0引言
自动增益控制（AutomaticGainControl）电路是电子信号接收系统中的重要组成电路，可以实现在输入信号幅度变化较大的情况下，输出信号幅度恒定或在较小范围内变化，广泛应用于航空、航天、雷达及通信等各领域。AGC电路的基本原理是产生一个随接收信号幅度变化而变化的信号，将此信号作为控制信号去控制接收电路中放大部件的增益，使接收电路的总增益按照一定规律变化，达到控制信号输出幅度的目的。AGC电路主要有控制电路和被控电路两部分组成。控制电路负责AGC控制电压的产生，是整个电路的核心控制部分；被控电路负责按控制电路的控制电压改变接收系统的增益。AGC电路的主要指标参数有：增益控制范围；控制精度；控制响应时间；信噪比等。
1常规AGC电路设计
如图1所示，传统的信号接收系统中，由于增益控制范围、控制精度和控制响应时间等的限制，基本采用在信道中的放大电路中增加可调衰减器，从信号的接收末端引出信号进行信号检波，产生控制误差信号，再反馈到可调衰减器控制其衰减量，达到自动控制增益的目的。此电路的特点是：电路原理简单，实现方便；增益控制范围大，响应时间迅速。但其缺点是信号的控制精度，尤其是微小信号时的控制精度较差。设输入信号幅度为S+N，信号放大器的总增益为G，经信号滤波器后的带宽为KB，信号检波器的效率为K，可以看到控制电路控制信号V为：V=（KS*G+N*G*KB）(1)由此可见，此类AGC电路中的控制信号由接收信号直接进行检波所得，其实际包含了信号和噪声两部分。在接收信号较强时，控制信号主要由信号幅度检波得到，控制精度较好；但在接收微小信号时，噪声的能量已不可忽视，信号检波得到的控制信号含有较大的噪声分量，但控制电路仍以此为反馈信号，所以控制精度在微小信号时变差。
2新型级联式AGC电路设计
要满足信号接收过程中的大动态范围控制，同时保证接收系统在微小信号时的精准控制，这类常规的单一AGC控制电路已不适应使用需要。为此设计了一个新型级联式AGC电路以适应此需求。如图2所示，级联式AGC电路分为两级：前级的电路基本沿用原先的电路结构，只是对具体的电路参数进行了调整；后级电路则采用全新的控制电路，利用锁相环技术将鉴相器的输出信号处理后作为后级电路控制电压。由于此电压基本仅与接收信号幅度相关，故可以提高电路的控制精度。基本工作原理：在接收系统刚收到信号时，后级电路的锁相环路还未正常建立控制，此时后级电路的控制电压无输出，后级电路增益最大，整个电路的增益控制集中在前级；待后级锁相环路进行信号锁定后，控制电压从环路输出且随控制信号的变化而变化，整个级联电路均进行了增益控制。设前级电路输入信号幅度为S+N，前级信号放大器的总增益为G1，经信号滤波器后的带宽为KB，信号检波器的效率为K1，则前级控制电路控制信号为V1：V1=K1（S*G1+N*G1*KB）(2)设后级电路输入信号为S1+N1即Asin(wt+θ)+N1，后级电路放大器的总增益为G2，锁相环路所产生的系数为K2，则由锁相环路所产生后级控制电路输出信号为V2：V2（=A*G2*K2）/2(3)由此可见，这种级联电路的后级控制信号由锁相环路锁相后所得，最大限度消除了噪声干扰。适当调整两级电路的增益控制参数，并利用后级电路抵消前级控制电路的误差，可以大大提高控制精度。
3实验验证与数据分析
为验证分析结果，本文按此级联式AGC电路设计了接收系统，前级电路增益和可调衰减器的参数可调；后级电路增益固定，锁相环路采用无源乘法器进行鉴相，环路参考信号采用压控晶振。利用此接收系统，对两种AGC电路进行了测试与数据比对。接收系统实际测试时，暂时将后级电路不接，按常规AGC电路的参数进行设置和测试；然后再将后级电路接上，按级联式AGC电路的参数进行设置和测试。常规AGC电路的测量情况如表1所示。对比表1与表2可以看出：采用常规AGC电路进行120dB范围内的增益控制时，由于微小信号时的噪声因素干扰，控制电压误差过大，导致输出信号幅度在-100dBm以下时控制变化范围变大，超过指标范围（最大可达3.3dB）；而采用新型级联式AGC电路后，输出电压全程控制在0.8dB以内，满足设计要求。测试结果证明，这种级联式AGC电路，由于后级控制电压的独立性，排除了噪声干扰，可以有效抵消前级控制电路的误差，大大提高控制精度。
作者：林翼露 夏羽 毛闵军 单位：上海宇航系统工程研究所
