許志鵬，余 劍

（電子工程學(xué)院, 合肥 230037）

0 引言

AGC系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于通信、雷達(dá)、導(dǎo)航等接收機(jī)中[1-3]。AGC系統(tǒng)由可控增益放大器與控制電路組成[4]。而據(jù)文獻(xiàn)[5]的推導(dǎo)，對于時間常數(shù)恒定的AGC系統(tǒng)，一旦電路中的參數(shù)確定，則系統(tǒng)對輸入的響應(yīng)時間確定，不隨輸入信號的大小改變而改變。如90%、95%、98%穩(wěn)定時間[6-7]分別對應(yīng) 2．3τ、3τ、3．9τ（τ為系統(tǒng)的時間常數(shù)）。如果τ較小，即AGC系統(tǒng)響應(yīng)較快的話，系統(tǒng)對干擾脈沖能起到明顯的削弱作用，但是此時對有用的低電平信號又將產(chǎn)生不可避免的反調(diào)制失真；如果τ較大，即AGC系統(tǒng)響應(yīng)較慢的話，系統(tǒng)的反調(diào)制失真雖小，但是對大信號來不及響應(yīng)，這又容易造成接收機(jī)阻塞[8]。

針對恒定時間常數(shù)的AGC系統(tǒng)的不足，本文設(shè)計(jì)了一種變時間常數(shù)的AGC系統(tǒng)，使得在輸入信號較大時系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)，使輸出迅速達(dá)到穩(wěn)定值，防止接收機(jī)阻塞；當(dāng)有用的小信號進(jìn)入時，使輸出緩慢變化，從而減小反調(diào)制失真。推導(dǎo)過程與仿真結(jié)果均表明，本文提出的方法能夠達(dá)成這兩個目的，在一定程度上克服恒定時間常數(shù)AGC系統(tǒng)的不足。

1 AGC系統(tǒng)架構(gòu)

本文提出的基于對數(shù)模型的AGC架構(gòu)如圖1所示， 受控放大器的放大特性為：

式中Vin(t)、Vo(t)分別為系統(tǒng)的輸入與輸出信號，V(t)為輸出信號的包絡(luò)，M、N、K、E均為常數(shù)。

圖1 AGC架構(gòu)圖

2 系統(tǒng)分析

2.1 系統(tǒng)穩(wěn)定性證明

由式（4）、（5）可知，該系統(tǒng)是穩(wěn)定的。

2.2 控制電壓Vc(t)的上升規(guī)律

Vc(t)的上升時間亦即響應(yīng)時間tc，是指Vc(t)上升到穩(wěn)定值的Q（Q為介于0與1之間的常數(shù)）倍所需要的時間[3]。

2.3 Vo(t)的下降規(guī)律

由(1)和(3)可得：

3 仿真驗(yàn)證

令M=0，N=-0．3，K=1 000，E=0．1， 則為VA=2．5，VA=7．5 的兩個等幅正弦信號 (如圖 2所示)進(jìn)行處理，其輸出值分別對應(yīng)于圖3中上下圖。

圖4所示為圖3中輸出信號的包絡(luò)，由圖可以明顯看出，VA=7．5時，輸出信號下降迅速，很快就達(dá)到穩(wěn)定值；VA=2．5時，輸出信號變化緩慢，輸出值達(dá)到穩(wěn)定值的速度明顯慢于VA=7．5時輸出信號達(dá)到穩(wěn)定值的速度。

4 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種使得AGC環(huán)路時間常數(shù)可變的算法，輸入信號電平越大響應(yīng)速度越快，使得輸出值迅速降下來，接收機(jī)不至于飽和；相反，輸入信號電平越小響應(yīng)速度越慢，使得輸出值緩慢變化，減小了反調(diào)制失真。具有恒定時間常數(shù)AGC系統(tǒng)所不具備的優(yōu)點(diǎn)，對AGC設(shè)計(jì)人員具有一定的幫助。

[1] ELWAN H O，ISMAIL M．Digitally programmable decibel—linear CMOS VGA for low-power mixed-signal applications[J]．IEEE Transactions on Circuits and Systems-II Analog and Digital Signal Processing, IEEE,2000,47(5):388-398．

[2] SAHOTA G S PERSICO C J． High Dynamic range variable-gain amplifier for CDMA wireless applications[C]//International Solid-State Circuits Conference,IEEE,1997:374-375．

[3] 袁孝康．自動增益控制與對數(shù)放大器[M]．北京:國防工業(yè)出版社,1987．

[4] 李學(xué)初,高清運(yùn),秦世才．混合模式AGC設(shè)計(jì)[J]．電子與信息學(xué)報,2007,29(11):2791-2794．

[5] 畢無敵,張洪軍．自動增益控制（AGC）電路特性研究[J]．山東師大學(xué)報,1993,41(8):31-35．

[6] 張立志,饒龍記,鄔江興．自動增益控制環(huán)路方程的一種簡化處理方法及環(huán)路穩(wěn)定時間分析[J]．通信學(xué)報,2005, 26(6):94-99．

[7] 彭曉霜,楊志敏,李式巨．對數(shù)自動增益控制環(huán)路全數(shù)字實(shí)現(xiàn)[J]．浙江大學(xué)學(xué)報:工學(xué)版,2009,43(11):1966-1969．

[8] 龍德浩．一個變時間常數(shù)的自動增益控制電路[J]．電子學(xué)報,1981(03)．