陳 新

（中國電子科技集團(tuán)公司第十研究所，成都 610036）

1 引言

AGC是典型的自適應(yīng)控制系統(tǒng)，將輸出信號(hào)與給定參考信號(hào)的誤差來調(diào)節(jié)接收通道增益，當(dāng)輸入信號(hào)電平發(fā)生變化時(shí)，理想的AGC系統(tǒng)輸出恒定的電平信號(hào)。AGC控制的目的就是在不同接收信號(hào)強(qiáng)度的情況下，保證輸出恒定幅度的中頻信號(hào)，且整個(gè)接收機(jī)的性能不會(huì)發(fā)生惡化，其中可變衰減器ALM-38140是射頻放大電路增益控制的理想選用器件。

2 ALM-38140器件介紹

ALM-38140是Avago公司生產(chǎn)的可變衰減器，使用先進(jìn)技術(shù)將低失真硅PIN二極管封裝在一個(gè)微型3.8×3.8×1.0mm^3MCOB（多芯片板載）封裝中，封裝示意圖如圖1所示。

圖1 封裝示意圖

ALM-38140是一個(gè)完全匹配的寬帶可變衰減器模塊，具有高線性和高動(dòng)態(tài)范圍性能，RF1和RF2即可以作為射頻輸入也可以作為射頻輸出，在Linput和Loutput之間只需要一個(gè)外部電感就可以實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)范圍和低相移，器件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)是對稱的，同時(shí)該可變衰減器在恒壓Vsupply=2.7V易于搭建設(shè)計(jì)電路，控制電壓Vcontrol=0.8～5V，不需要外部偏置組件。

該芯片具有以下特點(diǎn)：完全集成化；高動(dòng)態(tài)范圍；良好的輸入IP3性能；高輸入P1dB壓縮；低相移性能。

3 自動(dòng)增益控制電路設(shè)計(jì)

在接收機(jī)電路中，基于可變衰減器ALM-38140自動(dòng)增益控制電路設(shè)計(jì)主要由三部分構(gòu)成，分別有可變衰減器，檢波器，運(yùn)算放大器，他們各自的作用分別為：

（1）可變衰減器：特定頻率范圍內(nèi)，在控制電壓作用下，響應(yīng)不同程度的衰減量，以達(dá)到抑制信號(hào)大小的目的；其中ALM-38140可變衰減器的典型電路設(shè)計(jì)如圖2所示。

（2）檢波器：檢測信號(hào)大小，將信號(hào)大小轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，提供到運(yùn)算放大器工作。

（3）運(yùn)算放大器：將檢波電壓運(yùn)算放大，產(chǎn)生可變衰減器控制電壓。

三者共同作用實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)增益控制電路作用，設(shè)計(jì)架構(gòu)如圖3所示。

圖2 ALM-38140典型電路設(shè)計(jì)圖

圖3 自動(dòng)增益控制電路設(shè)計(jì)架構(gòu)

4 電路工作原理

接收機(jī)電路中，為了使輸出信號(hào)基本保持穩(wěn)定，自動(dòng)增益控制電路對接收到的不同大小信號(hào)進(jìn)行自身調(diào)節(jié)，輸出信號(hào)經(jīng)檢波電路檢波后，產(chǎn)生相應(yīng)檢波電壓，經(jīng)比較放大電路處理后，產(chǎn)生ALM-38140控制電壓，從而實(shí)現(xiàn)接收信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍的控制，ALM-38140可變衰減器在常溫條件中，提供+2.7V工作電壓，在控制電壓Vcontrol=1～5V時(shí)，衰減特性與頻率關(guān)系如圖4所示：

從圖4可以看出，頻率范圍內(nèi)，一方面在特定控制電壓下，ALM-38140衰減量基本上非常穩(wěn)定；另一方面特定頻率下，控制電壓愈大，衰減量愈小，這樣就可以簡單理解自動(dòng)增益控制電路工作機(jī)制：在接收到大信號(hào)時(shí)，需要輸出穩(wěn)定信號(hào)，那么就需要將大信號(hào)進(jìn)行衰減，此時(shí)檢波器的電壓就非常大，經(jīng)比較放大電路后產(chǎn)生的控制電壓就非常小，對應(yīng)的ALM-38140衰減量就非常大，即對大信號(hào)進(jìn)行衰減；反之，接收信號(hào)非常小，檢波電壓就非常小，經(jīng)比較放大電路后，控制電壓就非常大，對應(yīng)的ALM-38140衰減量就非常小，即不會(huì)對接收到的信號(hào)進(jìn)行衰減，這就是該設(shè)計(jì)電路的一個(gè)簡單理解。為了實(shí)現(xiàn)某接收機(jī)中頻70MHz模擬信號(hào)的穩(wěn)定輸出，大小控制在-3～0dBm，基于選用可變衰減器ALM-38140器件下，搭配檢波器LT5537、運(yùn)算放大器OP279進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，基本設(shè)計(jì)構(gòu)架同圖3，在模擬射頻信號(hào)118MHz輸入情況下，接收機(jī)在自動(dòng)增益電路控制下的，輸出實(shí)際數(shù)據(jù)如表1所示：

圖4 ALM-38140衰減插損量與頻率關(guān)系圖

5 電路工作效果

表1 自動(dòng)增益控制電路測試數(shù)據(jù)

通過數(shù)據(jù)可以看出，該接收機(jī)在自動(dòng)增益控制電路作用下，在輸入信號(hào)大小從-100dBm～+20dBm情況下，接收機(jī)輸出功率穩(wěn)定在-2dBm左右，說明了自動(dòng)增益控制電路在接收機(jī)工作上意義非凡，圖5，圖6是該接收機(jī)在大、小信號(hào)下測試波形圖。

圖5 接收信號(hào)-100dBm接收機(jī)中頻輸出

圖6 接收信號(hào)+20dBm接收機(jī)中頻輸出

6 結(jié)束語

本文基于可變衰減器ALM-38140搭建了接收機(jī)自動(dòng)增益控制電路的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了大動(dòng)態(tài)范圍接收信號(hào)的處理，為實(shí)現(xiàn)接收信號(hào)穩(wěn)定輸出提供了有力保障。