel de señal, y está
descrita por la ecuación 2. Puesto que el comienzo del segundo modo
de funcionamiento cae en un segmento temporal vacío, que precede al
segmento de señal, el detector fuera de canal 420 y el detector en
canal 418, detectan primero un ruido de ambiente del sistema. Tras
la detección de este ruido, ambos detectores proporcionan una
respectiva señal de salida al amplificador AGC 410, mediante lo que
incrementa la atenuación de la señal. En el segundo modo de
funcionamiento, ambos detectores detectan el comienzo del segmento
de señal, que está acompañado por un agudo incremento del nivel de
señal. De acuerdo con las ecuaciones 1 y 2, y con la figura 2, tanto
la ganancia como los anchos de banda del detector en canal 418 y el
detector fuera de canal 420, son máximos para señales grandes que
varían rápidamente. Por consiguiente, el tiempo de respuesta de los
bucles de realimentación AGC, es mínimo. Cuando la señal se aproxima
al umbral deseado, la ganancia del detector en canal 418 disminuye.
Esto reduce el sobreimpulso del sistema, mientras que este pasa al
funcionamiento en régimen estacionario. El segundo modo de
funcionamiento se completa al término del segmento de señal. Se hace
notar que el método ilustrado en la figura 3 puede ser utilizado
para el funcionamiento del bucle AGC 400.
Para reducir más el sobreimpulso del sistema que
comprende el bucle 400 mostrado en la figura 7, la ganancia del
amplificador de ganancia variable 415 es variada por el controlador
426, del mismo modo que el amplificador 215 en la figura 1. Así, la
ganancia de la disposición del bucle de realimentación combinado,
mostrado en la figura 7, se configura para proporcionar una función
representada por la curva C en la figura 6, fijando para ello el
nivel de ganancia del amplificador 415, a un nivel reducido por el
controlador 426 durante un periodo entre T0 y T1, tal como se
ilustra en la figura 6, y en un nivel superior, por ejemplo 12 dB
superior, durante un periodo desde T1 a T2 hacia adelante, hasta el
término de la señal RF de entrada. El cambio de ganancia en el
instante T1, se escogió para ser en la práctica de 12 dB, debido a
que se encontró que el sobreimpulso etiquetado como OS en la figura
6, de la curva A sobre la requerida curva C, fue de 12 dB.
En una realización más de la invención (no
mostrada), el par filtro-amplificador, que incluye
el amplificador de ganancia variable suplementario, a saber el
filtro paso bajo 414 y la picador 415 en el circuito de la figura 7,
puede ser reemplazado por una pluralidad, por ejemplo una cadena, de
pares filtro-amplificador. Uno de los
amplificadores, por ejemplo el último de tales amplificadores en el
trayecto de transmisión hacia delante, puede ser un amplificador de
ganancia variable, manejado del mismo modo que el amplificador 215
de la figura 1, y el amplificador 415 de la figura 7.
Claims (33)
1. Un circuito de control automático de
ganancia (AGC), que comprende:
- un trayecto de transmisión hacia delante (214) que tiene, en uso, aplicada en su entrada una señal RF de entrada, y que es para proporcionar en su salida una señal de salida;
- un amplificador AGC de ganancia variable (210) en el trayecto de transmisión hacia delante, para procesar la señal RF de entrada, amplificador que tiene una entrada de control (240), y es sensible a una señal de control aplicada en su entrada de control, para variar su ganancia;
- un bucle de realimentación (220 a 240), acoplado desde la salida del mencionado trayecto de transmisión hacia delante, y a la mencionada entrada de control del mencionado amplificador AGC, incluyendo el mencionado bucle de realimentación, un detector de señal (218) que tiene una respuesta de ganancia no lineal predeterminada, que depende de un nivel de señal de entrada, siendo la ganancia superior para una intensidad de señal de entrada mayor,
- un integrador (230, 232), acoplado a la mencionada entrada de control del mencionado amplificador; y,
- una fuente de tensión (234), acoplada al mencionado integrador y a la mencionada entrada de control del mencionado amplificador,
- estando el circuito caracterizado por el hecho de que incluye además un dispositivo suplementario de ganancia variable (215), en el trayecto de transmisión hacia delante, para ajustar una señal a ser aplicada en el bucle de realimentación, teniendo el dispositivo suplementario de ganancia variable, un primer nivel de ganancia y un segundo nivel de ganancia, superior respecto del primer nivel de ganancia, y pudiendo funcionar durante un periodo de ataque rápido y estabilización, del circuito de control automático de ganancia, para conmutar su ganancia entre el primer nivel de ganancia y el segundo nivel de ganancia, al efecto de proporcionar un ataque rápido con sobreimpulso reducido.
2. Un circuito acorde con la reivindicación 1,
y en el que el dispositivo suplementario de ganancia variable,
comprende un amplificador suplementario de ganancia variable que
tiene una entrada de control, mediante la que puede aplicarse una
señal de entrada de control, en funcionamiento, para variar la
ganancia del dispositivo suplementario de ganancia variable.
3. Un circuito acorde con la reivindicación 1
o la reivindicación 2, y en el que el dispositivo suplementario de
ganancia variable está dispuesto para funcionar al efecto de variar
un nivel de señal, de una señal aplicada como entrada al mencionado
detector.
4. Un circuito acorde con la reivindicación 1,
la reivindicación 2 o la reivindicación 3, y en el que el
dispositivo suplementario de ganancia variable está incluido en el
trayecto de transmisión hacia delante, después del amplificador AGC
de ganancia variable.
5. Un circuito acorde con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, y en el que el dispositivo adicional
de ganancia variable tiene una entrada de control conectada a un
dispositivo de control del circuito, que proporciona, en
funcionamiento, señales de control de entrada para el dispositivo
adicional de ganancia variable, al efecto de ajustar la ganancia de
este.
6. Un circuito acorde con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, y en el que el dispositivo
suplementario de ganancia variable, puede funcionar de forma que la
señal aplicada como señal de entrada, a la entrada de control del
amplificador AGC, por vía del bucle de realimentación, es ajustada
durante un periodo de ataque y estabilización del circuito AGC.
7. Un circuito acorde con la reivindicación 6,
y en el que el dispositivo suplementario de ganancia variable, puede
funcionar para tener más de dos niveles de ganancia, durante un
período de ataque y estabilización.
8. Un circuito acorde con la reivindicación 7,
y en el que la ganancia del dispositivo suplementario de ganancia
variable es ajustada en funcionamiento, de forma que en una primera
parte del periodo de ataque y estabilización, desde un instante T0
cuando una señal RF de entrada es aplicada primero al amplificador
AGC, hasta un instante T1, la ganancia del dispositivo suplementario
de ganancia variable, se fija en el primer nivel de ganancia, y en
una segunda parte del período de ataque y estabilización, después
del instante T1, se fija en el segundo nivel de ganancia,
superior.
superior.
9. Un circuito acorde con la reivindicación 8,
y en el que el dispositivo suplementario de ganancia variable puede
funcionar de forma que, durante la mencionada primera parte del
periodo de ataque y estabilización, su ganancia está entre 5 dB y 20
dB menos que en la mencionada segunda parte del período de
ataque.
10. Un circuito acorde con la reivindicación 8
o la reivindicación 9, y en el que el instante T1 es un instante de,
al menos, 50 \museg después del instante T0, y la segunda parte de
ganancia superior del periodo de ataque, comienza en el instante
T1.
11. Un circuito acorde con la reivindicación
10, y en el que el instante T1 es un instante entre 100 \museg y
300 \museg después del instante T0, y comienza la segunda parte de
ganancia superior del periodo de ataque.
12. Un circuito acorde con la reivindicación
11, y en el que el instante T1 es un instante entre 100 \museg y
200 \museg después de T0, y comienza la segunda parte de ganancia
superior del periodo de ataque.
13. Un circuito acorde con cualquiera de las
reivindicaciones 7 a 12, y en el que, en funcionamiento, la
diferencia en ganancia entre los niveles de ganancia primero y
segundo del dispositivo de ganancia variable, corresponde
sustancialmente a la diferencia obtenida para la señal de salida del
trayecto de transmisión hacia delante, entre un nivel máximo de
sobreimpulso de la señal de salida, del trayecto de transmisión
hacia delante, obtenido utilizando el nivel de ganancia superior, y
un nivel de régimen estacionario de la señal, a ser alcanzado
después del periodo de ataque y estabilización.
14. Un circuito acorde con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, y en el que el trayecto de transmisión
hacia delante incluye un mezclador descendente (212), al que es
aplicada, en funcionamiento, una señal de salida desde el
amplificador AGC, para proporcionar una señal de salida de banda
base, y el dispositivo suplementario de ganancia variable está
dispuesto de forma que, en funcionamiento, ajusta el nivel de señal
de la señal de salida de banda base provista como una señal de
salida desde el mezclador descendente.
15. Un circuito AGC acorde con la
reivindicación 14, y en el que la señal de salida de banda base del
mezclador incluye, como componentes de fase, un componente en fase
(I) y un componente en cuadratura de fase (Q).
16. Un circuito AGC acorde con la
reivindicación 15, y en el que el detector de señal comprende un
detector de suma de cuadrados (SOS), que proporciona una salida
relacionada con la suma de los cuadrados de los niveles de los
componentes de fase I y Q.
17. Un circuito acorde con cualquiera de las
reivindicaciones 14 a 16, y en el que el circuito incluye uno o más
filtros, localizados en el trayecto de transmisión hacia delante,
después del amplificador AGC y después del mezclador, y en el que el
dispositivo de ganancia variable está localizado en el trayecto de
transmisión hacia delante, después del filtro, o de los filtros.
18. Un circuito acorde con la reivindicación
17, y en el que el trayecto de transmisión hacia delante incluye una
pluralidad de pares filtro-amplificador, y el
dispositivo suplementario de ganancia variable comprende uno de los
amplificadores de los pares filtro-amplificador.
19. Un circuito acorde con la reivindicación
18, y en el que el dispositivo de ganancia variable comprende el
último amplificador, en la pluralidad de pares
filtro-amplificador.
20. Un circuito AGC acorde con cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, y en el que el trayecto de
transmisión hacia delante incluye un filtro de paso bajo (414), y el
dispositivo de ganancia variable (415) está conectado a la salida
del filtro paso bajo, y el circuito AGC incluye por lo menos dos
bucles de realimentación, conectados entre el trayecto de
transmisión hacia delante y la entrada de control del amplificador
AGC, incluyendo un primer bucle de realimentación (a 420) conectado
al trayecto de transmisión hacia delante antes del filtro paso
bajo, y un segundo bucle de realimentación (a 418) conectado al
trayecto de transmisión hacia adelante después del dispositivo de
ganancia variable, incorporando cada uno de los bucles de
realimentación, un detector de señal (420, 428) que tiene una
respuesta de ganancia no lineal.
21. Un circuito AGC acorde con la
reivindicación 20, y en el que el detector de señal (418) del primer
bucle de realimentación, tiene un umbral de detección de intensidad
de señal, que es mayor que el umbral de detección de intensidad de
señal del detector (420), del segundo bucle de realimentación.
22. Un circuito AGC acorde con la
reivindicación 21, y en el que una respuesta del, o de cada,
mencionando detector de señal, a cambios en el nivel de la señal
presentada a este, es proporcionar una señal de salida de ancho de
banda variable, donde el ancho de banda variable es mayor cuanto
mayor es la intensidad de la señal de
entrada.
entrada.
23. Un circuito AGC acorde con cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, y en el que el mencionado
integrador comprende un condensador integrador (432) y un resistor
(430), teniendo el condensador integrador una salida a través del
resistor acoplada a la mencionada entrada de control del mencionado
amplificador AGC, y donde una fuente de tensión (434) alimenta el
mencionado integrador, mediante lo que se determina un nivel de la
mencionada señal de control, comenzando, en un instante
predeterminado, una tensión predeterminada durante un período de
tiempo de ajuste previo predeterminado.
\newpage
24. Un circuito AGC acorde con cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, y en el que la entrada de control
al amplificador AGC incluye un circuito conductor (416) que
proporciona, en funcionamiento, un cambio sustancialmente lineal en
la ganancia o atenuación del amplificador AGC, en respuesta a un
cambio en la tensión aplicada a este.
25. Un circuito AGC acorde con cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, y que incluye medios de
conmutación (442, 444) que pueden funcionar para permitir que el
circuito AGC sea con mutado entre un primer modo de funcionamiento,
en el que el, o cada, bucle de realimentación no está operativo, y
un segundo modo de funcionamiento en el, o cada, bucle de
realimentación está operativo, obteniéndose tales modos en instantes
predeterminados, durante períodos temporales predeterminados.
26. Un circuito AGC acorde con la
reivindicación 25, y en el que el medio de conmutación incluye un
conmutador activado eléctricamente para conectar un terminal de
salida del detector de señal, al integrador, uno o más conmutadores
controlados eléctricamente, para conectar una fuente de tensión al
integrador, y el integrador a la entrada de control del amplificador
de ganancia variable, y un controlador para proporcionar señales, al
efecto de hacer funcionar los conmutadores para proporcionar
conmutación entre los modos primero y segundo.
27. Un receptor RF, que incluye un circuito AGC
acorde con cualquiera de las reivindicaciones precedentes.
28. Un receptor RF acorde con la reivindicación
27, y que puede funcionar para recibir señales RF provistas en una
pluralidad de segmentos temporales de señal, estando cada par de
segmentos temporales de señal adyacentes, intercalado mediante por
lo menos un segmento temporal vacío.
29. Un receptor RF acorde con la reivindicación
28, y en el que el circuito AGC tienen un primer modo de
funcionamiento en el que el, o cada, bucle de realimentación no es
operativo, y un segundo modo de funcionamiento en el, o cada, bucle
de realimentación es operativo, obteniéndose tales modos
alternativamente en instantes predeterminados, durante intervalos
temporales predeterminados que corresponden a un esquema de los
segmentos temporales de señal y los segmentos temporales vacíos.
30. Un receptor RF acorde con la reivindicación
29, y en el que el primer modo de funcionamiento da comienzo después
del término de cada segmento temporal de señal.
31. Un receptor RF acorde con la reivindicación
29 o con la reivindicación 30, y en el que el segundo modo de
funcionamiento da comienzo después del inicio de cada segmento
temporal de señal.
32. Un receptor RF acorde con cualquiera de las
reivindicaciones 27 a 31, y en el que el receptor puede funcionar en
un modo directo de funcionamiento, y la señal a ser detectada es una
señal de comunicaciones en modo directo.
33. Un receptor RF acorde con cualquiera de las
reivindicaciones 27 a 32, y en el que la señal a ser detectada es
comunicada de acuerdo con estándares TETRA.
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