大動(dòng)態(tài)范圍AGC電路在接收機(jī)中的應(yīng)用

1、doi:1013969/j1issn110032353x120101021023集成電路設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)DesignandDevelopmentofIC大動(dòng)態(tài)范圍AGC電路在接收機(jī)中的應(yīng)用馬戰(zhàn)剛1,張宇平2,孫弋1,吳景峰2(11西安科技大學(xué)通信與信息工程學(xué)院,西安710054;21中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十三研究所,石家莊050051)摘要:自動(dòng)增益控制電路(AGC)是接收機(jī)的重要控制電路之一。具體分析了自動(dòng)增益控制電路的工作原理以及AGC的分類(lèi)方式。利用可變?cè)鲆娣糯笃鰽D8367和其他模擬電路以及外部檢波方式,設(shè)計(jì)了思維簡(jiǎn)潔、電路控制速度快的峰值型AGC電路。詳細(xì)解釋了芯片版圖、增益控制與電壓關(guān)系

2、以及基于AD8367的閉環(huán)AGC電路系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,基于AD8367的兩級(jí)AGC控制電路頻率達(dá)到70MHz,動(dòng)態(tài)范圍80dB等預(yù)期指標(biāo),可以方便地調(diào)整所需要的輸出電平值,確保接收機(jī)正常工作。關(guān)鍵詞:接收機(jī);自動(dòng)增益控制;峰值型自動(dòng)增益控制;數(shù)字式自動(dòng)增益控制中圖分類(lèi)號(hào):TN72111文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):10032353X(2010)0220191203LargeDynamicRangeAGCMaZhangang1,ZhangY2,12(11Communicationand,ofTechnology,Xian,213th,Shijiazhuang050051,China)(AGC)cir

3、cuitisoneoftheimportantcontrolcircuitsofreceivers1TheworkingandtheclassificationofAGCwereanalyzed.SynchronouslypeakAGCofsimpleideasandhighspeedofcontrolwasdesignedwithvariable2gainamplifierAD8367andotheranalogcircuit.Thechiplayout,gaincontrolandvoltagerelationship,aswellasclosed2loopAGCsystembasedon

4、theAD8367wereexplained.TheexperimentalresultsshowthattheAD83672basedtwostagesAGCreachedafrequencyof70MHz,dynamicrangeof80dB,itcaneasilyadjusttheoutputleveltoensuretherequirementoftheworkingvalue.Keywords:receiver;autogaincontrol(AGC);peakAGC;digitalAGCEEACC:12650引言接收機(jī)在接收信號(hào)時(shí),由于電離層的變化、衰落和接收信號(hào)條件等不同,其輸入

5、端信號(hào)電平在很大范圍內(nèi)變化(小到-100dBm以下,大到15dBm以上),而接收機(jī)的輸出功率是隨外來(lái)信號(hào)的大小而變化的,因此接收機(jī)的輸出端會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)弱非常懸殊的信號(hào)功率。如果要在如此寬的范圍內(nèi)保持接收設(shè)備線性放大,信號(hào)不飽和失真,就需要控制接收February2010機(jī)的增益,使輸出信號(hào)保持適當(dāng)?shù)碾娖?以保證接收機(jī)正常工作。因此,接收機(jī)中非常強(qiáng)調(diào)自動(dòng)增益控制。目前,在短波接收機(jī)中放大器增益的控制方法主要有兩種:一種是改變放大器本身的參數(shù),使增益發(fā)生變化,典型的是采用雙柵場(chǎng)效應(yīng)管,通過(guò)改變其中某一柵的直流偏置電壓使增益發(fā)生變化;另一種是在放大器級(jí)間插入可變衰減器,控制衰減量,使增益發(fā)生變化,典型的

6、是各種集成的可變?cè)鲆娣糯笃鳌１疚囊訟D8367作為可變?cè)鲆娣糯笃?SemiconductorTechnologyVol135No12191© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 馬戰(zhàn)剛等:大動(dòng)態(tài)范圍AGC電路在接收機(jī)中的應(yīng)用利用AD8361作為外部檢波器起控AD8367的方式,配合差分放大器AD820以及其他的模擬電路設(shè)計(jì),完成了動(dòng)態(tài)范圍達(dá)到80dB的AGC電路。同時(shí)詳細(xì)解釋了電路原理以及芯片版圖和增益控制與電壓關(guān)系等電路圖,具體說(shuō)明了AGC的起控方式、工

7、作條件以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果。得到抑制,由于近程的信雜比較高,這一增益仍足以發(fā)現(xiàn)目標(biāo),隨著距離的加大,接收機(jī)的衰減量逐漸減小,又保證了遠(yuǎn)距離目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)3。數(shù)字AGC:利用數(shù)控衰減器,通過(guò)控制它的衰減量大小來(lái)調(diào)整中放增益大小。它的實(shí)現(xiàn)有兩種方式,一種是接收機(jī)自己實(shí)行閉環(huán),把檢波后的信號(hào)放大、A/D采樣保持,通過(guò)CPU送給數(shù)控衰減器作為控1AGC電路的應(yīng)用現(xiàn)代接收機(jī)的共性要求可以概括為寬頻帶、高靈敏度、大動(dòng)態(tài)和高穩(wěn)定性。不管是哪種體制的接收機(jī)其對(duì)動(dòng)態(tài)范圍要求都很高。實(shí)現(xiàn)接收機(jī)動(dòng)態(tài)范圍的功能電路是接收機(jī)中的AGC,AGC電路主要由控制電路和被控電路兩部分組成。控制電路就是AGC直流電壓的產(chǎn)生部分,被控電路的功

8、能是按制數(shù)據(jù),用數(shù)據(jù)來(lái)控制數(shù)控衰減器,以達(dá)到控制增益的目的;第二種由信號(hào)處理機(jī)送AGC控制信號(hào),數(shù)控衰減器的控制由信號(hào)處理機(jī)來(lái)完成,實(shí)現(xiàn)接收機(jī)系統(tǒng)的閉環(huán)。綜合考慮幾種AGC電路的性能優(yōu)缺點(diǎn),雖然峰值型AGC電路在早期的接收機(jī)中溫度性能較差,溫度易變化,控制曲線易發(fā)生漂移,但其電路簡(jiǎn)潔,是閉環(huán)的AGC,如CAGC控,VGA的出現(xiàn),制約AGC溫度性能的因素得到解決,使得該方式電路得到廣泛應(yīng)用。112峰值型AGC電路設(shè)計(jì)照控制電路所產(chǎn)生的變化著的控制電壓來(lái)改變接收機(jī)的增益。接收機(jī)的總增益通常分配在各級(jí)AGC電路中,各級(jí)AGC電路級(jí)聯(lián)構(gòu)成總的增益111AGC電路的分類(lèi)122。AGCAGC電路:峰值型A

9、G電路、選通型AGC、時(shí)間2增益控制(STC)和數(shù)字AGC,前三種屬于模擬式AGC,最后一種是數(shù)字式AGC2。AD8367是一款可變?cè)鲆鎲味薎F放大器,具有優(yōu)異的增益控制特性。由于在片上集成了律方根檢波器,因此,它也是可以實(shí)現(xiàn)單片閉環(huán)AGC的VGA的芯片。該芯片帶有可控制線性增益的高性模擬式AGC中峰值型AGC電路:采用峰值檢波器,把視頻信號(hào)上的行同步信號(hào)分離出來(lái),再經(jīng)過(guò)外接電容平滑濾波,變成反映信號(hào)強(qiáng)弱的直流電壓,經(jīng)視頻放大器放大變成所需的電壓去控制衰減器。選通型AGC:跟蹤區(qū)域有多個(gè)目標(biāo)時(shí),接收機(jī)將接收到若干個(gè)回波信號(hào),然而跟蹤設(shè)備只能跟蹤單個(gè)目標(biāo)。如果被跟蹤的目標(biāo)信號(hào)較弱,必定要求接收機(jī)

10、有較高的增益。因此,最好的辦法是用選通電路把所需的回波信號(hào)選出,經(jīng)過(guò)門(mén)限設(shè)置、峰保、放大后,輸出AGC控制電壓。靈敏度時(shí)間控制(STC):跟蹤設(shè)備在進(jìn)行大范圍的目標(biāo)搜索時(shí),常常需要把距離選通波門(mén)開(kāi)得很寬,此時(shí)需要用到STC電路。具體實(shí)現(xiàn)方法是在選通脈沖觸發(fā)后,將能45dB可變?cè)鲆娣糯笃?并可以在任意低頻到500MHz的頻率范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。輸入端為零電平時(shí),輸出端電平為電源電壓的一半,且可調(diào)。AD8367采用+5V供電,有兩種工作模式可供選擇:GAINUP和GAINDOWN模式。在前一種模式下,它可以作為一個(gè)普通的壓控增益放大器來(lái)使用,在后一種模式下,它可以方便地實(shí)現(xiàn)一個(gè)AGC電路的功能。圖1是

11、AD8367利用內(nèi)部集成的精確律方根檢波器,配置成的單片AGC放大器基本連接圖4。AGC環(huán)路中,環(huán)路的增益越大越好。用AD8367作為AGC環(huán)路的可控增益放大器,其3dB2010年2月衰減量置于一個(gè)較大的初始值,使近程的雜波干擾192半導(dǎo)體技術(shù)第35卷第2期© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 馬戰(zhàn)剛等:大動(dòng)態(tài)范圍AGC電路在接收機(jī)中的應(yīng)用由R4和R5分壓,產(chǎn)生電壓Vg為0111V。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn),兩級(jí)AD8367組成的AGC電路可以達(dá)到如下指標(biāo):頻率為70M

12、Hz,AGC的動(dòng)態(tài)范圍為80dB,AGC時(shí)間常數(shù)為5ms,輸出控制在-8dBm,通過(guò)后面接放大器可以方便地調(diào)整所需要輸出的電平值。圖1AGC應(yīng)用基本連線圖Fig11BasicconnectionsforAGCoperation2結(jié)語(yǔ)隨著無(wú)線通信技術(shù)的進(jìn)步,接收機(jī)技術(shù)也在飛速的發(fā)展。在性能上,現(xiàn)代接收機(jī)主要是向大動(dòng)態(tài)范圍、高線性、高靈敏度、高分辨率等方面發(fā)展。本文講述了AGC電路在接收機(jī)中的重要性及其工作原理和分類(lèi),通過(guò)對(duì)模擬和數(shù)字式AGC電路優(yōu)缺點(diǎn)分析比較后,選取以AD8367作為AGC環(huán)路的可控增益放大器的峰值型AGC設(shè)計(jì)方案,使得AGC的動(dòng)態(tài)范圍達(dá)到80dB,增益的截止頻率達(dá)到500MHz

13、,在70MHz的中心頻率下,其最大增益達(dá)+4215dB,最小增益達(dá)-317dB,其增益控制因數(shù)為1919mV/dB,具體特性如圖2所示5。.雷達(dá)接收機(jī)技術(shù)M.北京:電子工業(yè)出版社,2004.2侯麗娟,李建玲.幾種AGC電路在雷達(dá)中的應(yīng)用J.火圖2(G)與控制電壓(VG)關(guān)系圖Fig12ofgainandcontrolvoltage(ModeLOandModeHI)控雷達(dá)技術(shù),2002,31(3):18222.3李?lèi)傷?薛國(guó)義.雷達(dá)數(shù)字AGC技術(shù)的工程實(shí)現(xiàn)J.電圖3是基于AD8367的AGC環(huán)路的實(shí)現(xiàn)。由于AD8367內(nèi)部AGC控制輸出電平為+4dBm,在某子工程師,2004,30(12):15

14、217.4唐萬(wàn)軍.高性能VGA芯片AD8367原理及應(yīng)用J.國(guó)外些場(chǎng)合受到限制,這就需要利用外檢波器來(lái)調(diào)整AD8367的起控點(diǎn)。AD8367利用外檢波器AD8361電子元器件,2004,4:54256.5劉曉明,劉曉偉,仲元紅.中頻寬帶接收機(jī)AGC電路的進(jìn)行檢波,通過(guò)差分放大器AD820輸出電壓VAGC,經(jīng)分壓后產(chǎn)生Vg來(lái)控制AD8367。其中差分放大器門(mén)限電平VSET設(shè)為1V,檢波電壓經(jīng)差分放大后,研究J.現(xiàn)代雷達(dá),2007,29(7):89292.(收稿日期:2009210219)作者簡(jiǎn)介:),男,陜西乾縣人,碩士研馬戰(zhàn)剛(1984究生,研究方向?yàn)槲⒉?射頻電路設(shè)計(jì);),男,石家莊人,工程碩士,研究方向?yàn)槲⒉娐窂堄钇?1974設(shè)計(jì);圖3由AD8367組成的AGC環(huán)路Fig