一种接收机自动增益控制电路制造技术

技术编号:14564645 阅读:172 留言:0更新日期:2017-02-05 21:57
一种接收机自动增益控制电路,具体涉及信号处理技术领域。它解决了接收机模拟型自动增益控制电路适应性、工作稳定性、稳幅精度差和现有的接收机数字型自动增益控制电路复杂,稳幅速度慢,不能实时监测输入信号的频谱的不足。该接收机自动增益控制电路,包括可变增益放大器,可变增益放大器的输出端连接模数转换器,模数转换器的输出端连接数字信号处理器、自动增益控制环路和频谱分析单元,经由模数转换器输出的信号分成三部分,一部分进入数字信号处理器,另两部分分别进入自动增益控制环路和频谱分析单元;自动增益控制环路包括依次连接的求信号绝对值电路、自适应均衡器、求极大值电路、门限比较电路和误差处理电路。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于信号处理
,具体涉及一种接收机自动增益控制电路
技术介绍
自动增益控制电路是接收机中必不可少的一个重要电路。接收机输入信号通常是微弱信号,其动态范围很宽,要对输入射频信号进行处理,就要有自动增益控制电路。自动增益控制电路的作用是对输入的微弱信号进行适当的放大,而对输入的较大信号进行适当的衰减,将信号适配到合适电平,从而能够进行后续的信号处理。使用模拟型自动增益控制的接收机电路原理框图如图1所示。输入的射频信号,经可变增益放大器放大后,再经过一个定向耦合器,将前向信号的小部分能量耦合至自动增益控制电路,而前向信号的主要部分送给信号处理单元,经接收机处理后得到输出信号。耦合来的前向信号送给射频检波器进行检波,检波输出信号再经放大后与参考电平进行比较,经误差放大电路反馈给可变增益放大器的控制端,以控制输入信号的放大增益,使输出信号的峰值或者有效值稳定在一定的范围内。射频可变增益放大器的增益通常是通过控制PIN二极管的衰减实现的。射频检波器可以设计成有效值检波电路,也可以设计成峰值检波电路,常用肖特基二极管实现。当参考电平以对数表达时,可以将放大电路设计为对数放大器,对数形式的误差电平经误差放大单元中的指数放大器放大后,控制线性的可变增益放大器。可以看出模拟型的自动增益控制电路,使用了一些射频微波元器件,如可变增益放大器、定向耦合器、检波器等,其成本很高。基于二极管的检波器由于存在非线性、温度漂移等问题,导致自动增益控制电路稳幅误差较大,在许多模拟接收机中,稳幅输出变化高达3dB~6dB。另外,检波电路采用模拟方式实现,其时间常数不易调整,很难满足不同类型接收机的要求。例如,很多雷达、通信接收机采用了突发传输模式,另外采用了各种复杂的调制方式,信号的峰均比相差极大,这就要求自动增益控制电路的参数变化范围很宽,采用模拟方式实现困难。随着信息技术的发展,越来越多的接收机采用了全数字实现方式。所谓全数字接收机,是将接收的射频信号经下混频后转换成中频信号,对中频信号进行采样后转换成数字中频信号,对信号的解调、分析等都是在数字域上进行的。自动增益控制电路的作用是对输入的微弱信号进行适当的放大,而对输入的较大信号进行适当的衰减,以使混频产生的中频信号适配到合适电平,能够进行有效的量化,从而能够进行后续的数字信号处理。使用数字自动增益控制的中频接收机电路框图如图2所示。混频产生的中频输入信号经过一可变增益放大器后进行A/D转换,对转换后的中频信号进行数字信号处理,从而得到输出信号。A/D转换后的数字中频信号同时输出至自动增益控制环路。全数字自动增益控制电路的原理框图如图3所示,包括可变增益放大器、A/D转换器、数字下混频器、CIC抽取滤波器、低通滤波器、求模电路、门限比较电路、误差处理电路。采用数字自动增益控制的中频接收机中只有前端器件使用了射频微波元器件,其成本较采用模拟型自动增益控制的接收机大大降低。下面说明数字自动增益控制电路工作原理。对于中频输入信号,单一频率正弦信号的数学表达式为:s(t)=Acos(2πfit+θ),(1)(1)式中fi为输入信号频率,A为幅度,θ为相位。若A/D变换器采样时钟满足奈奎斯特抽样定理,采样后的信号形式为:s(n)=Acos(ωin+θ),(2)经正交数字下混频后,两路输出分别为:对I支路和Q支路进行低通滤波,滤除高频分量,则两路输出分别为:对I支路和Q支路求平方和的开方,相当于计算矢量信号I+jQ的幅度,即对复数求模运算,得到由此求得中频输入信号的频谱幅度A,进而得到射频输入信号的频谱幅度。对于有一定带宽的中频输入信号,该结论同样正确。CIC(CascadedIntegrator-CombFilter:级联积分梳状滤波器)抽取数字滤波器的典型结构如图4所示,它是由积分器、分频器、微分器构成的。设输入信号时钟为fs,分频数为R,积分器工作时钟频率为fs,微分器工作时钟频率为fs/R,CIC抽取数字滤波器的输出信号时钟为fs/R,速度降低了R倍。积分器与微分器的个数相同,记为N,称为滤波器的阶数。微分器中的延迟单元延迟M个时钟周期,一般M取1或2。CIC滤波器可以看成是一种特殊形式的低通滤波器,可用于对FIR滤波器的镜像频谱进行抑制。其传输函数为:CIC抽取滤波器的幅频响应为:在CIC滤波器设计时,计算最大动态范围是非常重要的,最大动态范围增长出现在DC频率处。内部位宽Binner可以解释为输入位宽Binput与最大动态范围增长之和。具体表达式为:Binner=Binput+N*log2(RM),(9)图5是一个CIC抽取滤波器的频响曲线,CIC滤波器参数为N=4,M=1,R=7,fc=1/8,图中的频率值是以fs/R为单位的。上述的推导中未考虑CIC抽取滤波器的影响,加入CIC抽取滤波器后,可以得到类似的结果。FIR(finiteimpulseresponse)滤波器称为有限脉冲响应数字滤波器,具有优良的频率相位特性,是一种最常用的数字滤波器。其输入输出关系为:其电路形式如图6所示,a(m)称为滤波器的系数,它决定了滤波器的幅频特性,N称为滤波器的阶数,阶数越大滤波器的精度越高。FIR数字滤波器的设计方法有窗函数法,频率采样法,以及各种优化设计方法。在全数字自动增益控制电路中,FIR滤波器设计为低通滤波器,其参数影响自动增益控制电路的噪声带宽。求得中频信号的幅度后,再经门限比较电路、误差处理电路,反馈给可变增益放大器的控制端,以使中频信号电平在A/D转换器的合适区间内。门限比较电路可以采用双门限比较电路形式。当中频信号的幅度大于设定的上门限时,控制误差处理电路的输出信号,使可变增益放大器的增益降低。当中频信号的幅度小于设定的下门限时,控制误差处理电路的输出信号,使可变增益放大器的增益提高。误差处理电路包含一个编码电路,可以是一个查找表。对于门限比较电路的输出误差信号,经查表得到可变增益放大器的控制信号。当误差信号为线性形式,可变增益放大器为对数线性数控放大器时,查找表中的数值曲线近似于对数误差曲线,当可变增益放大器为线性数控放大器时,查找表中的数值曲线近似于直线。在很多通信设备与仪器中,需要监测输入信号的频谱,关于的频谱分析采用如下方式:一个序列x(n)的N点离散傅立叶变换(DFT)为:X(k)的离散傅立叶逆变换(IDFT)为:复数X(k)含有序列x(n)的频谱幅度信息和频谱相位信息。设序列x(n)的取样时钟频率为fs,则X(k)的频谱分辨率为fs/N。X(k)中的第一个向量X(0),含有序列x(n)的DC分量信息;X(k)中的第二个向量X(1),含有序列x(n)的fs/N处频谱分量信息;X(k)中的第三个向量,含有序列x(n)的2fs/N处频谱分量信息;X(k)中的第四个向量,含有序列x(n)的3fs/N处频谱分量信息;依此类推。工程实践中,x(n)经常为实序列。当x(n)为实序列时,X(k)具有共本文档来自技高网...
一种接收机自动增益控制电路

【技术保护点】
一种接收机自动增益控制电路,其特征在于,包括可变增益放大器,所述可变增益放大器的输出端连接模数转换器,所述模数转换器的输出端连接数字信号处理器、自动增益控制环路和频谱分析单元,经由模数转换器输出的信号分成三部分,一部分进入数字信号处理器,另两部分分别进入自动增益控制环路和频谱分析单元;所述自动增益控制环路包括依次连接的求信号绝对值电路、自适应均衡器、求极大值电路、门限比较电路和误差处理电路,所述自动增益控制环路中的信号由求信号绝对值电路进入,由误差处理电路输出到可变增益放大器的控制端;所述频谱分析单元包括预处理电路,所述预处理电路的输出端里连接快速傅立叶变换电路,所述快速傅立叶变换电路的输出端分成两路,分别连接求模电路和求相位电路,所述求模电路的输出端连接增益校正电路,所述增益校正电路的输出端分成两路,分别连接对数电路和后处理电路,所述对数电路连接后处理电路,所述求相位电路连接后处理电路。

【技术特征摘要】
1.一种接收机自动增益控制电路,其特征在于,包括可变增益放大器,所述可变增益放
大器的输出端连接模数转换器,所述模数转换器的输出端连接数字信号处理器、自动增益控
制环路和频谱分析单元,经由模数转换器输出的信号分成三部分,一部分进入数字信号处理
器,另两部分分别进入自动增益控制环路和频谱分析单元;所述自动增益控制环路包括依次
连接的求信号绝对值电路、自适应均衡器、求极大值电路、门限比较电路和误差处理电路,
所述自动增益控制环路中的信号由求信号绝对值电路进入,由误差处理电路输出到可变增益
放大器的控制端;所述频谱分析单元包括预处理电路,所述预处理电路的输出端里连接快速
傅立叶变换电路,所述快速傅立叶变换电路的输出端分成两路,分别连接求模电路和求相位
电路,所述求模电路的输出端连接增益校正电路,所述增益校正电路的输出端分成两路,分
别连接对数电路和后处理电路,所述对数电路连接后处理电路,所述求...

【专利技术属性】
技术研发人员:张则乐胡林军
申请(专利权)人:中国电子科技集团公司第四十一研究所
类型:发明
国别省市:安徽;34

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