CN104410429A

CN104410429A - 一种基于数据链端机的自动增益控制装置

Info

Publication number: CN104410429A
Application number: CN201410764633.XA
Authority: CN
Inventors: 李晓冬; 王辉球; 魏海刚; 黄振
Original assignee: CETC 20 Research Institute
Current assignee: CETC 20 Research Institute
Priority date: 2014-12-11
Filing date: 2014-12-11
Publication date: 2015-03-11

Abstract

本发明提供了一种基于数据链端机的自动增益控制装置，包括比较器、可变增益放大器和峰值检波器，VGA的选择有控制电压的有效范围、可变增益范围、可变增益放大器的工作频率范围以及频率响应等方面。VGA增益与控制电压的函数关系有线性的，指数型的，对数型的等，其中指数型函数关系的VGA，要比线性函数关系的VGA的增益有更宽的变化范围。本发明中实现AGC的VGA采用具有指数增益和线性增益特性相结合的方法，这是因为线性增益特性的VGA可以使小信号更好的放大，指数增益特性的VGA可以使大信号处于限幅区，这样就可以大大增加AGC动态范围。

Description

一种基于数据链端机的自动增益控制装置

技术领域

本发明属于信息处理技术领域，涉及一种增益控制装置。

背景技术

在无线通信接收机工作时，接收机的输出电平取决于输入信号电平和接收机的增益，由于多种原因，在通信、导航及遥测遥控系统，由于受发射功率大小、收发距离远近、电磁波传播衰落等各种因素的影响，接收机的输入信号变化范围往往很大，微弱时可以是几微伏或者几十微伏，信号强时可以得到几百毫伏甚至更大，也就是最强信号电压和最弱信号电压相差可达到几十分贝，显然在接收微弱信号时，希望接收机的增益高，而接收强信号时则希望它的增益低，这样才能使输出信号保持适当的电平，不至于因为输入信号太小而无法正常工作，也不至于因为输入信号太大而使接收机发生饱和或者阻塞，所以在接收机中加入AGC控制回路，使得当输入信号电平在很大的范围变化时，接收机输出电平保持在一较小范围内变化或者基本稳定，通过提高对输入信号的控制来更稳定的输出要求的信号，以使信息达到最佳接收效果。

AGC控制一般比较常用的前馈型AGC控制方法，前馈型AGC框图如图1所示，从图中可以看出，这个AGC系统是一个开环的结构，它有两个通道，控制通道通过检测输入信号的强度，通过产生一直流电平来控制VGA的增益，延迟通道则是使信号延迟到产生控制电平之后，信号才从可变增益放大器(VGA)中通过。开环AGC系统的优点是；在输入信号幅度发生一些变化时，电路仍然可以做到输出幅度的不变，并且这种结构具有时间建立迅速的优势；缺点是对系统参数的变化敏感、动作迟缓。

自动增益控制模块的功能是实现对系统动态范围控制，是一个闭环负反馈的控制系统，它广泛的应用在有线/无线通信系统、导航以及遥感遥测等大动态范围的系统中，AGC控制电路能调节这些系统的增益，使得在很大范围内变化的信号可以产生恒定的输出电平，进而改善整个系统的性能。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于数据链端机的自动增益控制装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括比较器、可变增益放大器(VGA)和峰值检波器(peakdetector)。VGA(可变增益放大器)是AGC控制电路中一关键的模块。不同的可变增益放大器(VGA)有着不同的的控制率，应根据实际情况选择适合幅度特性的VGA。VGA的选择有控制电压的有效范围、可变增益范围、可变增益放大器(VGA)的工作频率范围以及频率响应等方面。VGA增益与控制电压的函数关系有线性的，指数型的，对数型的等，其中指数型函数关系的VGA，要比线性函数关系的VGA的增益有更宽的变化范围。本发明中实现AGC的VGA采用具有指数增益和线性增益特性相结合的方法，这是因为线性增益特性的VGA可以使小信号更好的放大，指数增益特性的VGA可以使大信号处于限幅区，这样就可以大大增加AGC动态范围。常用的两种呈指数控制律的可变增益放大器电路有PIN二极管衰减器以及双栅MOSFET场效应管，本文采用双栅场效应管和VGA芯片级联的方式来实现，通过级联的放大器，可实现连续宽范围调节增益大小的目的。

电压比较器是种比较常用的运算放大电路。在AGC电路中，由于参考信号采用的是信号电压，所以比较器采用电压比较器，电压比较器是运算放大器非线性应用电路，它是将一模拟直流电压信号和一参考电平作比较在两者电平幅度相等附近小范围内，比较器的输出电压将产生很大的跃变，相应的比较器会输出低电平或者高电平。

峰值检波器(peak detector)的作用是从已调制的高频(中频)信号中将低频调制信号解调出来。检波器按照检波方法可分为包络检波和同步检波两种，包络检波指的是检波器的输出电压跟输入调幅波的包络成正比例关系的检波。同歩检波是利用一个与载波同步的本地振荡信号与已调波进行差拍从而实现检波的，对于调制信号的检波，同步检波器要比包络检波器的实现电路复杂，所以本发明采用包络检波的方式，由于调制信号幅值大于0.5V，故采用峰值包络检波的方式。检波器由中频信号输入电路、非线性元件、负载三部分组成，检波器的中频信号输入电路即中频变压器的次级，它把调幅中频信号送到检波器的输人端，非线性元件起着频谱变换的作用。一般以二极管或三极管作非线性元件，利用其输入特性曲线的非线性部分，把调制中频信号变成去掉载波保持其包络不变的低频信号。

附图说明

图1为前向型AGC控制原理图。

图2为本发明采用的反馈型AGC控制原理图。

图3为本发明采用的VGA总体结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

数据链端机接收到的信号由于电离层衰落和接收信号条件的变化，输入端信号电平会产生比较大范围的变化，本发明通过采用AGC控制方法使接收机输出电平保持在一较小范围内变化或者基本稳定，可以实现信息最佳接收。

本发明采用的是一种反馈型AGC的结构框图，这类AGC—般包括可变增益放大器(VGA)，环路滤波器和峰值检波器三个主要部分。峰值检波器检测到的可变增益放大器(VGA)的信号强度，生成一个直流电压并与一直流参考电平相比较，生成的误差电压通过低通滤波器产生一控制电平，从而控制可变增益放大器(VGA)的增益。反馈型的AGC具有精度高，鲁棒性强，并有更低噪声的优点，能够以一定的准确度来保持系统输出电压幅度不变并且对系统电路尝试的变化不敏感，同时可以具有快速的响应。

本发明所采用AGC系统环路的组成部分有比较器、可变增益放大器(VGA)、峰值检波器(peakdetector)。如图2所示，VGA(可变增益放大器)是AGC控制电路中一关键的模块。不同的可变增益放大器(VGA)有着不同的的控制率，应根据实际情况选择适合幅度特性的VGA。VGA的选择有控制电压的有效范围、可变增益范围、可变增益放大器(VGA)的工作频率范围以及频率响应等方面。VGA增益与控制电压的函数关系有线性的，指数型的，对数型的等，其中指数型函数关系的VGA，要比线性函数关系的VGA的增益有更宽的变化范围。本发明中实现AGC的VGA采用具有指数增益和线性增益特性相结合的方法，这是因为线性增益特性的VGA可以使小信号更好的放大，指数增益特性的VGA可以使大信号处于限幅区，这样就可以大大增加AGC动态范围。常用的两种呈指数控制律的可变增益放大器电路有PIN二极管衰减器以及双栅MOSFET场效应管，本文采用双栅场效应管和VGA芯片级联的方式来实现，通过级联的放大器，可实现连续宽范围调节增益大小的目的，如图3所示。

本发明要实现80dB以上的增益，至少需要级联VGC来实现系统的动态范围指标的要求，将信号放大到要求的电平上。

(1)从中频滤波器出来的41.4MHz的信号，首先进入双栅管3SK223和AD公司可变增益放大器AD8367组成的级联VGC电路，其中前面的双栅场效应管由四级场效应管级联而成，考虑到电路冗余，能实现50dB左右的增益，接着后面电路是由AD8367芯片构成的VGC，能实现30dB左右的增益，这样基本就实现80dB左右的增益。

(2)然后通过峰值检波二极管进行检波。

(3)经检波后的直流信号通过LM358M运放电路进行放大负反馈电路，并与门限电压进行比较，来控制4个场效应管和一个AD8367芯片的控制引脚，当输入信号比较大的时候，通过比较器比较输出的控制电压会比较小，可变增益放大器的对输入信号的增益就会减少，这样电路就实现了对输入信号的大范围的自动控制。

Claims

1.一种基于数据链端机的自动增益控制装置，包括比较器、可变增益放大器和峰值检波器，其特征在于：VGA(可变增益放大器)是AGC控制电路中一关键的模块。不同的可变增益放大器(VGA)有着不同的的控制率，应根据实际情况选择适合幅度特性的VGA。VGA的选择有控制电压的有效范围、可变增益范围、可变增益放大器(VGA)的工作频率范围以及频率响应等方面。VGA增益与控制电压的函数关系有线性的，指数型的，对数型的等，其中指数型函数关系的VGA，要比线性函数关系的VGA的增益有更宽的变化范围。本发明中实现AGC的VGA采用具有指数增益和线性增益特性相结合的方法，这是因为线性增益特性的VGA可以使小信号更好的放大，指数增益特性的VGA可以使大信号处于限幅区，这样就可以大大增加AGC动态范围。常用的两种呈指数控制律的可变增益放大器电路有PIN二极管衰减器以及双栅MOSFET场效应管，本文采用双栅场效应管和VGA芯片级联的方式来实现，通过级联的放大器，可实现连续宽范围调节增益大小的目的。