一种大动态范围的自动增益控制电路的制作方法

本实用新型涉及微波通信技术领域，具体涉及一种大动态范围的自动增益控制电路。

背景技术：

在雷达接收机的中频电路的现有技术中，常利用到模拟可变增益放大器来实现接收机大动态范围的自动增益控制。其中，动态范围表示接收机正常工作时，所允许的输入信号的强度变化范围。

在现有技术中，使用数字AGC(automatic gain control，自动增益控制) 电路，数字AGC电路需要使用FPGA、检波器、数控衰减器等元器件与复杂的控制程序才能实现。电路稳定时间也较长，经常在毫秒级。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型公开了一种大动态范围的自动增益控制电路。

本实用新型的技术方案如下：

一种大动态范围的自动增益控制电路，包括三个逐级串联的可变增益放大器；

所述可变增益放大器包括第二衰减网络、选择器、放大器和平方律检波器；所述第二衰减网络包括多个电阻组成的多级π形衰减网络；射频信号输入所述多级π形衰减网络；所述多级π形衰减网络的输出端分别连接于所述选择器的多个信号输入端；所述选择器的输出端连接所述放大器的输入端；所述放大器的输出端输出射频信号；还包括分压电路；所述分压电路包括相串联的第一电阻和第二电阻，此串联回路的一端连接射频信号输出端，另一端接地，第一电阻和第二电阻的公共端连接于所述平方律检波器的输入端，所述平方律检波器的输出端连接于所述选择器的控制端。

其进一步的技术方案为，还包括第一隔直电容和第二隔直电容，分别连接于所述放大器的输入端和输出端。

其进一步的技术方案为，所述放大器为固定增益放大器，其增益量为22dB。

其进一步的技术方案为，所述第二衰减网络中，每级衰减网络的增益为 -2db。

其进一步的技术方案为，在相邻的所述可变增益放大器之间，连接有第一衰减网络。

其进一步的技术方案为，所述第一衰减网络为π形衰减网络，衰减网络的增益为-2db。

本实用新型的有益技术效果是：

本实用新型优化了雷达接收机的动态范围，且利用模拟可变增益放大器可以简化电路结构，减少电路调试的压力。

附图说明

图1是本实用新型的示意图。

图2是可变增益放大器的原理示意图。

图3是实施例1的工作状态示意图。

图4是实施例2的工作状态示意图。

图5是实施例3的工作状态示意图。

图6是实施例4的工作状态示意图。

具体实施方式

图1是本实用新型的示意图。本实用新型实质上是模拟AGC电路，主要采用3级VGA(Variable Gain Amplifier，可变增益放大器)模块实现，每个 VGA模块具有-12dB～22dB的增益。

如图1所示，本实用新型包括三个逐级串联的可变增益放大器。在相邻的可变增益放大器之间，连接有第一衰减网络。在本实施例中，第一衰减网络为π形衰减网络，增益为-2db。其作用是，由于整体增益较大，为了保证电路的稳定度，在各级放大器之间加入了隔墙进行隔断。

可变增益放大器包括第二衰减网络T1、选择器S1、放大器A1和平方律检波器G1。

第二衰减网络T1是多个电阻R1～Rn组成的多级π形衰减网络。π形衰减网络的具体原理是电子电路领域的基础常识，在此不再详述。在本实施例中，多级π形衰减网络的主要功能为可以对射频电路提供0dB至36dB的衰减量。通过调整电阻的阻值，每经过一级π形衰减网络，射频输出衰减2db，经过最后一级π形衰减网络，射频输出衰减36db。

射频信号输入多级π形衰减网络。多级π形衰减网络的各个输出端分别对应连接于选择器S1的多个信号输入端；选择器S1的输出端连接放大器A1的输入端。

选择器S1的主要功能为可以第二衰减网络T1中的某一输出端的衰减量值，此选择器S1所选择的衰减量则由它的控制电压决定。

选择器S1具体可选用多路模拟开关，多路模拟开关可从多个模拟输入信号中切换选择所需输入通道模拟输入信号电路。例如，可选用型号为AD7506 的多路模拟开关，也可以使用多个晶体管作为压控开关元件，通过输入电压的不同，导通不同路的开关通道。这均是现有技术中的常用技术，不再详述。

放大器A1的输出端输出射频信号。放大器A1为固定增益的放大器，增益量为22dB。放大器A1的输入端连接有第一隔直电容C2，放大器的输出端连接有第二隔直电容C3。以保证放大器的正常工作。

放大器A1的输出端还连接有多个元件：第一电感L1、第二电感L2、第一电容C4、第二电容C5、第三电阻R7，其都为放大器A1的供电端口的元器件。

还包括分压电路，分压电路包括相串联的第一电阻R8和第二电阻R9，此串联回路的一端连接射频信号输出端，另一端接地，第一电阻R8和第二电阻 R9的公共端连接于平方律检波器G1的输入端，平方律检波器G1的输出端连接于选择器S1的控制端。分压电路的主要功能为将射频输出信号的功率进行分压，分压后的电压反馈到平方律检波器G1中。

平方率检波器是一种提取载波的电路。属于通信原理中常用的电路，甚至可从相关的课本中查到其原理和具体电路，在此不再详述。

可变增益放大器模块的工作原理如下：

若设定稳定输出电平为0dBm，此功率在50Ω电路中对应的电压即为 224mV，通过分压电路分压，可得输入至平方律检波器G1的电压为 [R9/(R8+R9)]*224mV。设置平方率检波器G1的内置比较电平为63mV。

若分压后的电平大于63mV，比较后的电压将控制选择器S1增大衰减量，此时射频信号的功率将减小，导致分压后的电压减小，直至分压后的电压与 63mV相等，这时选择器S1处于稳定状态，电路射频信号达到设定的功率值 0dBm。

若分压后的电平小于63mV，比较后的电压将控制选择器S1减小衰减量，此时射频信号的功率将增大，导致分压后的电压增大，直至分压后的电压与63mV相等，这时选择器S1处于稳定状态，电路射频信号达到设定的功率值 0dBm。

可变增益放大器模块的实际工作结果如下：

电路搭建完成后，设定输出功率为0dBm，通过公式计算，得出R8/R9的比值为2.55，选择第一电阻R8为250Ω，第二电阻R9为100欧姆，实际输出功率在0dBm±0.5dBm内。

由上述内容可知，可变增益放大器模块能够输出稳定的功率值，并且有至少32dB的输入范围。所以本实用新型最终的AGC电路采用了3级VGA模块，通过级联的形式实现了整体的大动态范围。

以下还通过四个实施例来阐述本实用新型的原理。

实施例1：

图3是实施例1的工作状态示意图。设定可变增益放大器VGA3的输出功率为0dBm，此功率为进入解调器的功率，由解调器的性能决定。当输入功率为 -62dBm时，第一可变增益放大器VGA1、第二可变增益放大器VGA2、第三可变增益放大器VGA3都处于不衰减态，此时3个可变增益放大器的增益都为22dB，自动增益控制电路的最终输出功率为0dBm。此输入功率是此自动增益控制电路的最小输入功率，若输入功率小于-62dBm，则输出功率将无法满足0dBm的稳定输出。随着输入功率增大，VGA3增益减小，但输出功率稳定于0dBm。

实施例2：

图4是实施例2的工作状态示意图。当输入功率为-33dBm时，第三可变增益放大器VGA3的增益为-7dB，此时第二可变增益放大器VGA2的输出功率为 9dBm，设定第二可变增益放大器VGA2的稳定输出功率为9dBm，当输入功率继续增大时，第二可变增益放大器VGA2的增益开始减小，而第三可变增益放大器VGA3的增益保持-7dB不变，AGC电路最终的输出依然为0dBm。

实施例3：

图5是实施例3的工作状态示意图。当输入功率为-4dBm时，第二可变增益放大器VGA2的增益为-7dB，此时第一可变增益放大器VGA1的输出功率为 18dBm，小于第一可变增益放大器VGA1的1dB压缩点，可以设定第一可变增益放大器VGA1的稳定输出功率为18dBm，当输入功率继续增大时，第一可变增益放大器VGA1增益开始减小，第二可变增益放大器VGA2、第三可变增益放大器 VGA3的增益保持-7dB不变。

实施例4：

图6是实施例4的工作状态示意图。当输入功率为30dBm时，第一可变增益放大器VGA1的增益为-12dB，此时达到自动增益控制电路的动态范围的最大值。

综上所述，此模拟自动增益控制电路电路的动态范围为-62dBm～30dBm，并且最终的输出功率可以根据实际情况进行调整，只需重新计算各级可变增益放大器的稳定输出功率。更改稳定输出功率方式简单，只需重新计算分压反馈电阻即可。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。