基于可变衰减器ALM-38140自动增益控制电路设计

陈 新

（中国电子科技集团公司第十研究所，成都 610036）

1 引言

AGC是典型的自适应控制系统，将输出信号与给定参考信号的误差来调节接收通道增益，当输入信号电平发生变化时，理想的AGC系统输出恒定的电平信号。AGC控制的目的就是在不同接收信号强度的情况下，保证输出恒定幅度的中频信号，且整个接收机的性能不会发生恶化，其中可变衰减器ALM-38140是射频放大电路增益控制的理想选用器件。

2 ALM-38140器件介绍

ALM-38140是Avago公司生产的可变衰减器，使用先进技术将低失真硅PIN二极管封装在一个微型3.8×3.8×1.0mm^3MCOB（多芯片板载）封装中，封装示意图如图1所示。

图1 封装示意图

ALM-38140是一个完全匹配的宽带可变衰减器模块，具有高线性和高动态范围性能，RF1和RF2即可以作为射频输入也可以作为射频输出，在Linput和Loutput之间只需要一个外部电感就可以实现高动态范围和低相移，器件设计结构是对称的，同时该可变衰减器在恒压Vsupply=2.7V易于搭建设计电路，控制电压Vcontrol=0.8～5V，不需要外部偏置组件。

该芯片具有以下特点：完全集成化；高动态范围；良好的输入IP3性能；高输入P1dB压缩；低相移性能。

3 自动增益控制电路设计

在接收机电路中，基于可变衰减器ALM-38140自动增益控制电路设计主要由三部分构成，分别有可变衰减器，检波器，运算放大器，他们各自的作用分别为：

（1）可变衰减器：特定频率范围内，在控制电压作用下，响应不同程度的衰减量，以达到抑制信号大小的目的；其中ALM-38140可变衰减器的典型电路设计如图2所示。

（2）检波器：检测信号大小，将信号大小转换为电压信号，提供到运算放大器工作。

（3）运算放大器：将检波电压运算放大，产生可变衰减器控制电压。

三者共同作用实现了自动增益控制电路作用，设计架构如图3所示。

图2 ALM-38140典型电路设计图

图3 自动增益控制电路设计架构

4 电路工作原理

接收机电路中，为了使输出信号基本保持稳定，自动增益控制电路对接收到的不同大小信号进行自身调节，输出信号经检波电路检波后，产生相应检波电压，经比较放大电路处理后，产生ALM-38140控制电压，从而实现接收信号动态范围的控制，ALM-38140可变衰减器在常温条件中，提供+2.7V工作电压，在控制电压Vcontrol=1～5V时，衰减特性与频率关系如图4所示：

从图4可以看出，频率范围内，一方面在特定控制电压下，ALM-38140衰减量基本上非常稳定；另一方面特定频率下，控制电压愈大，衰减量愈小，这样就可以简单理解自动增益控制电路工作机制：在接收到大信号时，需要输出稳定信号，那么就需要将大信号进行衰减，此时检波器的电压就非常大，经比较放大电路后产生的控制电压就非常小，对应的ALM-38140衰减量就非常大，即对大信号进行衰减；反之，接收信号非常小，检波电压就非常小，经比较放大电路后，控制电压就非常大，对应的ALM-38140衰减量就非常小，即不会对接收到的信号进行衰减，这就是该设计电路的一个简单理解。为了实现某接收机中频70MHz模拟信号的稳定输出，大小控制在-3～0dBm，基于选用可变衰减器ALM-38140器件下，搭配检波器LT5537、运算放大器OP279进行电路设计，基本设计构架同图3，在模拟射频信号118MHz输入情况下，接收机在自动增益电路控制下的，输出实际数据如表1所示：

图4 ALM-38140衰减插损量与频率关系图

5 电路工作效果

表1 自动增益控制电路测试数据

通过数据可以看出，该接收机在自动增益控制电路作用下，在输入信号大小从-100dBm～+20dBm情况下，接收机输出功率稳定在-2dBm左右，说明了自动增益控制电路在接收机工作上意义非凡，图5，图6是该接收机在大、小信号下测试波形图。

图5 接收信号-100dBm接收机中频输出

图6 接收信号+20dBm接收机中频输出

6 结束语

本文基于可变衰减器ALM-38140搭建了接收机自动增益控制电路的设计，实现了大动态范围接收信号的处理，为实现接收信号稳定输出提供了有力保障。