一种基于PID控制器的数字自动增益控制系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于PID控制器的数字自动增益控制系统及方法，所述系统包括可调增益电路、模数转换器和AGC系统；其中，所述可调增益电路，用于接收射频输入信号，调整所述射频输入信号的强度，输出调整信号；所述模数转换器，用于接收所述调整信号，对所述调整信号进行采样，输出采样信号；所述AGC系统，用于接收所述采样信号，对所述采样信号进行增益处理，并将处理结果反馈给所述可调增益电路。本发明专利技术将PID控制算法应用到通信接收机的自动增益控制，简化了AGC算法设计，提高了AGC控制系统的数字化程度，降低了接收机射频和中频电路的设计复杂度，提高了AGC控制系统的普适性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于PID控制器的数字自动增益控制系统及方法
本专利技术属于数字自动增益控制领域，特别涉及一种基于PID控制器的数字自动增益控制系统及方法。
技术介绍
无线通信是利用电磁波信号在自由空间(即空气、真空、外太空)中传播的特性进行信息传递的一种通信方式。然而，由于传播距离、障碍物、信号频率和干扰的影响，到达无线通信系统接收机的电磁波信号会经历不同程度的衰减，可能相差几千、几万倍。如果电磁波信号强度过小或者过大，接收机将无法正常识别和解调信号。因此，无线通信系统的接收机需要具有接收信号强度的自动调整能力，即自动增益控制系统(AGC系统)。AGC系统通常具有一定的增益动态调整范围，根据接收机接收到的信号电压强弱，自适应调整接收机射频或中频通道的增益，使接收信道最终的输出信号强度稳定在期望信号强度附近。根据自动增益控制的实现方式不同，可以将自动增益控制系统划分为模拟AGC系统和数字AGC系统。模拟AGC系统属于比较传统的自动增益控制方式，对接收机射频和中频电路的要求比较高，电路设计复杂。与模拟AGC系统相比，数字AGC系统将更多的增益控制部分利用数字方式实现，降低了接收机射频和中频电路的复杂度和实现难度。但现有的数字AGC系统存在算法复杂的问题。因此，如何提供一种算法简便的数字自动增益控制系统是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种基于PID控制器的数字自动增益控制系统及方法及方法。一种基于PID控制器的数字自动增益控制系统，包括可调增益电路、模数转换器和AGC系统；其中，所述可调增益电路，用于接收射频输入信号，调整所述射频输入信号的强度，输出调整信号；所述模数转换器，用于接收所述调整信号，对所述调整信号进行采样，输出采样信号；所述AGC系统，用于接收所述采样信号，对所述采样信号进行增益处理，并将处理结果反馈给所述可调增益电路。进一步地，所述AGC系统包括数据采集处理模块和增益控制模块。进一步地，所述数据采集处理模块包括数据采集模块和数据处理模块；所述数据采集模块，用于在一个AGC调整窗口内连续采集采样信号，并将采集到的采集信号输送给所述数据处理模块；所述数据处理模块，用于对所述采集信号进行分析处理，计算获取当前信号的实际电压值，并发送所述实际电压值。进一步地，所述增益控制模块包括增益计算模块和增益分配模块；其中，所述增益计算模块基于PID算法。进一步地，所述增益计算模块包括增益偏差计算模块和增益控制量计算模块；所述增益偏差计算模块，用于接收所述实际电压值和期望电压值，通过数学变换获取所述期望电压值和所述实际电压值的电压增益偏差量，并将所述电压增益偏差量发送给所述增益控制量计算模块；所述增益控制量计算模块，用于接收所述电压增益偏差量，将所述电压增益偏差量代入增量式PID算法，计算获得AGC增益控制量，并将所述AGC增益控制量发送给所述增益分配模块。进一步地，所述通过数学变换获取所述期望电压值和所述实际电压值的电压增益偏差量包括：将所述实际电压值与所述期望电压值进行比较，获得电压偏差量；将所述电压偏差量转换为所述电压增益偏差量。进一步地，所述通过数学变换获取所述期望电压值和所述实际电压值的电压增益偏差量包括：依据基准参考电压，将所述实际电压值与所述期望电压值转换为对应的实际电压增益和期望电压增益；根据所述实际电压增益和所述期望电压增益计算获得所述电压增益偏差量。进一步地，所述通过数学变换获取所述期望电压值和所述实际电压值的电压增益偏差量包括：计算所述期望电压值与所述实际电压值的比值；根据所述期望电压与所述实际电压的比值计算获得所述电压增益偏差量。进一步地，所述增益分配模块，用于接收所述AGC增益控制量，并根据当前AGC增益控制量进行多级增益优化分配，反馈给所述可调增益电路。本专利技术还提供一种基于PID控制器的数字自动增益控制方法，所述方法包括：可调增益电路接收射频输入信号，调整所述射频输入信号的强度，输出调整信号；模数转换器接收所述调整信号，对所述调整信号进行采样，输出采样信号；AGC系统接收所述采样信号，对所述采样信号进行增益处理，并将处理结果反馈给所述可调增益电路。进一步地，所述对所述采样信号进行增益处理包括：数据采集模块在一个AGC调整窗口内连续采集采样信号，并将采集到的采集信号输送给所述数据处理模块；数据处理模块对所述采集信号进行分析处理，计算获取当前信号的实际电压值，并发送所述实际电压值；增益偏差计算模块接收所述实际电压值和期望电压值，通过数学变换获取所述期望电压值和所述实际电压值的电压增益偏差量，并将所述电压增益偏差量发送给所述增益控制量计算模块；增益控制量计算模块接收所述电压增益偏差量，将所述电压增益偏差量代入增量式PID算法，计算获得AGC增益控制量，并将所述AGC增益控制量发送给所述增益分配模块；增益分配模块接收所述AGC增益控制量，并根据当前所述AGC增益控制量进行多级增益优化分配，反馈给所述可调增益电路。进一步地，所述通过数学变换获取所述期望电压值和所述实际电压值的电压增益偏差量包括：将所述实际电压值与所述期望电压值进行比较，获得电压偏差量；将所述电压偏差量转换为所述电压增益偏差量。进一步地，所述通过数学变换获取所述期望电压值和所述实际电压值的电压增益偏差量包括：依据基准参考电压，将所述实际电压值与所述期望电压值转换为对应的实际电压增益和期望电压增益；根据所述实际电压增益和所述期望电压增益计算获得所述电压增益偏差量。进一步地，所述通过数学变换获取所述期望电压值和所述实际电压值的电压增益偏差量包括：计算所述期望电压值与所述实际电压值的比值；根据所述期望电压与所述实际电压的比值计算获得所述电压增益偏差量。本专利技术将PID控制算法应用到通信接收机的自动增益控制，简化了AGC算法设计，提高了AGC控制系统的数字化程度，降低了接收机射频和中频电路的设计复杂度，提高了AGC控制系统的普适性。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出了本专利技术实施例中的基于PID控制器的数字自动增益控制系统示意图；图2示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于PID控制器的数字自动增益控制系统，其特征在于，/n所述系统包括可调增益电路、模数转换器和AGC系统，/n其中，/n所述可调增益电路，用于接收射频输入信号，调整所述射频输入信号的强度，输出调整信号；/n所述模数转换器，用于接收所述调整信号，对所述调整信号进行采样，输出采样信号；/n所述AGC系统，用于接收所述采样信号，对所述采样信号进行增益处理，并将处理结果反馈给所述可调增益电路。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于PID控制器的数字自动增益控制系统，其特征在于，
所述系统包括可调增益电路、模数转换器和AGC系统，
其中，
所述可调增益电路，用于接收射频输入信号，调整所述射频输入信号的强度，输出调整信号；
所述模数转换器，用于接收所述调整信号，对所述调整信号进行采样，输出采样信号；
所述AGC系统，用于接收所述采样信号，对所述采样信号进行增益处理，并将处理结果反馈给所述可调增益电路。


2.根据权利要求1所述的基于PID控制器的数字自动增益控制系统，其特征在于，
所述AGC系统包括数据采集处理模块和增益控制模块。


3.根据权利要求2所述的基于PID控制器的数字自动增益控制系统，其特征在于，
所述数据采集处理模块包括数据采集模块和数据处理模块；
所述数据采集模块，用于在一个AGC调整窗口内连续采集采样信号，并将采集到的采集信号输送给所述数据处理模块；
所述数据处理模块，用于对所述采集信号进行分析处理，计算获取当前信号的实际电压值，并发送所述实际电压值。


4.根据权利要求2所述的基于PID控制器的数字自动增益控制系统，其特征在于，
所述增益控制模块包括增益计算模块和增益分配模块；
其中，所述增益计算模块基于PID算法。


5.根据权利要求3或4任一所述的基于PID控制器的数字自动增益控制系统，其特征在于，
所述增益计算模块包括增益偏差计算模块和增益控制量计算模块；
所述增益偏差计算模块，用于接收所述实际电压值和期望电压值，通过数学变换获取所述期望电压值和所述实际电压值的电压增益偏差量，并将所述电压增益偏差量发送给所述增益控制量计算模块；
所述增益控制量计算模块，用于接收所述电压增益偏差量，将所述电压增益偏差量代入增量式PID算法，计算获得AGC增益控制量，并将所述AGC增益控制量发送给所述增益分配模块。


6.根据权利要求5所述的基于PID控制器的数字自动增益控制系统，其特征在于，
所述通过数学变换获取所述期望电压值和所述实际电压值的电压增益偏差量包括：
将所述实际电压值与所述期望电压值进行比较，获得电压偏差量；
将所述电压偏差量转换为所述电压增益偏差量。


7.根据权利要求5所述的基于PID控制器的数字自动增益控制系统，其特征在于，
所述通过数学变换获取所述期望电压值和所述实际电压值的电压增益偏差量包括：
依据基准参考电压，将所述实际电压值与所述期望电压值转换为对应的实际电压增益和期望电压增益；
根据所述实际电压增益和所述期望电压增益计算获得所述电压增益偏差量。


8.根据权利要求5所述的基于PID控制器的数字自动增益控制系统，其特征在于，
所述通过数学变换获取所述期望电压值和所述实际电压值的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王啸阳，韦文，刘洪强，师进，周宇晖，魏鸿亮，
申请(专利权)人：北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，中车齐齐哈尔车辆有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11