寬帶大動態AGC電路設計

摘要：自動增益控制電路是接收機模塊中的關鍵控制電路之一，其作用是改善接收杌的動態范圍。具體分析了自動增益控制電路的工作原理以及AGC的分類方式。為了設計寬帶大動態的AGC電路，分析了可變增益ADL5330和對數放大器AD8318的電路功能和主要性標，并利用這兩款芯片設計了一種寬帶大動態AGC模塊，給出了典型電路及測試結果。與傳統AGC電路相該電路結構簡單、體積小，且能實現寬帶、大動態、低噪聲放大等功能。
關鍵詞：自動增益控制；動態范圍；對數增益控制；響應時間；溫度穩定性

自動增益控制電路廣泛應用于接收機中，這是由于下列原因造成的：接收機距輻射源的距離可以有很大的變化；電波在空間傳播有明顯的衰落現象；以及其他一些干擾因素，使得作用在接收機輸入端的信號強度有很大變化和起伏。但是，接收機的終端設備一般只能處理幅度變化不大的信號，信號過強過弱或忽大忽小都會使終端設備失效。因此，接收機中非常強調自動增益控制，來保證接收機輸出信號幅度的平穩性。文中以ADL5330作為可變增益放大器利用AD8318作為外部檢波器起控ADL5330的方式，完成了動態范圍達到60 dB的AGC電路。

1 技術指標和設計方案
本項目相關技術指標為：輸入射頻功率：-56～4 dBm；輸入射頻頻率：1 500+500 MHz；輸出功率：-4dBm。
AGC電路可分為用電控衰減器以及其他模擬電路來完成的模擬式和用數控衰減器來完成對電路增益控制的數字式。峰值型AGC電路、選通型AGC、時間-增益控制(STC)均屬于模擬式AGC。綜合考慮幾種AGC電路的性能優缺點，雖然峰值型AGC電路在早期的接收機中溫度性能較差，溫度易變化，控制曲線易發生漂移，但其電路簡潔，是閉環的AGC，無需外部信號配合使用，如數字AGC方式需要由信號處理機送AGC控制信號。近年來，隨著技術和工藝手段的飛速發展，高精確度和溫度穩定性較好的對數檢波器大量涌現以及可變增益放大器VGA的出現，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用。

2 AGC電路原理分析
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直流電壓的產生部分，被控電路的功能是按照控制電路所產生的變化著的控制電壓來改變接收機的增益。

自動增益控制環路中通常包含的模塊有可變增益放大器、幅度檢測器、對數放大器、環路濾波器。如圖1所示，其中Ain和Aout分別是輸入輸出信號的幅度，G(VC)是受電壓VC控制的可變增益放大器的增益。則有，
Aout=G(VC)Ain (1)
將輸入輸出轉化為對數形式，

其中KV1是跟Ain和Aout單位相同的常數。
利用(2)式可以得到圖1在對數域對應的模型，如圖2所示。虛線框內表示的是對數域內的運算。X(t)是輸入信號，Y(t)是輸出信號。