宽带大动态AGC电路设计

摘要：自动增益控制电路是接收机模块中的关键控制电路之一，其作用是改善接收杌的动态范围。具体分析了自动增益控制电路的工作原理以及AGC的分类方式。为了设计宽带大动态的AGC电路，分析了可变增益ADL5330和对数放大器AD8318的电路功能和主要性标，并利用这两款芯片设计了一种宽带大动态AGC模块，给出了典型电路及测试结果。与传统AGC电路相该电路结构简单、体积小，且能实现宽带、大动态、低噪声放大等功能。
关键词：自动增益控制；动态范围；对数增益控制；响应时间；温度稳定性

自动增益控制电路广泛应用于接收机中，这是由于下列原因造成的：接收机距辐射源的距离可以有很大的变化；电波在空间传播有明显的衰落现象；以及其他一些干扰因素，使得作用在接收机输入端的信号强度有很大变化和起伏。但是，接收机的终端设备一般只能处理幅度变化不大的信号，信号过强过弱或忽大忽小都会使终端设备失效。因此，接收机中非常强调自动增益控制，来保证接收机输出信号幅度的平稳性。文中以ADL5330作为可变增益放大器利用AD8318作为外部检波器起控ADL5330的方式，完成了动态范围达到60 dB的AGC电路。

1 技术指标和设计方案
本项目相关技术指标为：输入射频功率：-56～4 dBm；输入射频频率：1 500+500 MHz；输出功率：-4dBm。
AGC电路可分为用电控衰减器以及其他模拟电路来完成的模拟式和用数控衰减器来完成对电路增益控制的数字式。峰值型AGC电路、选通型AGC、时间-增益控制(STC)均属于模拟式AGC。综合考虑几种AGC电路的性能优缺点，虽然峰值型AGC电路在早期的接收机中温度性能较差，温度易变化，控制曲线易发生漂移，但其电路简洁，是闭环的AGC，无需外部信号配合使用，如数字AGC方式需要由信号处理机送AGC控制信号。近年来，随着技术和工艺手段的飞速发展，高精确度和温度稳定性较好的对数检波器大量涌现以及可变增益放大器VGA的出现，制约AGC温度性能的因素得到解决，使得该方式电路得到广泛应用。

2 AGC电路原理分析
AGC电路主要由控制电路和被控电路两部分组成。控制电路就是AGC直流电压的产生部分，被控电路的功能是按照控制电路所产生的变化着的控制电压来改变接收机的增益。

自动增益控制环路中通常包含的模块有可变增益放大器、幅度检测器、对数放大器、环路滤波器。如图1所示，其中Ain和Aout分别是输入输出信号的幅度，G(VC)是受电压VC控制的可变增益放大器的增益。则有，
Aout=G(VC)Ain (1)
将输入输出转化为对数形式，

其中KV1是跟Ain和Aout单位相同的常数。
利用(2)式可以得到图1在对数域对应的模型，如图2所示。虚线框内表示的是对数域内的运算。X(t)是输入信号，Y(t)是输出信号。