一种宽带双平衡大动态自动增益控制电路

摘要

本发明属于无线通信领域，具体提供一种宽带双平衡大动态自动增益控制电路，包括：输入宽带巴伦、输出宽带巴伦、线性电源以及2条对称的信号链路，射频输入信号通过输入宽带巴伦耦合为两路相位差为180°的平衡信号，分别输入2条信号链路，2条信号链路的输出信号通过输出巴伦耦合为单路信号输出；每条信号链路中，输入信号依次经过第一输入宽带阻抗变换器、第一可变增益放大器、第二输入宽带阻抗变换器及第二可变增益放大器。本发明采用改进的平衡结构和级联方式，合理地利用信号相位和幅度抵消，有效的提高了自动增益控制电路的二阶和三阶线性。

权利要求

1.一种宽带双平衡大动态自动增益控制电路，包括：输入宽带巴伦、输出宽带巴伦、线性电源以及2条对称的信号链路，其中，每条信号链路由2个输入宽带阻抗变换器、2个钳位晶体管和2个可变增益放大器构成，射频输入信号通过输入宽带巴伦耦合为两路相位差为

180°的平衡信号，分别输入2条信号链路，2条信号链路的输出信号通过输出巴伦耦合为单路信号输出；其特征在于，每条信号链路中，输入信号依次经过第一输入宽带阻抗变换器、第一可变增益放大器、第二输入宽带阻抗变换器及第二可变增益放大器，所述第二可变增益放大器输出控制电压反馈至第一可变增益放大器的反馈端和第二可变增益放大器的反馈端；所述钳位晶体管用于调节所述控制电压，保证第一可变增益放大器和第二可变增益放大器稳定工作；所述线性电源为每个可变增益放大器提供工作电压。

说明书

一种宽带双平衡大动态自动增益控制电路

技术领域

[0001] 本发明属于无线通信领域，具体涉及一种宽带双平衡大动态自动增益控制电路。

背景技术

[0002] 随着微电子技术、计算机网络技术和通信技术等行业的迅速发展，自动增益控制电路越来越被人们熟知并且广泛的应用到各个领域当中。自动增益控制线路，简称AGC线路，A是AUTO(自动)，G是GAIN(增益)，C是CONTROL(控制)；它是输出限幅装置的一种，是利用线性放大和压缩放大的有效组合对输出信号进行调整。当输入信号较弱时，线性放大电路工作，保证输出声信号的强度；当输入信号强度达到一定程度时，启动压缩放大线路，使声输出幅度降低，满足了对输入信号进行衰减的需要；也就是说，AGC功能可以通过改变输入输出压缩比例自动控制增益的幅度，扩大了接收机的接收范围，它能够在输入信号幅度变化很大的情况下，使输出信号幅度保持恒定或仅在较小范围内变化，不至于因为输入信号太小而无法正常工作，也不至于因为输入信号太大而使接收机发生饱和或堵塞。在电路设计中，这种线路被大量的运用，从尖端的雷达技术到日常的广播电视系统，自动增益控制无疑很好的解决了各种技术中存在的信号强度问题。目前，实现自动增益控制的手段有很多，但由于自动增益控制电路的二阶和三阶非线性干扰，导致其线性过差；针对该问题，本发明提供一种采用放大器实现自动增益控制的目的，也就是自动增益控制放大器。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种宽带双平衡大动态自动增益控制电路，用以克服自动增益控制电路因其二阶和三阶非线性干扰导致线性过差的问题，本发明采用可变增益放大器(VGA)搭建平衡结构实现自动增益控制，有效抑制自动增益控制电路的二阶和三阶非线性干扰，提高线性度。

[0004] 为实现上述目的，本发明的技术方案为：

[0005] 一种宽带双平衡大动态自动增益控制电路，包括：输入宽带巴伦、输出宽带巴伦、线性电源以及2条对称的信号链路，其中，每条信号链路由2个输入宽带阻抗变换器、2个钳位晶体管和2个可变增益放大器构成，射频输入信号通过输入宽带巴伦耦合为两路相位差为180°的平衡信号，分别输入2条信号链路，2条信号链路的输出信号通过输出巴伦耦合为单路信号输出；其特征在于，每条信号链路中，输入信号依次经过第一输入宽带阻抗变换器、第一可变增益放大器、第二输入宽带阻抗变换器及第二可变增益放大器，所述第二可变增益放大器输出控制电压反馈至第一可变增益放大器和第二可变增益放大器的反馈端；所述钳位晶体管用于调节所述控制电压，保证第一可变增益放大器和第二可变增益放大器稳定工作；所述线性电源为每个可变增益放大器提供工作电压。

[0006] 本发明每条信号链路中采用2个输入宽带阻抗变换器完成可变增益放大器输入、输出端的阻抗匹配，避免阻抗不匹配所引入的损耗和驻波较大等问题；两条信号链路完全对称，通过输入宽带巴伦、输出宽带巴伦搭建平衡结构，实现信号相位比配，有效抑制自动增益控制电路的二阶和三阶非线性干扰，提高线性度。

附图说明

[0007] 图1是超外差接收机原理结构示意图。

[0008] 图2是本发明宽带双平衡大动态自动增益控制电路原理结构框图。

具体实施方式

[0009] 下面将结合附图对本发明作进一步说明。

[0010] 本实施例提供一种宽带双平衡大动态自动增益控制电路，其原理结构框图如图2所示；包括：输入宽带巴伦、输出宽带巴伦、线性电源以及2条对称的信号链路，其中，每条信号链路由2个输入宽带阻抗变换器、2个钳位晶体管和2个可变增益放大器构成，射频输入信号通过输入宽带巴伦耦合为两路相位差为180°的平衡信号，分别输入2条信号链路，2条信号链路的输出信号通过输出巴伦耦合为单路信号输出；其特征在于，每条信号链路中，输入信号依次经过第一输入宽带阻抗变换器、第一可变增益放大器、第二输入宽带阻抗变换器及第二可变增益放大器，所述第二可变增益放大器输出控制电压反馈至第一可变增益放大器和第二可变增益放大器的反馈端；所述钳位晶体管用于调节所述控制电压，保证第一可变增益放大器和第二可变增益放大器稳定工作；所述线性电源为每个可变增益放大器提供工作电压。

[0011] 其中，所述输入、输出宽带巴伦采用磁芯和双绞线制作而成，其体积较小，适用频带较宽，而且能承受较大的电流；其磁芯采用锰锌铁氧体。

[0012] 所述4个输入宽带阻抗变换器是用于实现射频端口阻抗变换的，减少因为阻抗不匹配所引入的损耗和驻波较大等问题。本实施例中均采用TC4-1W，将50欧姆阻抗转换到200欧姆后再输入到可变增益放大器。

[0013] 所述可变增益放大器均采用AD8367，其满增益是45dB，两级AD8367级联可以扩大增益调节的动态范围；但是传统的方式是两级AD8367都用自己的反馈电压调节增益，是当输入信号较小时，第一级AD8367会满增益，而第二级AD8367增益较小，这样做的问题是第一级满增益时会造成性能的下降，影响信号质量，而且有可能锁不定；而本发明中采用第二级AD8367的反馈控制电压同时控制第一级和第二级AD8367的增益，因为电平一致，所以增益会平均分配到两级AD8367，从而改善性能。

[0014] 所述钳位晶体管的作用是将可变增益放大器的反馈控制电压限制在5V左右，均采用2N2907实现；其集电极接反馈控制电压，发射极接5V电平，当AD8367的反馈控制电压超过5V时，晶体管导通，将反馈控制电压限制。

[0015] 当射频信号输入后，先经过输入宽带巴伦变为两个相位相差180°的信号，分别输入上下两个链路，再经过输入宽带阻抗变换器由50欧姆的阻抗变为200欧姆的阻抗，之后进入AD8367，输出后再经过宽带阻抗变换器由50欧姆的阻抗变为200欧姆的阻抗，进入第二个AD8367，输出后两路信号合为一路。

[0016] 上下两个分路共4个放大器为完全相同的放大器。上下支路传输函数为：当信号RFin＝A cosω1t+A cosω2t作为输入信号通过
平衡放大器时，信号经过阻抗变换分别进入上下两个支路。

[0017] 则上支路中输入信号为:

[0018]

[0019] 下支路中输入信号为:

[0020]

[0021] 上支路输出信号二阶互调失真和三阶互调失真信号为：

[0022] 二阶分量：

[0023]

[0024] 三阶分量：

[0025]

[0026] 下支路输出信号二阶互调失真和三阶互调失真信号为：

[0027] 二阶分量：

[0028]

[0029] 三阶分量：

[0030]

[0031] 上下两支路输出信号反向180°合成所得信号即为系统的输出，可知输出信号中二阶互调失真分量为：

[0032] 输出信号中三阶互调失真分量为：

[0033]

[0034] 有上述分析可知，此结构输出信号理论上不含二阶交调分量，输出的三阶信号电压为传统结构的四分之一，即三阶线性度提高3dB。

[0035] 因此，本发明利用改进的平衡结构和级联方式，合理地利用信号相位和幅度抵消，有效的提高了自动增益控制系统的二阶和三阶线性。同时利用改良的级联方式，平均分配了各级增益，解决了可变增益放大器级联时性能下降甚至失锁的问题。综上，本发明所提出的一种宽带双平衡大动态自动增益控制系统，具有比其它自动增益控制系统更高的性能和更好的二阶、三阶线性度。

[0036] 以上内容显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本说明书中所公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换；所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。