一种多通道射频信号的自动增益控制方法、装置和系统与流程

本发明涉及射频通信，具体涉及一种多通道射频信号的自动增益控制方法、装置和系统。

背景技术：

1、在射频通信系统中，自动增益控制（automatic gain control, agc）技术是保证信号质量的关键技术之一。其主要作用是通过动态调整接收机链路的增益，使输入信号的幅度保持在合适的范围内，从而避免因信号过强或过弱而导致的失真或丢失问题。随着多通道射频通信设备（如相控阵雷达、多输入多输出（mimo）通信系统、卫星通信地面站等）的广泛应用，系统需要同时处理多个物理射频通道的信号，且各通道面临的传播环境、干扰水平和信号衰落特性往往存在显著差异，这对增益控制的独立性、实时性和精度提出了更高要求。

2、现有技术中，多通道射频系统的增益控制通常采用集中式控制架构，即由单个微控制器单元（mcu）或数字信号处理器（dsp）通过轮询方式依次读取各通道的功率检测值，进行统一运算后再逐一下发增益调整指令。然而，传统的微控制器单元在处理速度和并行性方面存在显著局限性，难以满足现代射频通信系统对大动态范围、快速响应时间的需求。具体而言，当通道数量增加时，轮询采集和串行运算会导致控制周期呈线性增长，严重制约了系统对快衰落信道或突发干扰的响应能力；同时，各通道之间因运算调度顺序不同而引入的时间异步问题，也会破坏多通道间增益调整的一致性，进而影响波束赋形或空间分集等联合处理的性能。

3、此外，现有方案在计算增益调整量时，往往仅依赖单一的输入功率检测值，而忽略了不同通道在非线性失真、温度漂移及频率响应等方面的个性化特征，导致增益调整的精度和适应性不足。尽管部分高端方案尝试采用现场可编程门阵列（fpga）实现部分并行处理，但其通常缺乏针对各通道独立信号特征的自适应调整机制，且控制逻辑固化，难以灵活适配动态变化的信号制式和信道条件。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是多射频通道增益控制中串行处理慢、各通道无法独立自适应调节，目的在于提供一种多通道射频信号的自动增益控制方法、装置和系统，通过将多物理射频通道的信号处理任务映射至并行处理模块的独立子单元，各子单元同步获取输入/输出功率检测值并融合实时信号特征参数，独立计算目标增益调整量，最终并行下发控制指令，提升了对快衰落信道和突发干扰的响应速度；同时，各通道基于专属特征参数独立调节，有效补偿了器件差异和温漂影响，实现了增益的精准自适应控制。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、本发明第一方面提供一种多通道射频信号的自动增益控制方法，包括：

4、获取多个物理射频通道的输入端功率检测值和输出端功率检测值；

5、将各物理射频通道的信号处理任务映射至并行处理模块中对应的独立处理子单元；

6、通过各独立处理子单元，基于对应的输入端功率检测值、输出端功率检测值以及实时获取的信号特征参数，独立计算目标增益调整量；

7、基于目标增益调整量生成增益控制指令，以并行调整各物理射频通道的增益。

8、进一步的，所述通过各独立处理子单元，基于对应的输入端功率检测值、输出端功率检测值以及实时获取的信号特征参数，独立计算目标增益调整量，包括：

9、通过各独立处理子单元，基于预设的目标输出功率范围、对应的输入端功率检测值以及当前信道增益值，确定目标信道增益值；

10、将目标信道增益值与当前信道增益值的差值，确定为目标增益调整量。

11、进一步的，所述基于目标增益调整量生成增益控制指令，以并行调整各物理射频通道的增益，包括：

12、基于预设的增益映射关系，确定与目标增益调整量对应的数字控制字；

13、将数字控制字转换为模拟控制电压或数字控制信号；

14、利用模拟控制电压或数字控制信号，驱动对应物理射频通道中的数控衰减器或可变增益放大器，以执行增益调整。

15、进一步的，还包括实时获取各物理射频通道的信号特征参数，所述信号特征参数包括功率波动率和信号带宽中的至少一种；

16、当所述信号特征参数满足预设的动态调度条件时，动态调整对应独立处理子单元的处理优先级，或为对应独立处理子单元分配额外的处理资源。

17、进一步的，各所述独立处理子单元之间的数据交互过程包括：

18、各独立处理子单元之间通过先进先出队列进行异步数据交换；

19、通过全局时钟信号对各独立处理子单元的操作进行时序同步，以消除跨时钟域的数据亚稳态。

20、进一步的，所述通过各独立处理子单元，基于对应的输入端功率检测值、输出端功率检测值以及实时获取的信号特征参数，独立计算目标增益调整量，包括：

21、将所述多通道射频信号划分为多个固定长度的数据块，各独立处理子单元对分配的所述数据块进行并行信号强度检测；

22、通过中央控制单元汇总各独立处理子单元的检测结果，生成联合控制指令，以实现不同物理射频通道输出差异化的增益信号。

23、进一步的，所述获取多个物理射频通道的输入端功率检测值和输出端功率检测值，包括：

24、通过模数转换器对各物理射频通道的射频信号包络进行采样，得到采样数字区间；

25、基于预设的标准信号标定映射关系，将所述采样数字区间转换为实际的输入端功率检测值和输出端功率检测值。

26、进一步的，还包括：

27、在系统启动时，从内部寄存器加载初始增益配置参数和模数转换器采样配置参数；

28、基于初始增益配置参数和模数转换器采样配置参数，对各物理射频通道和模数转换器进行初始化，使各物理射频通道在初始状态下输出符合预设目标的信号。

29、本发明第二方面提供一种多通道射频信号的自动增益控制装置，包括：

30、检测获取模块，用于获取多个物理射频通道的输入端功率检测值和输出端功率检测值；

31、任务映射模块，用于将各物理射频通道的信号处理任务映射至并行处理模块中对应的独立处理子单元；

32、并行处理模块，包含多个独立处理子单元，用于通过各独立处理子单元，基于对应的输入端功率检测值、输出端功率检测值以及实时获取的信号特征参数，独立计算目标增益调整量；

33、增益控制模块，用于基于目标增益调整量生成增益控制指令，以并行调整各物理射频通道的增益。

34、本发明第三方面提供一种多通道快速自动增益控制前端系统，包括：

35、射频前端电路，包含多个物理射频通道，每个物理射频通道具备滤波、放大和衰减功能；

36、如一种多通道射频信号的自动增益控制装置，所述多通道射频信号的自动增益控制装置与所述射频前端电路连接，用于执行一种多通道射频信号的自动增益控制方法。

37、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

38、通过将各物理射频通道的信号处理任务分别映射至并行处理模块中对应的独立处理子单元，各子单元可同时进行功率检测值读取、增益量计算和指令生成，能够快速响应快衰落信道或突发强干扰，避免信号饱和或丢失；

39、每个独立处理子单元不仅接收输入端和输出端的功率检测值，还融合实时获取的该通道专属信号特征参数，能够针对各通道当前的实际链路状态和非线性特性，独立计算出最适合该通道的目标增益调整量；

40、由于各子单元并行独立运算且控制指令同步生成与下发，所有物理射频通道的增益调整可在同一时钟节拍内完成，避免了串行处理引入的时间异步误差；

41、每个子单元可基于实时更新的信号特征参数动态调整增益计算策略，使得系统能够在信号制式切换、频段跳变或环境剧烈变化时，仍保持优良的增益控制效果；

42、增益计算和控制任务被下放至各独立处理子单元并行执行，主控模块仅需下发策略参数或监控状态，无需参与高频实时运算。这种分布式处理架构使得新增通道时，只需增加对应的子单元，控制周期几乎不受影响。