基于可變衰減器ALM-38140自動增益控制電路設計

陳 新

（中國電子科技集團公司第十研究所，成都 610036）

1 引言

AGC是典型的自適應控制系統，將輸出信號與給定參考信號的誤差來調節接收通道增益，當輸入信號電平發生變化時，理想的AGC系統輸出恒定的電平信號。AGC控制的目的就是在不同接收信號強度的情況下，保證輸出恒定幅度的中頻信號，且整個接收機的性能不會發生惡化，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公司生產的可變衰減器，使用先進技術將低失真硅PIN二極管封裝在一個微型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是一個完全匹配的寬帶可變衰減器模塊，具有高線性和高動態范圍性能，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之間只需要一個外部電感就可以實現高動態范圍和低相移，器件設計結構是對稱的，同時該可變衰減器在恒壓Vsupply=2.7V易于搭建設計電路，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：完全集成化；高動態范圍；良好的輸入IP3性能；高輸入P1dB壓縮；低相移性能。

3 自動增益控制電路設計

在接收機電路中，基于可變衰減器ALM-38140自動增益控制電路設計主要由三部分構成，分別有可變衰減器，檢波器，運算放大器，他們各自的作用分別為：

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

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

（3）運算放大器：將檢波電壓運算放大，產生可變衰減器控制電壓。

三者共同作用實現了自動增益控制電路作用，設計架構如圖3所示。

圖2 ALM-38140典型電路設計圖

圖3 自動增益控制電路設計架構

4 電路工作原理

接收機電路中，為了使輸出信號基本保持穩定，自動增益控制電路對接收到的不同大小信號進行自身調節，輸出信號經檢波電路檢波后，產生相應檢波電壓，經比較放大電路處理后，產生ALM-38140控制電壓，從而實現接收信號動態范圍的控制，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，衰減特性與頻率關系如圖4所示：

從圖4可以看出，頻率范圍內，一方面在特定控制電壓下，ALM-38140衰減量基本上非常穩定；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增益控制電路工作機制：在接收到大信號時，需要輸出穩定信號，那么就需要將大信號進行衰減，此時檢波器的電壓就非常大，經比較放大電路后產生的控制電壓就非常小，對應的ALM-38140衰減量就非常大，即對大信號進行衰減；反之，接收信號非常小，檢波電壓就非常小，經比較放大電路后，控制電壓就非常大，對應的ALM-38140衰減量就非常小，即不會對接收到的信號進行衰減，這就是該設計電路的一個簡單理解。為了實現某接收機中頻70MHz模擬信號的穩定輸出，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、運算放大器OP279進行電路設計，基本設計構架同圖3，在模擬射頻信號118MHz輸入情況下，接收機在自動增益電路控制下的，輸出實際數據如表1所示：

圖4 ALM-38140衰減插損量與頻率關系圖

5 電路工作效果

表1 自動增益控制電路測試數據

通過數據可以看出，該接收機在自動增益控制電路作用下，在輸入信號大小從-100dBm～+20dBm情況下，接收機輸出功率穩定在-2dBm左右，說明了自動增益控制電路在接收機工作上意義非凡，圖5，圖6是該接收機在大、小信號下測試波形圖。

圖5 接收信號-100dBm接收機中頻輸出

圖6 接收信號+20dBm接收機中頻輸出

6 結束語

本文基于可變衰減器ALM-38140搭建了接收機自動增益控制電路的設計，實現了大動態范圍接收信號的處理，為實現接收信號穩定輸出提供了有力保障。