大动态自动步进增益控制电路的设计与实现

【摘要】：自动增益控制(AGC,Automatic Gain Control)是无线通信系统的基本电路之一,广泛应用在雷达、卫星导航等接收机中。它的作用是当大动态信号进入到接收机时,通过增益的自动调节使输出功率保持在一个较为稳定的范围内,其目的是实现信号的正常解调。本文在对国内外发展研究状况进行综述的基础上,详细介绍了自动增益控制理论及动态范围、回路建立时间等重要指标。重点对自动增益控制电路内的可变增益放大器、检波器、增益控制电压产生电路进行详尽分析。根据系统要求给出了一种采用自动步进增益控制实现80dB大动态的方法:分别采用30dB、20dB、10dB、20dB四级低噪声放大器通过开关转换控制的方式将所需增益放大器接入到电路,实现了以10dB为步进的0-80dB动态范围,并详细介绍了整体指标分配和方案。本文随后对所给出的方案进行了设计验证。针对70MHz的中频输入信号,利用低噪声放大器将其放大到对数检波器AD8310可检测的功率范围内,检波器输出的直流电压与输入信号电压分贝数成正比。该电压与比较器预设的参考电平比较产生控制信号,用于控制可变增益放大部分的开关以实现-20 dBm~0 dBm的信号输出电平变化。最后,完成了整个自动增益控制电路模块的设计、加工、装配、调试和动态范围测试。对实现样品的实测结果表明,当中心频率为70MHz的信号在从-90 dBm到-10dBm的范围内变化时,检波器输出电压成线性变化,最终实现了输出功率在-14.83dBm~0 dBm范围内变化,噪声系数为5.385dB,最大输出范围内功率呈线性变化。测试结果表明,基本满足预期的指标。最后对在设计和调试过程中所遇到的问题及解决方案进行了总结。该电路还可充分挖掘潜力,使输出功率范围更为小。本设计在自动增益控制的动态范围、步进式实现方式以及解决系统稳定性等方面有一定的意义和应用前景。