CN113395075A - 一种双门限防抖动快速响应的扩展agc动态电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双门限防抖动快速响应的扩展AGC动态电路，包括比较器、非门、与门和R/S触发器；比较器包括比较器A和比较器B，非门包括第一非门、第二非门；与门包括第一与门和第二与门；比较器A的引脚4分别与第一非门和第二与门连接；比较器B的引脚4分别与第二非门和第二与门连接；R/S触发器的引脚2、引脚9、引脚10和引脚1均作为输出引脚。本发明采用功率检波电路、双门限比较电路、逻辑电路和R/S触发器构成的AGC控制环路，解决了传统由单环模拟AGC电路存在的幅度抖动问题和数字AGC电路造成的AGC稳定时间过长的问题。在数字ADC射频捷变接收器的AGC电路中，具有可操作性、实用性。

Description

一种双门限防抖动快速响应的扩展AGC动态电路

技术领域

本发明属于模拟射频信号的接收器电路领域，具体为一种双门限防抖动快速响应的扩展AGC动态电路。

背景技术

AGC控制电路是射频接收系统中的重要组成部分，其性能指标直接决定着整个接收机链路的性能好坏。AGC控制电路的功能是将接收系统中接收到的大动态信号，根据实际环境需要通过放大器和数控衰减器，将大信号衰减大的衰减量，小信号衰减小的衰减量甚至不衰减，使输出信号幅度在特定的范围内变化，以满足后级基带模数转换器(ADC)的信号动态范围要求，让系统平稳运行。

在传统的无线接收通信系统中，通常有两种方式，模拟AGC电路和数字AGC电路。在模拟AGC电路中采用功率检波器、比较器构成闭环，通过控制VGA来实现AGC系统进行控制。数字AGC电路采用微控制器或者FPGA、检波电路、放大器，通过控制器的数字逻辑对数控衰减器进行控制来实现AGC功能。该方式会受到控制器传输速率或者控制逻辑的影响不能满足快速AGC的要求，尤其在快速捷变频的应用场合受到了很大的限制，极易出现输出信号饱和或失真，造成接收机不能正常工作或者微弱信号被噪声淹没而得不到正确的解调。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双门限防抖动快速响应的扩展AGC动态电路，以解决背景技术中提出的传统数字AGC电路结构带来的响应慢，以及输出频谱幅度抖动的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种双门限防抖动快速响应的扩展AGC动态电路，包括比较器、非门、与门和R/S触发器；比较器包括比较器A和比较器B，非门包括第一非门、第二非门；与门包括第一与门和第二与门；

比较器A的引脚1与外围电路连接；比较器A的引脚3与第一比较电压电路连接，比较器A的引脚4分别与第一非门的引脚2和第二与门的引脚1连接；比较器A的引脚5与电源连接，比较器A的引脚2接地；比较器B的引脚1与外围电路连接；比较器B的引脚3与第二比较电压电路连接，比较器B的引脚4分别与第二非门的引脚2和第二与门的引脚2连接；比较器B的引脚5与电源连接，比较器B的引脚2接地；第一非门和第二非门均与第一与门连接；

第一与门与R/S触发器的引脚连接；第二与门与R/S触发器的引脚连接；R/S触发器的引脚5与R/S触发器的引脚16和电源连接；R/S触发器的引脚8接地；R/S触发器的引脚2、引脚9、引脚10和引脚1均作为输出引脚。

根据上述技术方案，第一非门的引脚1断路，第一非门的引脚5与电源连接，第一非门的引脚4与第一与门的引脚1连接。

根据上述技术方案，第二非门的引脚1断路，第二非门的引脚5与电源连接，第二非门的引脚4与第一与门的引脚2连接。

根据上述技术方案，在比较器A的引脚5与电源的连接电路上连接有电容C1，电容C1的一端接地，电容C1用于电源滤波。

根据上述技术方案，在比较器A的引脚4与第一非门和第二与门的连接电路上串联有电阻R3和电容C2，电阻R3和电容C2组成RC低通滤波器，对比较器A的输出电压进行滤波。

根据上述技术方案，在比较器B的引脚5与电源的连接电路上连接有电容C3，电容C3的一端接地，电容C3用于电源滤波。

根据上述技术方案，在比较器B的引脚4与第二非门和第二与门的连接电路上串联有电阻R7和电容C4，电阻R7和电容C4组成RC低通滤波器，对比较器B的输出电压进行滤波。

根据上述技术方案，第一与门的引脚3接地，第一与门的引脚5接电源，第一与门的引脚4分别与R/S触发器的引脚4、引脚6、引脚12和引脚14引脚连接。

根据上述技术方案，第二与门的引脚3接地，第二与门的引脚5接电源，第二与门的引脚4分别与R/S触发器的引脚3、引脚7、引脚11和引脚15连接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明采用功率检波电路、双门限比较电路、逻辑电路和R/S触发器构成的AGC控制环路，通过设置双门限电压比较电路以及逻辑电路用于防止电路的抖动，通过模拟控制方式直接对射频链路中的数控衰减器的衰减位进行控制，解决了传统由单环模拟AGC电路存在的幅度抖动问题和数字AGC电路造成的AGC稳定时间过长的问题。在数字ADC射频捷变接收器的AGC电路中，具有可操作性、实用性。

附图说明

图1为双门限防抖动快速响应的扩展AGC动态电路的框图；

图2为双门限防抖动快速响应的扩展AGC动态电路的电路原理图。

图中标记：1-比较器A，2-比较器B，3-第一非门，4-第二非门，5-第一与门，6-第二与门，7-R/S触发器，8-数控衰减器，9-检波器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参阅图1和图2，如图1所示，一种双门限防抖动快速响应的扩展AGC动态电路，包括比较器、非门、与门和R/S触发器7；比较器包括比较器A1和比较器B2，非门包括第一非门3、第二非门4；与门包括第一与门5和第二与门6；

比较器A1的引脚1与外围电路连接；比较器A1的引脚3与第一比较电压电路连接，比较器A1的引脚4分别与第一非门3的引脚2和第二与门6的引脚1连接；比较器A1的引脚5与电源连接，比较器A1的引脚2接地；比较器B2的引脚1与外围电路连接；比较器B2的引脚3与第二比较电压电路连接，比较器B2的引脚4分别与第二非门4的引脚2和第二与门6的引脚2连接；比较器B2的引脚5与电源连接，比较器B2的引脚2接地；第一非门3和第二非门4均与第一与门5连接；

第一与门5与R/S触发器7的引脚连接；第二与门6与R/S触发器7的引脚连接；R/S触发器7的引脚5与R/S触发器7的引脚16和电源连接；R/S触发器7的引脚8接地；R/S触发器7的引脚2、引脚9、引脚10和引脚1均作为输出引脚。

第一非门3的引脚1断路，第一非门3的引脚5与电源连接，第一非门3的引脚4与第一与门5的引脚1连接。

第二非门4的引脚1断路，第二非门4的引脚5与电源连接，第二非门4的引脚4与第一与门5的引脚2连接。

在比较器A1的引脚5与电源的连接电路上连接有电容C1，电容C1的一端接地，电容C1用于电源滤波。

在比较器A1的引脚4与第一非门3和第二与门6的连接电路上串联有电阻R3和电容C2，电阻R3和电容C2组成RC低通滤波器，对比较器A1的输出电压进行滤波。

在比较器B2的引脚5与电源的连接电路上连接有电容C3，电容C3的一端接地，电容C3用于电源滤波。

在比较器B2的引脚4与第二非门4和第二与门6的连接电路上串联有电阻R7和电容C4，电阻R7和电容C4组成RC低通滤波器，对比较器B2的输出电压进行滤波。

第一与门5的引脚3接地，第一与门5的引脚5接电源，第一与门5的引脚4分别与R/S触发器7的引脚4、引脚6、引脚12和引脚14引脚连接。

第二与门6的引脚3接地，第二与门6的引脚5接电源，第二与门6的引脚4分别与R/S触发器7的引脚3、引脚7、引脚11和引脚15连接。

进一步的，比较器A1的引脚3与第一比较电压电路连接；第一比较电压电路包括电阻R9、R4和R10；电阻R4与电阻R9并联后再与电阻R10串联，通过电阻R10接地。

进一步的，比较器B2的引脚3与第二比较电压电路连接；第二比较电压电路包括电阻R8、电阻R11和电阻R12；电阻R8与电阻R11并联后在于电阻R12串联，通过电阻R12接地。

实施例二

本实施例为实施例一的进一步细化。如图1所示，外围电路包括数控衰减器8、检波器9；

所述比较器A1和比较器B2均与检波器9连接。

所述R/S触发器7与数控衰减器8的V1、V2引脚连接。

数控衰减器8的输出端与检波器9连接，在数控衰减器8与检波器9的连接电路上设置有耦合器、放大器、滤波器和混频器。经数控衰减器8调理的射频信号由混频器下变频至中频信号，使后续电路不管是器件选型还是信号处理难易上均有益，经滤波器滤除混频器的本振泄露和射频泄露以及镜像频率，再经放大器对混频后的中频信号进行放大，使该信号的功率经耦合器仍然在检波器的可检功率动态范围内，耦合器用于功率分配，其直通端接输出端口RF_OUT，耦合端接检波器的输入端。

数控衰减器8的引脚V3、引脚V4和引脚V5与FPGA连接。

数控衰减器8与需调理的射频信号输入端连接。

本实施例中的电路提供两种AGC功能，当输入信号RF_IN幅度很大可由模拟环路构成的AGC电路进行快速响应，使信号快速输出至双门限的控制电压范围的信号幅度，当输入信号RF_IN幅度在后续电路可允许的功率范围内时可由用户通过上位机进行微调控制。

其中，比较器采用现有的LMV331 IDCKT，非门采用现有的74LVC1G04；与门采用现有的74LVC1G08；R/S触发器7采用现有的CD4043BPWR。

实施例三

本实施例为实施例一的进一步细化。射频AGC电路主要是增加射频输入动态范围，提高射频的输入灵敏度。

当采用单门限的控制回路会出现射频输出信号抖动的现象，究其原因是因为：当输入信号幅度很大，检波信号的电压值比设置的比较电压门限高，此时比较器的输出为高电平，数控衰减器会设置为对应的衰减值；当前一状态设置为对应衰减量，射频输出端的功率会有相应的变化，而此时比较器的输出又会出现低电平，数控衰减器会关闭原固定衰减器的衰减值。因此会出现在刚设置完衰减器的衰减量又会随即关闭衰减量，导致信号输出在同一衰减量上频繁的切换开通与关断，造成信号抖动的现象。例如：当前射频链路输出功率为-5dBm，假设单门限设定为输出功率-15dBm对应的检测幅度为Vout，经比较电路此时比较电压值为高，其直接控制数控衰减器的V1～V3，根据手册得知这三个衰减控制位对应的衰减量分别为2dB、4dB、8dB，这时数控衰减器总共衰减至少14dB，这个衰减量会立刻在射频链路的输出端表现，此时射频输出端的功率变为-19dBm，经比较电路此时比较电压值为低，这时数控衰减器表现为该器件本身的直通插损，这里假定数控衰减器的直通插损很小可忽略不计，此时的射频链路的输出功率又变为-5dBm。当且仅当输出功率大于-1dBm时，电路才能稳定输出。

据此，提出双门限的控制方案，当检波器检测到的电平值同时高于两个高、低门限的比较电压值时，逻辑电路输出为低电平；当检波器检测到的电平值同时低于两个高、低门限的比较电压值时，逻辑电路输出为高电平；当检波器检测到的电平值高于比较器的低门限，低于比较器的低门限时，逻辑电路输出保持为原状态不变，即控制逻辑由锁存记忆功能。具体控制逻辑如表1。

表1控制逻辑

A	B	S	R	Q
					1	1	0	1	0
1	0	0	0	NC
					0	1	0	0	NC
0	0	1	0	1

A，B表示检波电压与高、低门限的比较器的比较值；

S，R表示R/S触发器的控制端；

NC，即Not Change，不改变，保持原状态。

由上面的控制逻辑，可分别得到R/S触发器的端口真值表如下：

表2S端口的真值表

由真值表可得S端口的逻辑表达式：

表3 R端口的真值表

由真值表可得R端口的逻辑表达式：R＝A·B。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种双门限防抖动快速响应的扩展AGC动态电路，其特征在于：包括比较器、非门、与门和R/S触发器(7)；比较器包括比较器A(1)和比较器B(2)，非门包括第一非门(3)、第二非门(4)；与门包括第一与门(5)和第二与门(6)；

比较器A(1)的引脚1与外围电路连接；比较器A(1)的引脚3与第一比较电压电路连接，比较器A(1)的引脚4分别与第一非门(3)的引脚2和第二与门(6)的引脚1连接；比较器A(1)的引脚5与电源连接，比较器A(1)的引脚2接地；比较器B(2)的引脚1与外围电路连接；比较器B(2)的引脚3与第二比较电压电路连接，比较器B(2)的引脚4分别与第二非门(4)的引脚2和第二与门(6)的引脚2连接；比较器B(2)的引脚5与电源连接，比较器B(2)的引脚2接地；第一非门(3)和第二非门(4)均与第一与门(5)连接；

第一与门(5)与R/S触发器(7)的引脚连接；第二与门(6)与R/S触发器(7)的引脚连接；R/S触发器(7)的引脚5与R/S触发器(7)的引脚16和电源连接；R/S触发器(7)的引脚8接地；R/S触发器(7)的引脚2、引脚9、引脚10和引脚1均作为输出引脚。

2.根据权利要求1所述的一种双门限防抖动快速响应的扩展AGC动态电路，其特征在于：第一非门(3)的引脚1断路，第一非门(3)的引脚5与电源连接，第一非门(3)的引脚4与第一与门(5)的引脚1连接。

3.根据权利要求1所述的一种双门限防抖动快速响应的扩展AGC动态电路，其特征在于：第二非门(4)的引脚1断路，第二非门(4)的引脚5与电源连接，第二非门(4)的引脚4与第一与门(5)的引脚2连接。

4.根据权利要求1所述的一种双门限防抖动快速响应的扩展AGC动态电路，其特征在于：在比较器A(1)的引脚5与电源的连接电路上连接有电容C1，电容C1的一端接地，电容C1用于电源滤波。

5.根据权利要求1所述的一种双门限防抖动快速响应的扩展AGC动态电路，其特征在于：在比较器A(1)的引脚4与第一非门(3)和第二与门(6)的连接电路上串联有电阻R3和电容C2，电阻R3和电容C2组成RC低通滤波器，对比较器A(1)的输出电压进行滤波。

6.根据权利要求1所述的一种双门限防抖动快速响应的扩展AGC动态电路，其特征在于：在比较器B(2)的引脚5与电源的连接电路上连接有电容C3，电容C3的一端接地，电容C3用于电源滤波。

7.根据权利要求1所述的一种双门限防抖动快速响应的扩展AGC动态电路，其特征在于：在比较器B(2)的引脚4与第二非门(4)和第二与门(6)的连接电路上串联有电阻R7和电容C4，电阻R7和电容C4组成RC低通滤波器，对比较器B(2)的输出电压进行滤波。

8.根据权利要求1所述的一种双门限防抖动快速响应的扩展AGC动态电路，其特征在于：第一与门(5)的引脚3接地，第一与门(5)的引脚5接电源，第一与门(5)的引脚4分别与R/S触发器(7)的引脚4、引脚6、引脚12和引脚14引脚连接。

9.根据权利要求1所述的一种双门限防抖动快速响应的扩展AGC动态电路，其特征在于：第二与门(6)的引脚3接地，第二与门(6)的引脚5接电源，第二与门(6)的引脚4分别与R/S触发器(7)的引脚3、引脚7、引脚11和引脚15连接。

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