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基于DSP Builder的数字AGC设计

2020-03-22 23:26数字电路 人已围观

简介1数字 AGC 技术原理 数字 AGC 系统其可控增益放大器的控制电压的产生在数字域产生,检波器、滤波器、和误差处理部分都依靠数字信号处理算法和器件完成,数字 AGC 的基本框图如图...

  1数字 AGC 技术原理

  
  数字 AGC 系统其可控增益放大器的控制电压的产生在数字域产生,检波器、滤波器、和误差处理部分都依靠数字信号处理算法和器件完成,数字 AGC 的基本框图如图 1 所示。
  图 1 数字 AGC 的基本框图
  图 1 数字 AGC 的基本框图
  
  与模拟 AGC 相比,数字 AGC 的优点在于可以完成更为复杂的控制算法的实现,有着更快响应和收敛速度,并且稳定性更好。数字 AGC 技术是指完成中频模拟信号的数字化后, 根据样本幅值大小不同,反过来控制前端中频放大电路中的可编程数控衰减器,将信号输出调整到适合检测的幅值范围内,或者保证输出的数字信号幅度或者功率稳定在一个恒定数值上。所有方法都要在完成信号数字化后进一步处理,被称为数字 AGC 技术。图 2 是数字中频接收机的原理框图。
  图 2  数字中频接收机的原理框图
  图 2  数字中频接收机的原理框图
  
  图 2 中的数字中频接收系统有数字 AGC1 和数字 AGC2, 一个在A/D 转换器之后,另一个在输出之前,二者在控制算法上有一些区别 :AGC1 产生数控帅衰减器的控制字 ;AGC2 直接产生乘法器的乘数倍数。
  

  2数字 AGC 的硬件电路设计

  
  2.1信号幅值提取电路
  
  信号幅值提取电路也是决定数字 AGC 性能的关键电路之一。由于噪声的扰动,反馈环路输入的信号抖动时比较大的,如果输入不经过处理就会影响 AGC 的稳定和响应时间。所以,求模之后和送入比较器之前首先应当提取信号的包络,这样进入比较器的值起伏也比较小,也更能反映信号的实际幅度。
  
  图 3 中的电路分为 2 个部分,虚线左边是均衡网络,按照 AGC 控制要求对输入幅度进行均 衡,均衡系数为 w0,w1,…..Wn-1; 虚线右边的部分为最大值提取电路,通过均衡的输出后所保留 K 个输出值,加以筛选,其中最大值为电路的输出值。各部分信号之间的关系为:
  
  公式1-2
  
  其中 x(n) 为输入,y(n) 为输出。
  图 3 信号幅值提取电路
  图 3 信号幅值提取电路
  
  2.2数字 AGC 在 DSP Builder 中的仿真实现
  
  图为本设计的 Simulnik 环境下利用 DSPBuilder 模块库设计的数字AGC 模型,建立此模型是整个设计的基础,也是完成存软件仿真与硬件仿真正确性验证的关键。
  图 4 Simulink 中的模型
  图 4 Simulink 中的模型
  
  图 4 的 AGC 模型可分为 3 部分 :(1)模型中仿真时使用的示波器和信号源,在仿真时时存在的,而转化为硬件描述语言后时不存在的;(2)信号幅值提取电路 ;(3)数字 AGC反馈环路中的其他部分。在此模型当中,(2)(、3)两部分其实是可以综合为 FPGA 电路。
  图 5 Simulnik 仿真示波器显示数字 AGC 起控和收敛过程
  图 5 Simulnik 仿真示波器显示数字 AGC 起控和收敛过程
  
  图 5 为在 Simulink DSP Builder 中的数字 AGC 模型中的虚拟示波器中截取的波形,通过对幅度、取样点、偏置点的参数设置,在虚拟示波器中观测到的第一个波形为正弦信号发生器产生的最大幅度为 251 的正弦波 ;第二个波形数字AGC 输出的受到控制后的波形,其中最后的收敛幅度大约为15000,其为绝对数量,收敛的时间大约为 50us; 第三个波形是增益乘法器中的增益量,从波形中可以看到,增益量一直在增大,一直到数字 AGC 的输出收敛。

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