自動增益控制習慣稱為AGC,其在測控系統中應用很多。對于接收機來說,因為天線上收到的外來信號場強并非恒定不變,其輸入端信號電平在很大范圍內變化,而接收機的輸出功率是隨外來信號的大小而變化的,固定增益接收機的輸出端就會出現強弱非常懸殊的信號功率。為此,AGC電路在接收機中非常重要;其次,無論是晶體管放大器還是集成電路放大器,其放大的信號都有一個動態范圍,若輸入信號過大,會使放大器的末級工作于非線性區,造成傳輸信號的非線性失真。采用AGC電路進行放大器的增益控制,能保證大信號輸入時不產生失真,且能擴大放大器的動態范圍。另外,穩定的中頻輸出,對信號的解調質量是有很大的幫助的,所以一般中頻放大器也都采用AGC電路來保證穩定的輸出。
目前,在接收機中實現AGC的方法主要有兩種。一種是改變放大器本身的參數,使增益發生變化,典型的是采用雙柵場效應管,通過改變其中某一柵的直流偏置電壓使增益發生變化;另一種是在放大器級間插入可變衰減器,控制衰減量,使增益發生變化,典型的是各種集成的可變增益放大器,常用的方案有采用ADI公司的AD603可變增益放大器結合簡單的AGC控制電路。本文基于中國電子科技集團公司第十三研究所生產的集成中頻AGC放大器JGF051A實現的AGC電路為例,來介紹自動增益控制電路的設計方法。
1、電路構架
基于JGF051A集成AGC放大器實現的AGC電路,具有較高的增益,動態范圍達70dB,頻帶寬度為10~200MHz,且電路結構簡單。本文介紹的AGC電路(該電路在某測控系統中作為中放單元已經得到運用),其中心頻率40MHz,增益大于60dB,AGC動態范圍大于65dB,輸出信號電平基本穩定在-10dBm。
2、JGF051A工作原理
JGF051A具有單電源(+12V)供電,高增益(60dB),寬頻帶(10~200M)等優點,可以實現低相位變化并具有信號強度指示以及AGC電壓指示(該指示可以實現電路和系統遙測指示)功能,通過調整18腳的電阻阻值還可以改變放大器的輸出幅度。其對應關系如表1所示(常溫70MHz數值),簡化原理框圖如圖2所示。
3、AGC電路工作原理及基本調試
● AGC電路工作原理
選用JGF051A作為主放大器,就能實現增益以及AGC動態的指標需求,前級只需加選頻濾波器就能夠實現所需的指標要求。但在實際使用過程中,為得到可靠的增益及較好的噪聲系數指標,在前級加入了低噪聲放大器,另外還增加了遙測指示的實現,具體電路原理圖如圖3所示。
輸入信號經過Z1(40M晶體濾波器)選頻后經低噪放N1(HE365),直接送入AGC放大器N2(JGF051A)。其中,N3(LM140H-5.0)和N4(GF156)實現了遙測參數指示。本電路實現的是AGC起控指示。
● AGC電路調試
AGC放大器JGF051A的18腳為輸出功率調節引腳,通過調整電阻R16可以調整輸出功率,同時也可以調整起控電平。電阻越小,起輸出功率越小,起控電平越小。但需要注意的是隨輸出幅度的降低,輸出幅度隨溫度的變化會越大,為避免AGC出現失控,調節JGF051A的輸出幅度應不小于-12dBm。因此在電路中加入Π型衰減網絡便于匹配調整,通過同時調整R16及∏型衰減網絡可以實現需求的輸出幅度、起控電平以及理想的起控指示。
4、實驗分析
將整個電路按圖4所示連接進行閉環測試。在測試過程中,通過調整信號源的輸入信號強度的大小,電路中Π型衰減網絡取2dB,輸出調節電阻取680Ω,測試相關參數如表2所示。
由表2可以看出,輸入信號強度從 -65dBm到0dBm變化時,AGC控制電路能夠相應地調節AGC控制電壓VAGC的大小,從而改變JGF051A的增益,使其輸出信號強度基本穩定在-10dBm左右,整個控制范圍在65dB以上,滿足設計要求。另外本電路提供了AGC控制指示可以作為系統的遙測參數,還有較小的載波相位變化(能實現載波相位變化≤10°的指標)。另外,本電路可以通過調整參數,改變選頻濾波器的頻率,可以用在多種系統的接收中頻放大單元,在測控系統中得到了廣泛應用。
責任編輯:gt
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