近幾年來,隨著通信環(huán)境日益復(fù)雜化,脈沖雷達(dá)信號(hào)衰落加劇。這對(duì)雷達(dá)接收機(jī)的自動(dòng)增益控制（AGC）模塊的高靈敏度、高精度、快速響應(yīng)時(shí)間提出了更高的要求。相比傳統(tǒng)的模擬自動(dòng)增益控制,數(shù)字AGC系統(tǒng)的應(yīng)用更加廣泛。本文基于數(shù)字AGC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的研究分析與對(duì)比,設(shè)計(jì)了一款基于FPGA的大動(dòng)態(tài)范圍,快速鎖定的數(shù)字AGC系統(tǒng),該結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、體積較小、靈活性高。本文主要工作內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)總結(jié)如下:（1）本文給出了數(shù)字AGC系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。對(duì)現(xiàn)有的數(shù)字AGC系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及主要電路單元類型進(jìn)行分析比較,指出了開環(huán)前饋和閉環(huán)反饋結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn),引入了結(jié)合前饋和反饋優(yōu)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采樣反饋AGC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)1.9 GHz脈沖雷達(dá)信號(hào)63 dB的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)范圍。其中可變?cè)鲆娣糯笃髂K選擇線性度高、增益控制精確、工作帶寬大的可變衰減器級(jí)聯(lián)固定增益放大器結(jié)構(gòu),其中衰減量由數(shù)字信號(hào)直接控制,因此環(huán)路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔;檢波器線性范圍高達(dá)74 dB;ADC轉(zhuǎn)換器采樣率達(dá)到125 MSPS,能夠?qū)崿F(xiàn)200 ns窄脈沖信號(hào)的自動(dòng)增益控制;為了實(shí)現(xiàn)輸出快速鎖定,增益調(diào)整算法控制模塊選擇FPGA芯片。最后完成了整個(gè)數(shù)字自動(dòng)增益控制系統(tǒng)的電路設(shè)... 

【文章來源】： 蔣茂霞 電子科技大學(xué)

【文章頁(yè)數(shù)】：87 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

二極管包絡(luò)檢波電路圖

第二章脈沖信號(hào)數(shù)字AGC系統(tǒng)技術(shù)研究11第二種靈敏度高，動(dòng)態(tài)范圍高，是AGC系統(tǒng)中常用的結(jié)構(gòu)。圖2-7所示是一種連續(xù)檢波器結(jié)構(gòu)圖，由五個(gè)限幅放大器級(jí)聯(lián)而成，五個(gè)放大器的輸出信號(hào)通過整流器變平滑后疊加，然后通過低通濾波器得到輸出電壓信號(hào)。假設(shè)圖中限幅放大器的限制電壓為L(zhǎng)V，增益為A，整流器增益為1，如圖所示第一個(gè)整流器的輸出由整流器自身電路決定，后面幾級(jí)輸入已經(jīng)具有A增益，固輸出幅度表示為/LVA，此處采用基于非平衡源極耦合對(duì)的整流器使得輸出與輸入在一定范圍內(nèi)呈現(xiàn)dB線性關(guān)系。輸出信號(hào)outV即是整流器輸出信號(hào)幅度之和，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)呈現(xiàn)dB線性關(guān)系。根據(jù)理論值可知該對(duì)數(shù)檢波器的最大誤差為2.46dB，而實(shí)際上檢波器在鏈路的誤差遠(yuǎn)小于該數(shù)值，通常比2dB小，該誤差是由整流器的有限工作帶寬以及低通濾波器的插入損耗引入的[34]。連續(xù)對(duì)數(shù)檢波器在AGC鏈路中應(yīng)用廣泛，在選用該類檢波器應(yīng)該注意檢波器工作的頻率范圍，檢波器輸入信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍以及脈沖響應(yīng)時(shí)間。圖2-7連續(xù)檢波結(jié)構(gòu)圖2.3.2數(shù)字控制可變?cè)鲆娣糯笃鲾?shù)字可變?cè)鲆娣糯笃?DVGA)直接由數(shù)字信號(hào)控制增益，因此VGA中不需要指數(shù)產(chǎn)生電路，與模擬信號(hào)控制增益的VGA不同，數(shù)字可變?cè)鲆娣糯笃鞯牟竭M(jìn)是離散的。下面對(duì)幾種常見的DVGA進(jìn)行研究分析。2.3.2.1基于可變電阻反饋的VGA開關(guān)電阻陣列給數(shù)字控制可變?cè)鲆娣糯笃髟O(shè)計(jì)帶來了很大的靈活性，是可變電阻反饋VGA的重要的組成部分，圖2-8為陣列電阻陣列的結(jié)構(gòu)圖，可以通過控制CMOS的導(dǎo)通與否實(shí)現(xiàn)電阻值改變，從而達(dá)到增益控制的目的。

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文12圖2-8開關(guān)陣列電阻閉環(huán)反饋VGA采用反饋技術(shù)使得VGA具有高線性度。下面介紹一種常見的具有閉環(huán)反饋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的VGA如圖2-9所示：圖2-9閉環(huán)反饋PGA結(jié)構(gòu)示意圖圖2-9中閉環(huán)反饋結(jié)構(gòu)VGA由運(yùn)算放大器結(jié)合電阻陣列組成[35]，由運(yùn)算放大器的虛短虛斷原理可以得出該放大器的增益可以近似表達(dá)為式2-5：21RAR(2-5)由式2-5可知通過改變1R或者2R阻值得到不同的增益值，陣列電阻的開關(guān)控制可以通過數(shù)字控制即可，但是改變兩個(gè)電阻值對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的的性能影響不同。電阻改變的主要比較如表2-1所示：表2-1改變不同位置電阻性能分析改變方式1R可變2R固定2R可變1R固定優(yōu)點(diǎn)不會(huì)改變前級(jí)電路的負(fù)載電路穩(wěn)定性良好，相位和帶寬改變不大。缺點(diǎn)可變的電阻使得零極點(diǎn)變化，影響電路的穩(wěn)定性及帶寬�？勺冸娮鑼�(dǎo)致負(fù)載變化，從而需要緩沖電路。

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