1934_接收機(jī)增益自動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì)

1934_接收機(jī)增益自動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì),接收機(jī),增益,自動(dòng)控制,電路,設(shè)計(jì) 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 1 頁(yè)緒 論隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)等行業(yè)的迅速發(fā)展，自動(dòng)增益控制電路越來(lái)越被人們熟知并且廣泛的應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中。自動(dòng)增益控制線路，簡(jiǎn)稱 AGC 線路，A 是 AUTO（自動(dòng)） ，G 是 GAIN（增益） ，C 是 CONTROL（控制） 。它是輸出限幅裝置的一種，是利用線性放大和壓縮放大的有效組合對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)輸入信號(hào)較弱時(shí)，線性放大電路工作，保證輸出聲信號(hào)的強(qiáng)度；當(dāng)輸入信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到一定程度時(shí)，啟動(dòng)壓縮放大線路，使聲輸出幅度降低，滿足了對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行衰減的需要。也就是說(shuō)，AGC 功能可以通過(guò)改變輸入輸出壓縮比例自動(dòng)控制增益的幅度，擴(kuò)大了接收機(jī)的接收范圍，它能夠在輸入信號(hào)幅度變化很大的情況下，使輸出信號(hào)幅度保持恒定或僅在較小范圍內(nèi)變化，不至于因?yàn)檩斎胄盘?hào)太小而無(wú)法正常工作，也不至于因?yàn)檩斎胄盘?hào)太大而使接收機(jī)發(fā)生飽和或堵塞。在電路設(shè)計(jì)中，這種線路被大量的運(yùn)用，從尖端的雷達(dá)技術(shù)到日常的廣播電視系統(tǒng)，自動(dòng)增益控制無(wú)疑很好的解決了各種技術(shù)中存在的信號(hào)強(qiáng)度問(wèn)題。目前，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制的手段有很多，在本文中，主要研究的是如何以放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制的目的，也就是自動(dòng)增益控制放大器。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 2 頁(yè)1 自動(dòng)增益控制1.1 自動(dòng)增益控制電路（AGC）存在的意義接收機(jī)的輸出電平取決于輸入信號(hào)電平以及接收機(jī)的增益。而在實(shí)際接收過(guò)程中，因各種原因會(huì)導(dǎo)致接收到的信號(hào)電平發(fā)生很大波動(dòng)（弱的幾微伏，強(qiáng)的幾百毫伏）。1.如果接收機(jī)增益↓→強(qiáng)信號(hào)能正常接收，而弱信號(hào)將接收不到，造成信號(hào)的丟失。 2.如果接收機(jī)的增益↑→弱信號(hào)能正常接收，而強(qiáng)信號(hào)有可能使接收機(jī)過(guò)載而導(dǎo)致阻塞。 因此，人們期望接收機(jī)的增益隨輸入信號(hào)的強(qiáng)弱而變化，即輸入信號(hào)弱時(shí)，接收機(jī)增益升高；輸入信號(hào)強(qiáng)時(shí)，接收機(jī)增益減小，以補(bǔ)償輸入信號(hào)強(qiáng)弱的影響，達(dá)到減小輸出信號(hào)電平變化的目的。1.2 自動(dòng)增益控制的基本概念接收機(jī)的輸出電平取決于輸入信號(hào)電平和接收機(jī)的增益。由于各種原因，接收機(jī)的輸入信號(hào)變化范圍往往很大，信號(hào)弱時(shí)可以是一微伏或幾十微伏，信號(hào)強(qiáng)時(shí)可達(dá)幾百毫伏，最強(qiáng)信號(hào)和最弱信號(hào)相差可達(dá)幾十分貝。這個(gè)變化范圍稱為接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍。影響接收機(jī)輸入信號(hào)的因素很多，例如：發(fā)射臺(tái)功率的大小、接收機(jī)離發(fā)射臺(tái)距離的遠(yuǎn)近、信號(hào)在傳播過(guò)程中傳播條件的變化(如電離層和對(duì)流層的騷動(dòng)、天氣的變化)、接收機(jī)環(huán)境的變化(如汽車上配備的接收機(jī))，以及人為產(chǎn)生的噪聲對(duì)接收機(jī)的影響等。為了防止強(qiáng)信號(hào)引起的過(guò)載，需要增大接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍，這就要有增益控制電路。能夠使放大電路的增益自動(dòng)地隨信號(hào)強(qiáng)度而調(diào)整的控制電路，簡(jiǎn)稱自動(dòng)增益控制 AGC (Automatic Gain Control)電路，它能夠在輸入信號(hào)幅度變化很大的情況下，使輸出信號(hào)幅度保持恒定或僅在較小范圍內(nèi)變化，不至于因?yàn)檩斎胄盘?hào)太小而無(wú)法正常工作，也不至于因?yàn)檩斎胄盘?hào)太大而使接收機(jī)發(fā)生飽和或堵塞。常用來(lái)使系統(tǒng)的輸出電平保持在一定范圍之內(nèi)，因而也可以稱為自動(dòng)電平控制。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 3 頁(yè)當(dāng)前，該電路已廣泛用于各種接收機(jī)、錄音機(jī)和信號(hào)采集系統(tǒng)中，另外在光纖通信、微波通信、衛(wèi)星通信等通信系統(tǒng)以及雷達(dá)、廣播電視系統(tǒng)中也得到了廣泛的應(yīng)用。AGC 電路目前概括起來(lái)有模擬 AGC 和數(shù)字 AGC 電路。AGC 環(huán)路可以放在模擬與數(shù)字電路之間，增益控制算法在數(shù)字部分來(lái)實(shí)現(xiàn)，合適的增益設(shè)置反饋給模擬可變?cè)鲆娣糯笃鳎╒GA）?，F(xiàn)在出現(xiàn)的自動(dòng)增益控制方法可以分為以下 3 類：基于電路反饋的自動(dòng)增益控制；基于光路反饋的自動(dòng)增益控制；光路反饋和電路反饋相結(jié)合的自動(dòng)增益控制。本文中要研究的是基于電路反饋的利用放大器實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)增益控制。1.3 自動(dòng)增益控制的原理在工程技術(shù)領(lǐng)域中，隨著自動(dòng)化程度的提高，已廣泛自動(dòng)控制系統(tǒng)。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，通常存在著反饋控制。所謂反饋控制就是利用反饋信號(hào)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制?？刂葡到y(tǒng)一般有三種，閉環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)、開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)一般由給定元件、反饋元件、比較元件、放大元件、執(zhí)行元件及校正元件等單元組成。當(dāng)一個(gè)控制系統(tǒng)的框圖中沒(méi)有反饋回路時(shí)，稱之為開(kāi)環(huán)系統(tǒng)。開(kāi)環(huán)系統(tǒng)較閉環(huán)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，其系統(tǒng)組成中沒(méi)有反饋元件和比較元件。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)可視為反饋量為零的特殊的閉環(huán)控制系統(tǒng)。半閉環(huán)控制系統(tǒng)介于閉環(huán)控制系統(tǒng)和開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)之間。由于在設(shè)計(jì)自動(dòng)增益控制電路時(shí)，需要對(duì)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)進(jìn)行比較，所以要運(yùn)用閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)進(jìn)行反饋控制。自動(dòng)增益控制電路組成框圖如圖 1.1 所示（1）可控增益放大器——用于放大輸入信號(hào) ui，其增益大小取決于控制電壓UC。（2）振幅檢波器、直流放大器和比較器共同構(gòu)成反饋控制器—— 可控增益放大器的輸出交變信號(hào)→振幅檢波器變成直流信號(hào)→經(jīng)直流放大器放大輸出→在比較器中與參考電平 UR 比較產(chǎn)生直流控制電壓 UC→用于控制可控增益放大器的增益。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 4 頁(yè)ui反饋控制器 UC比較器 直流放大器振幅檢波器可控增益放大器AuURuo圖 1.1 自動(dòng)增益控制電路組成框圖工作原理——當(dāng)輸入 ui 幅度增加而使輸出 uo 幅度增加時(shí)→通過(guò)反饋控制器產(chǎn)生的控制電壓UC→就會(huì)使 Au 減??；反之依然。這樣，通過(guò)環(huán)路的反饋控制作用，可使輸入信號(hào) ui 幅度增大或減小時(shí)，輸出信號(hào) uo 幅度基本保持恒定或在一個(gè)很小的范圍內(nèi)變化，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制的目的。自動(dòng)增益控制電路的作用是：當(dāng)輸入信號(hào)電壓變化很大時(shí)，保持接收機(jī)輸出電壓恒定或基本不變。具體地說(shuō)，當(dāng)輸入信號(hào)很弱時(shí)，接收機(jī)的增益大，自動(dòng)增益控制電路不起作用；當(dāng)輸入信號(hào)很強(qiáng)時(shí)，自動(dòng)增益控制電路進(jìn)行控制，使接收機(jī)的增益減小。這樣，當(dāng)接收信號(hào)強(qiáng)度變化時(shí)，接收機(jī)的輸出端的電壓或功率基本不變或保持恒定。因此對(duì) AGC 電路的要求是：在輸入信號(hào)較小時(shí)，AGC 電路不起作用，只有當(dāng)輸入信號(hào)增大到一定程度后，AGC 電路才起控制作用，使增益隨輸入信號(hào)的增大而減少。 為實(shí)現(xiàn)上述要求，必須有一個(gè)能隨外來(lái)信號(hào)強(qiáng)弱而變化的控制電壓或電流信號(hào)，利用這個(gè)信號(hào)對(duì)放大器的增益自動(dòng)進(jìn)行控制。由上述分析可知，調(diào)幅中頻信號(hào)經(jīng)幅度檢波后，在它的輸出中除音頻信號(hào)外，還含有直流分量。直流分量大小與中頻載波的振幅成正比，也即與外來(lái)高頻信號(hào)成正比。因此，可將檢波器輸出的直流分量作為 AGC 控制信號(hào)。AGC 電路工作原理：可以分為增益受控放大電路和控制電壓形成電路。增益受控放大電路位于正向放大通路，其增益隨控制電壓 U0而改變?？刂齐妷盒纬呻娐返? 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 5 頁(yè)基本部件是 AGC 整流器和低通平滑濾波器，有時(shí)也包含門(mén)電路和直流放大器等部件。1.4 自動(dòng)增益控制放大器目前,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制的手段很多,典型的有壓控放大器,也就是本文所要研究的自動(dòng)增益控制放大器。它是通過(guò)調(diào)整放大器一個(gè)控制端的電壓,就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)這個(gè)放大器的增益。因此,我們就可以通過(guò)反饋電路采集輸出端的電壓,通過(guò)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)后(調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的功能就是規(guī)定的調(diào)整策略)加到放大器的控制端.就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制。1.5 本課題的研究?jī)?nèi)容本文設(shè)計(jì)的電路主要是應(yīng)用于視頻放大的前級(jí)電壓放大，因此設(shè)計(jì)的電路需容納的頻帶范圍應(yīng)較寬，以至于使視頻信號(hào)通過(guò)。由于由于信號(hào)的脈沖寬度是 0.3 微秒，重復(fù)頻率 1.875 千赫茲，幅度波動(dòng)范圍是 1.5-3.0 伏，之間，并且電路應(yīng)該實(shí)現(xiàn)增益的閉環(huán)調(diào)節(jié)，通過(guò)此電路可以實(shí)現(xiàn)增益的自動(dòng)調(diào)整，以至于使視頻信號(hào)強(qiáng)時(shí)自動(dòng)減小放大器的倍數(shù)，信號(hào)弱時(shí)自動(dòng)增大放大器的倍數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的自動(dòng)調(diào)節(jié)。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 6 頁(yè)2 自動(dòng)控制增益電路增益的計(jì)算2.1 自動(dòng)控制增益計(jì)算2.1.1 計(jì)算原理自動(dòng)增益控制電路是一種在輸入信號(hào)變化很大的情況下，通過(guò)調(diào)節(jié)可控增益放大器的增益，使輸入信號(hào)幅值基本恒定或僅在小范圍內(nèi)變化的一種電路，其組成方框圖如下： 輸入信號(hào)振幅為 ，輸出信號(hào)振幅為 ,可控放大器增益為 ，即其是控制信號(hào) 的函數(shù)，則有：= ( )2.1.2 比較過(guò)程在 AGC 電路里，比較參量是信號(hào)電平，所以采用電壓比較器。調(diào)整網(wǎng)絡(luò)由電平檢測(cè)器、低通濾波器和直流放大器組成。反饋網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)出信號(hào)振幅電平（平均電平或峰值電平），濾去不需要的較高頻率分量，然后進(jìn)行適當(dāng)放大后與恒定的參考電平 比較，產(chǎn)生一個(gè)誤差信號(hào)?？刂菩盘?hào)發(fā)生器在這里可看作是一個(gè)比例環(huán)節(jié)，增益為 k1 。若 減小而使 減小時(shí)，環(huán)路產(chǎn)生的控制信號(hào) 將使增益 增大，從而使 趨于增大。若增大而使 增大時(shí)，環(huán)路產(chǎn)生的控制信號(hào) 將使 減小，從而使 趨于減小。無(wú)論何種情況，通過(guò)環(huán)路反饋不斷地循環(huán)反饋，都應(yīng)該使輸出信號(hào)振幅保持基本不變或僅在較小范圍內(nèi)變化。2.1.3 濾波器的作用環(huán)路中的低通濾波器是非常重要的。由于發(fā)射機(jī)功率變化，距離遠(yuǎn)近變化，電波傳播衰落等引起信號(hào)強(qiáng)度的變化是比較緩慢的，所以整個(gè)環(huán)路應(yīng)具有低通傳輸特性，這樣才能保證僅對(duì)信號(hào)電平的緩慢變化有控制作用。尤其當(dāng)輸入為調(diào)幅信號(hào)時(shí)，為了使調(diào)幅波的有用幅值變化不會(huì)被自動(dòng)增益控制電路的控制作用所抵消（此現(xiàn)象稱為反調(diào)制），必須恰當(dāng)?shù)倪x擇環(huán)路的頻率響應(yīng)特性，使對(duì)高于某一頻率的調(diào)制信號(hào)的變化無(wú)響應(yīng)，而僅對(duì)低于這一頻率的緩慢變化才有控制作用。這就主要取決于低通濾波器的截止頻率。2.1.4 控制過(guò)程說(shuō)明設(shè)輸出信號(hào)振幅 與控制電壓 的關(guān)系為： yUc 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 7 頁(yè)根據(jù)式 = ( ) 則有：其中又有式中的 是控制信號(hào)為零時(shí)所對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)振幅， 和 是相應(yīng)的輸入信號(hào)振幅和放大器增益， 和 皆為常數(shù)，表示均線性控制。若低通濾波器對(duì)于直流信號(hào)的傳遞函數(shù) ，當(dāng)誤差信號(hào) 時(shí)，有圖（１）可寫(xiě)出 和 、 之間的關(guān)系：當(dāng)輸入信號(hào)振幅 且保持恒定時(shí)，環(huán)路經(jīng)自身調(diào)節(jié)后達(dá)到新的平衡狀態(tài)，這時(shí)的誤差電壓又從以上兩式可知 ，否則與式（５）比較，將有 ，與條件不符合。同時(shí)也說(shuō)明 ，即 AGC 電路是有電平誤差的控制電路。式中 、 和 均為比例系數(shù)。2.2 主要性能指標(biāo)AGC 電路的主要性能指標(biāo)有兩個(gè)：一是動(dòng)態(tài)范圍，二是響應(yīng)時(shí)間。2.2.1 動(dòng)態(tài)范圍AGC 電路是利用電壓誤差信號(hào) 去消除輸入信號(hào)振幅 與理想電壓振幅 之間電壓誤差的自動(dòng)控制電路。所以，當(dāng)電路達(dá)到平衡狀態(tài)后，仍會(huì)有電壓誤差存在，從對(duì) AGC 電路的實(shí)際要求考慮，一方面希望輸出信號(hào)振幅的變化越小越好，即與理 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 8 頁(yè)想電壓振幅 的誤差越小越好；另一方面也希望容許輸入信號(hào)振幅的變化越大越好，也就是說(shuō)，在給定輸出信號(hào)幅值變化范圍內(nèi)，容許輸入信號(hào)振幅的變化越大，則表明 AGC 電路的動(dòng)態(tài)范圍越寬，性能越好。設(shè) 是 AGC 電路限定的輸出信號(hào)振幅最大值與最小值之比（輸出動(dòng)態(tài)范圍），即：為 AGC 電路容許的輸入信號(hào)振幅最大值與最小值之比（輸入動(dòng)態(tài)范圍），即：則有：= = = =上式中， 是輸入信號(hào)振幅最小時(shí)可控增益放大器的增益，顯然，這應(yīng)是它的最大增益。 是輸入信號(hào)振幅最大時(shí)可控增益放大器的增益，顯然，這應(yīng)是它的最小增益。比值 越大，表明 AGC 電路輸入動(dòng)態(tài)范圍越大，而輸出動(dòng)態(tài)范圍越小，則 AGC 性能越佳，這就要求可控增益放大器的增益控制倍數(shù) 盡可能大。也可稱為增益動(dòng)態(tài)范圍，通常用分貝數(shù)表示。2.2.2 響應(yīng)時(shí)間AGC 電路是通過(guò)對(duì)可控增益放大器增益的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出信號(hào)振幅變化的限制，而增益的變化有取決于輸入信號(hào)振幅的變化。所以，要求 AGC 電路的反應(yīng)既要能跟得上輸入信號(hào)振幅的變化速度，又不會(huì)出現(xiàn)反調(diào)制現(xiàn)象，這就是響應(yīng)時(shí)間特性。對(duì) AGC 電路的響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)度的要求取決于輸入信號(hào) 的類型和特點(diǎn)，根據(jù)響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)短分別有慢速 AGC 和快速 AGC 之分。而響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)短的調(diào)節(jié)由環(huán)路帶寬決定， 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 9 頁(yè)主要是低通濾波器的帶寬。低通濾波器帶寬越寬，則響應(yīng)時(shí)間越短，但容易出現(xiàn)反調(diào)制現(xiàn)象。2.3 電路類型根據(jù)輸入信號(hào)的類型、特點(diǎn)以及對(duì)控制的要求，AGC 電路主要有兩種類型。2.3．1 簡(jiǎn)單 AGC 電路在簡(jiǎn)單 AGC 電路里，參考電平 。這樣，無(wú)論輸入信號(hào)振幅 大小如何，AGC 的作用都會(huì)使增益 減小，從而使輸出信號(hào)振幅 減小。其輸出特性如圖（２）所示。簡(jiǎn)單 AGC 電路的優(yōu)點(diǎn)是線路簡(jiǎn)單，在實(shí)用電路里不需要電壓比較器；缺點(diǎn)是對(duì)微弱信號(hào)的接收很不利，因?yàn)檩斎胄盘?hào)振幅很小時(shí)，放大器增益仍會(huì)受到反饋控制而有所減小，從而使接收機(jī)靈敏度降低。所以，簡(jiǎn)單 AGC 電路適用于輸入信號(hào)振幅較大的場(chǎng)合圖（２）簡(jiǎn)單 AGC 電路輸入輸出特性　　　圖（３）延遲 AGC 電路的輸入輸出特性2.3.2 延遲 AGC 電路在延遲 AGC 電路里有一個(gè)起控門(mén)限，即比較器參考電平 。由式（５）可知它對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)振幅即為 ，也就是圖（３）的 。當(dāng)輸入信號(hào) 小于 時(shí)，反饋環(huán)路斷開(kāi)，AGC 不起作用，放大器增益 不變，輸出信號(hào) 與輸入信號(hào) 成線性關(guān)系。當(dāng) 大于 后，反饋環(huán)路接通，AGC 電路開(kāi)始產(chǎn)生誤差信號(hào)，使放大器增益 有所減小，保持輸出信號(hào) 基本恒定或僅有微小變化。當(dāng)輸入信號(hào) 大于 后，AGC 作用消失。可見(jiàn)， 與區(qū)間即為所容許的輸入信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍， 與 區(qū)間即為對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。這種 AGC 電路由于需要延遲到 之后才開(kāi)始起控制作用，故稱為延遲AGC。“延遲”二字不是指時(shí)間上的延遲。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 10 頁(yè)2.4 可控增益放大器控制放大器增益的方法主要有兩種：一種方法是通過(guò)改變放大器本身的某些參數(shù)，如發(fā)射極電流、負(fù)載、電流分配比、恒流源電流、負(fù)反饋大小等等來(lái)控制其增益；另一種方法是插入可控衰減器來(lái)改變整個(gè)放大器的增益。下面介紹兩種常用電路。晶體管增益控制電路晶體管放大器的增益取決于晶體管正向傳輸導(dǎo)納 ，而 又與晶體管工作點(diǎn)有關(guān)，所以，改變發(fā)射極平均電流 就可以使 隨之改變，從而達(dá)到控制放大器增益的目的圖（4）晶體管 特性圖（4）是晶體管 特性曲線，其中實(shí)線是普通晶體管特性，虛線是 AGC管特性。如果把靜態(tài)工作點(diǎn)選在 點(diǎn)，當(dāng) 時(shí)， 隨 增加而下降，稱為反向 AGC；當(dāng) 時(shí)， 隨 增加而下降，稱為正向 AGC。對(duì)于反向 AGC，當(dāng)輸入信號(hào)增強(qiáng)時(shí)，希望增益減小，即 減小，則 應(yīng)該減小，所以 的變化方向與輸入信號(hào)的變化方向正好相反，故稱為反向 AGC。而對(duì)于正向 AGC，當(dāng)輸入信號(hào)增強(qiáng)時(shí)，為使增益減小， 應(yīng)該增大，所以的變化方向輸入信號(hào)的變化方向相同。控制電壓既可以發(fā)射極送入，也可以從基極送入。反向 AGC 的優(yōu)點(diǎn)是工作電流較小，對(duì)晶體管安全工作有利，但工作范圍較窄，而正向 AGC 正好相反。為了克服正向 AGC 工作電流較大的缺點(diǎn)，在制作晶體管時(shí)可以使其 特性的峰值點(diǎn)左移，同時(shí)使右端曲線斜率增大。專供增益控制用的AGC 管大多是正向 AGC 管。這種電路的缺點(diǎn)是，當(dāng)工作電流 變化時(shí)，晶體管輸入輸出電阻、電容也會(huì)發(fā)生變化，因此將影響放大器的幅頻特性、相頻特性和回路 Q 值。但由于電路簡(jiǎn)單，在一些要求不太高的 AGC 電路中仍被廣泛應(yīng)用。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 11 頁(yè)圖 2.1 是簡(jiǎn)單 AGC 電路。 組成低通濾波器，從檢波后的音頻信號(hào)中取出緩變直流分量作為控制信號(hào)直接對(duì)晶體管進(jìn)行增益控制。經(jīng)分析可知，這是反向AGC。調(diào)節(jié)可變電阻 ，可以使低通濾波器的截止頻率低于解調(diào)后音頻信號(hào)的最低頻率，避免出現(xiàn)反調(diào)制。圖 2.2 是集成電路中常用的發(fā)射極負(fù)反饋增益控制電路。 和 組成差分放大器。信號(hào)從 、 的兩個(gè)基極雙端輸入，從兩個(gè)集電極雙端輸出，控制信號(hào) 從管基極注入。兩個(gè)二極管 、 和電阻 、 構(gòu)成發(fā)射極負(fù)反饋，且有， 。二極管 、 導(dǎo)通與否取決于 和 上的壓降。圖 2.1 簡(jiǎn)單 AGC 電路 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 12 頁(yè)圖 2.2 發(fā)射極負(fù)反饋增益控制電路當(dāng)控制電壓 很小時(shí)， 很小，流經(jīng) 和 上的平均電流各為 。如小于二極管導(dǎo)通電壓，則二極管 、 截止，這時(shí)差分放大器增益最小，在滿足深度負(fù)反饋條件時(shí)，雙端輸出增益可寫(xiě)成當(dāng)控制電壓 逐漸增大， 增加，使 大于二極管導(dǎo)通電壓，則 、 導(dǎo)通，導(dǎo)通電阻 將隨著導(dǎo)通電流 的增加而減小。如 取值較大，隨著 的增加，二極管的分流作用越來(lái)越大， 越來(lái)越小，發(fā)射極等效電阻 也越來(lái)越小，負(fù)反饋?zhàn)饔迷絹?lái)越弱，差分放大器增益越來(lái)越大，控 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 13 頁(yè)制過(guò)程為 。這時(shí)的增益表達(dá)式為：可見(jiàn)，利用這種電路進(jìn)行增益控制時(shí)，控制電壓 應(yīng)隨著輸入信號(hào)增大而減小。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 14 頁(yè)3 自動(dòng)增益控制放大器的電路設(shè)計(jì)3.1 電路原理圖圖 3.1 自動(dòng)增益控制電路圖圖 3.1 中，電輸入信號(hào)由 J4 或者是聲音信號(hào)由 MK1 進(jìn)入經(jīng)電容 C12 濾波濾掉直流信號(hào)得到交流信號(hào)后送往運(yùn)放 JP2 的同相輸入端 8 腳，經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器的作用得到一個(gè)輸出信號(hào)，即可達(dá)到一個(gè)自動(dòng)增益控制電路。3.2 電路元器件選擇3.2.1 運(yùn)算放大器人們用的最熟悉和用得最多的音頻處理電路就是普通的運(yùn)算放大器。一般可將運(yùn)放簡(jiǎn)單地視為：具有一個(gè)信號(hào)輸出端口（Out）和同相、反相兩個(gè)高阻抗輸入端的高增益直接耦合電壓放大單元，因此可采用運(yùn)放制作同相、反相及差分放大器。運(yùn)算放大器是用途廣泛的器件，接入適當(dāng)?shù)姆答伨W(wǎng)絡(luò)，可用作精密的交流和直流放大器、有源濾波器、振蕩器及電壓比較器。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 15 頁(yè)運(yùn)放的供電方式一般采用雙電源供電，其輸出可在零電壓兩側(cè)變化，在差動(dòng)輸入電壓為零時(shí)輸出也可置零。當(dāng)然，在需要時(shí)也可采用單電源供電方式。 圖 3.2 運(yùn)算放大器電路符號(hào)如果以電路符號(hào)來(lái)表示運(yùn)算放大器，則如圖 3.2 所示，可表示為三角形。它的兩個(gè)輸入部分分別叫做非倒相輸入(1N＋)和倒相輸入(IN－)。它以極大的放大率將倒相輸入端與非倒相輸人端之間的電壓放大，然后從輸出端(OUT)輸出。在該電路中，運(yùn)算放大器采用 MAX9814。MAX9814 是一款低成本、高性能放大器，具有自動(dòng)增益控制(AGC)和低噪聲信號(hào)偏置。器件具有低噪聲前端放大器、可變?cè)鲆娣糯笃?VGA)、輸出放大器、信號(hào)偏置電壓發(fā)生器和 AGC 控制電路。低噪聲前置放大器具有 12dB 固定增益；VGA 增益根據(jù)輸出電壓和 AGC 門(mén)限在20dB 至 0dB 間自動(dòng)調(diào)節(jié)。輸出放大器提供可選擇的 8dB、18dB 和 28dB 增益。在未壓縮的情況下，放大器的級(jí)聯(lián)增益為 40dB、50dB 或 60dB。輸出放大器增益由一個(gè)三態(tài)數(shù)字輸入編程。AGC 門(mén)限由一個(gè)外部電阻分壓器控制，動(dòng)作/釋放時(shí)間由單個(gè)電容編程。動(dòng)作/釋放時(shí)間比由一個(gè)三態(tài)數(shù)字輸入設(shè)置。AGC 保持時(shí)間固定為 30ms。低噪聲麥克風(fēng)偏置電壓發(fā)生器可為絕大部分駐極體麥克風(fēng)提供偏置。MAX9814 提供節(jié)省空間的 14 引腳 TDFN 封裝。該器件額定工作于-40°C 至+85°C 擴(kuò)展級(jí)溫度范圍。MAX9814 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 3.3 所示，接腳圖如圖 3.4 所示，電路接法如圖3.5（a）、(b)所示： 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 16 頁(yè)圖 3.3 MAX9814 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖MAX9814 的特 性 ：(a). 自動(dòng)增益控制(AGC)(b). 3 種增益設(shè)置(40dB、50dB、60dB) (c). 可編程動(dòng)作時(shí)間(d). 可編程動(dòng)作和釋放時(shí)間比(e). 2.7V 至 5.5V 電源電壓范圍(f). 低輸入噪聲密度 30nV/ (g). 低 THD：0.04% (典型值)(h). 低功耗關(guān)斷模式 (i). 內(nèi)置 2V 低噪聲麥克風(fēng)偏置 (j). 提供節(jié)省空間的 14 引腳 TDFN (3mm x 3mm)封裝(k). -40°C 至+85°C 擴(kuò)展級(jí)溫度范圍 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 17 頁(yè)圖 3.4 MAX9814 的接腳圖 3.5 MAX9814 的電路接法 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 18 頁(yè)3.2.2 可變電阻器阻 值 可 以 調(diào) 整 的 電 阻 器 ， 用 于 需 要 調(diào) 節(jié) 電 路 電 流 或 需 要 改 變 電 路 阻 值 的 場(chǎng)合 。 可 變 電 阻 器 可 以 改 變 信 號(hào) 發(fā) 生 器 的 特 性 ， 使 燈 光 變 暗 ， 啟 動(dòng) 電 動(dòng) 機(jī) 或 控 制 它的 轉(zhuǎn) 速 。 根 據(jù) 用 途 的 不 同 ， 可 變 電 阻 器 的 電 阻 材 料 可 以 是 金 屬 絲 、 金 屬 片 、 碳 膜或 導(dǎo) 電 液 。 對(duì) 于 一 般 大 小 的 電 流 ， 常 用 金 屬 型 的 可 變 電 阻 器 。 在 電 流 很 小 的 情 況下 ， 則 使 用 碳 膜 型 。 當(dāng) 電 流 很 大 時(shí) ， 電 解 型 最 合 用 ； 這 種 可 變 電 阻 器 的 電 極 都 浸在 導(dǎo) 電 液 中 。 電 勢(shì) 計(jì) 是 可 變 電 阻 器 的 特 殊 形 式 ， 它 使 未 知 電 壓 或 未 知 電 勢(shì) 相 平衡 ， 從 而 測(cè) 出 未 知 電 壓 或 未 知 電 勢(shì) 差 的 大 小 。 更 為 常 用 的 電 勢(shì) 器 只 不 過(guò) 是 一 個(gè) 有兩 個(gè) 固 定 接 頭 的 電 阻 器 ， 第 三 個(gè) 接 頭 連 到 一 個(gè) 可 調(diào) 的 電 刷 上 。 電 位 器 的 另 一 個(gè) 用途 是 再 音 響 設(shè) 備 中 用 作 音 響 控 制 ?？?變 電 阻 器 最 大 阻 值 的 讀 取 ：通 常 我 們 看 到 可 變 電 阻 器 上 的 阻 值 標(biāo) 稱 有 w503， w204， w102 等 等 ， 它 們 是什 么 意 思 呢 ？ w503 就 是 說(shuō) 這 個(gè) 可 變 電 阻 器 的 阻 值 范 圍 是 0Ω ~~50KΩ ， 503 是50×10「 3」 Ω ═ 50KΩ ， 符 號(hào) “「 n」 ”內(nèi) 的 值 表 示 n 次 方 。 同 理 w102 就 是1KΩ ， w204 就 是 200KΩ 。在 設(shè) 計(jì) 中 ， 用 到 焊接式可變電阻其外形圖如圖 3.6 所示： 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 19 頁(yè)圖 3.6 焊接式可變電阻的外形圖3.2.3 電解電容電 解 電 容 是 電 容 的 一 種 ， 介 質(zhì) 有 電 解 液 ， 涂 層 有 極 性 ， 分 正 負(fù) ， 不 可 接 錯(cuò) 。電 容 (Electric capacity)， 由 兩 個(gè) 金 屬 極 ， 中 間 夾 有 絕 緣 材 料 （ 介 質(zhì) ） 構(gòu) 成 。其 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) 如 圖 3.7 所 示 ：圖 3.7 電 解 電 容 的 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) 圖電解電容的原理：電 解 電 容 器 通 常 是 由 金 屬 箔 （ 鋁 /鉭 ） 作 為 正 電 極 ， 金 屬 箔 的 絕 緣 氧 化 層（ 氧 化 鋁 /鉭 五 氧 化 物 ） 作 為 電 介 質(zhì) ， 電 解 電 容 器 以 其 正 電 極 的 不 同 分 為 鋁 電解 電 容 器 和 鉭 電 解 電 容 器 。 鋁 電 解 電 容 器 的 負(fù) 電 極 由 浸 過(guò) 電 解 質(zhì) 液 （ 液 態(tài) 電 解 質(zhì) ）的 薄 紙 /薄 膜 或 電 解 質(zhì) 聚 合 物 構(gòu) 成 ； 鉭 電 解 電 容 器 的 負(fù) 電 極 通 常 采 用 二 氧 化 錳 。由 于 均 以 電 解 質(zhì) 作 為 負(fù) 電 極 （ 注 意 和 電 介 質(zhì) 區(qū) 分 ） ， 電 解 電 容 器 因 而 得 名 。電 解 電 容 的 特 點(diǎn) :電 解 電 容 器 特 點(diǎn) 一 ： 單 位 體 積 的 電 容 量 非 常 大 ， 比 其 它 種 類 的 電 容 大 幾 十到 數(shù) 百 倍 。 電 解 電 容 器 特 點(diǎn) 二 ： 額 定 的 容 量 可 以 做 到 非 常 大 ， 可 以 輕 易 做 到 幾 萬(wàn) 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 20 頁(yè)μ f 甚 至 幾 f（ 但 不 能 和 雙 電 層 電 容 比 ） 。 電 解 電 容 器 特 點(diǎn) 三 ： 價(jià) 格 比 其 它 種 類 具 有 壓 倒 性 優(yōu) 勢(shì) ， 因 為 電 解 電 容 的 組成 材 料 都 是 普 通 的 工 業(yè) 材 料 ， 比 如 鋁 等 等 。 制 造 電 解 電 容 的 設(shè) 備 也 都 是 普 通 的 工業(yè) 設(shè) 備 ， 可 以 大 規(guī) 模 生 產(chǎn) ， 成 本 相 對(duì) 比 較 低 。4 輸出信號(hào)波形圖 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 21 頁(yè)4.1 主放大器基本原理主放大器用來(lái)將“前中”輸出的全部中頻回波信號(hào)進(jìn)行足夠的放大，再經(jīng)檢波、視放后，送到距離顯示器和環(huán)視顯示器以供觀察和測(cè)距；經(jīng)中放選通級(jí)選擇的中頻回波信號(hào)，也經(jīng)檢波、視放后送到天線控制系統(tǒng)，以保證天線對(duì)選定的目標(biāo)進(jìn)行角度自動(dòng)跟蹤。4.1.1 組成901 組合由公共中放（四級(jí)） 、跟蹤支路、距離支路（兩支路均包括兩級(jí)中放、一級(jí)檢波、兩級(jí)視放，不同的是跟蹤支路中放第一級(jí)是選通級(jí)）和增益控制電路組成。4.1.2 簡(jiǎn)要工作過(guò)程“前中”輸出的中頻信號(hào)，經(jīng)四級(jí)公共柵極調(diào)諧放大器（G1234）放大后分兩路輸出，一路送到距離支路再經(jīng)兩級(jí)中放(G11、G12)，一級(jí)檢波（G13）,輸出正視頻脈沖，再經(jīng)兩級(jí)視放（G14、G15）送到 902 組合，經(jīng)波段轉(zhuǎn)換繼電器 J2-8 送到兩波段公用視放（G2-18）,最后輸出負(fù)視頻脈沖，送到距離顯示器（903 組合）和環(huán)視顯示器（911 組合） ；另一路送到跟蹤支路，經(jīng)中放選通級(jí)（G6）選出所需的回波并加以放大，再經(jīng)一級(jí)中放（G8） ，一級(jí)檢波（G7）輸出負(fù)視頻脈沖，再經(jīng)兩級(jí)視放（G8、G9）后又分兩路，一路送到天線控制系統(tǒng)的自動(dòng)跟蹤（906）組合，以保證天線對(duì)選定目標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)跟蹤；另一路送到增益控制 G3、G4 兩級(jí)。4.1.3 晶體電流濾波電路“1、2 波段”晶體電流濾波電路相同，均由濾波器 LB1、LB2 組成。它的作用是取直流分量作為晶體電流指示。在 907 和 928 組合中也有晶體電流濾波器，作用相同。4.1.4、燈絲電源濾波電路“1、2 波段”燈絲電源濾波電路相同，均由 L6、7、8、9 和 C4、9、13、18組成。它的作用是保證各電子管燈絲電流的穩(wěn)定，從而使放大器工作穩(wěn)定。4.2 主放大器（901、902 組合）901、902 組合分別為“1、2 波段”主放大器組合。它們均裝在主控臺(tái)左后方。兩組合在結(jié)構(gòu)和原理上基本相同，現(xiàn)以“1 波段”為例進(jìn)行討論。4.2.1 用途在放大器用來(lái)將“前中”輸出的全部中頻回波信號(hào)進(jìn)行足夠的放大，再經(jīng)檢波、 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 22 頁(yè)視放后送到距離顯示器以供觀察和測(cè)距；經(jīng)中放選通級(jí)選擇的中頻回波信號(hào)，也經(jīng)檢波、視放后送到天線控制系統(tǒng)，以保證天線對(duì)選定的目標(biāo)進(jìn)行角度自動(dòng)跟蹤。4.2.2 組成901 組合由公共中放（四級(jí)） 、跟蹤支路、距離支路（兩支路均包括兩級(jí)中放、一級(jí)檢波、兩級(jí)視放，不同的是跟蹤支路中放第一級(jí)是選通級(jí)）和增益控制電路組成。4.2.3 簡(jiǎn)要工作過(guò)程“前中”輸出的中頻信號(hào)，經(jīng)四級(jí)公共柵極調(diào)諧放大器（G1、2、3、4）放大后分兩路輸出，一路送到距離支路再經(jīng)兩級(jí)中放（G11、12） ，一級(jí)檢波（G18）,輸出正視頻脈沖，再經(jīng)兩級(jí)視放（G14、15）送到 902 組合，經(jīng)波段轉(zhuǎn)換繼電器 J2-8 送到兩波段公用視放（G2-18）,再輸出負(fù)視頻脈沖，送到距離顯示器（903 組合）和環(huán)視顯示器（911 組合） ；另一路送到視頻支路，經(jīng)中放選通級(jí)（G5）選出所需的回波并加以放大，再經(jīng)一級(jí)中放（G6） ，一級(jí)檢波（G7）輸出負(fù)視頻脈沖，再經(jīng)兩級(jí)視放（G8、G9）后又分兩路，一路送到天線控制系統(tǒng)的自動(dòng)跟蹤（906）組合，以保證天線對(duì)選定目標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)跟蹤；另一路送到增益控制電路，以產(chǎn)生自動(dòng)增益控制電壓，送到本組合公共中放前兩級(jí)（G1、G2）和“前中”后三級(jí)（G4-2、3、4）柵極，以控制整個(gè)“1 波段”接收機(jī)的增益。4.2.4 主要電路的工作原理為了深入了解主放大器的情況，下面我們?cè)賮?lái)對(duì)主要電路作進(jìn)一步的討論。(1) 主中頻放大器主中頻放大器用來(lái)放大中頻脈沖信號(hào)，擔(dān)負(fù)著接收機(jī)的主要放大任務(wù)，由 901組合電路原理圖可看出，主中放各級(jí)除選通級(jí)外均為典型的柵極單調(diào)諧放大器。柵極單調(diào)諧中頻放大器均由高頻五極管 6J4P 裝成，其電路如圖 4-26 所示，諧振回路由本級(jí)輸出電容和接在下一級(jí)柵極的電感 L 以及下級(jí)輸入電容、接線分布電容等組成。調(diào)整電感 L 的銅芯可改變槽路的諧振頻率，使之與 30MHz 諧振，以取得最佳放大。Ra 是為滿足帶寬要求而加的負(fù)載電阻，Ra 越小，頻帶越寬增益越小。此數(shù)值應(yīng)適當(dāng)選擇。不能過(guò)大或過(guò)小。RkCk 為陰極自給偏壓電路，適當(dāng)選取其數(shù)值，可得到合適的工作點(diǎn)。RbCb 為去耦電路，它對(duì)直流電源來(lái)說(shuō)是 L 式濾波，對(duì)本級(jí)來(lái)說(shuō)是去耦，即本級(jí)信號(hào)被 Cb 短路到地，殘余部分降在 Rb 上，防止通過(guò)直流電源耦合到其他級(jí)干擾其 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 23 頁(yè)工作。Ca 對(duì) 30MHz 信號(hào)相對(duì)于短路，這里起隔直流作用。跟蹤支路中放第一級(jí)(G5)為選通級(jí)，用來(lái)選擇所需之目標(biāo)回波中頻信號(hào)，以保證天線跟蹤選定之目標(biāo)。選通級(jí)電路由 6J4P 五極管裝成。陽(yáng)極與柵極的接法與一般電路相同，陰極也基本相同，簾柵極也基本相同，簾柵極通過(guò)開(kāi)關(guān) K1 和繼電器 J2 常閉接點(diǎn)接到分壓器上，由—105 伏直流電源分得約—10 伏電壓，所以平時(shí)該管截止，中頻信號(hào)不能通過(guò)。當(dāng)距離顯示器上電瞄準(zhǔn)線對(duì)準(zhǔn)了選定目標(biāo)回波時(shí)，903 組合送來(lái)的寬度 0.3微秒、幅度+140 伏窄波門(mén)脈沖通過(guò)開(kāi)關(guān) K1 和繼電器 J2 常閉接點(diǎn)加到簾柵極，使管子導(dǎo)電，此時(shí)被選定的目標(biāo)回波中頻信號(hào)加到柵極，因此能夠通過(guò)并被放大，但寬度變?yōu)?0.3 微秒。開(kāi)關(guān) K1 的“+120V”檔是為調(diào)試而設(shè)的。平時(shí)處于“波門(mén)”位置，只有調(diào)試時(shí)才處于“+120V”位置。Ⅲ狀態(tài)時(shí)，J2 動(dòng)作，選通級(jí)全開(kāi)放。G5 陰極上除接有自給偏壓外，還有+120 伏電源經(jīng) R10 和 W1 分得一定電壓作為陰極偏壓。W1 改變時(shí)，即改變了跟蹤支路的增益，從而改變了天線自動(dòng)跟蹤的靈敏度，所以 W1 叫“自動(dòng)跟蹤靈敏度”調(diào)整。因跟蹤支路和距離支路第一級(jí)柵極是并聯(lián)的，而跟蹤支路選通級(jí)導(dǎo)通時(shí)。輸入阻抗較平時(shí)改變很大，為減小對(duì)距離支路增益的影響，在 G5 柵極串入電阻 R16.(2) 檢波器檢波器用來(lái)把中頻信號(hào)的包絡(luò)取出來(lái)，輸出視頻信號(hào)?！? 波段”跟蹤支路檢波器電路由 6H6P 型雙二極管 G7 左半管裝成。C24 、C37 為檢波負(fù)載。輸入端的中頻信號(hào)加到 L7 與分布電容組成的槽路兩端，通過(guò) R51 加到 G7 兩極，因正半周 G7 不導(dǎo)電，所以中頻信號(hào)通過(guò) G7 后被整流，變?yōu)榘氩}沖，經(jīng)電容濾波變?yōu)閷?shí)線所示波形，再經(jīng)電感濾波而得到頂部平穩(wěn)的視頻脈沖輸出。插孔 CK4 用來(lái)測(cè)量檢波電流。R28、C25 供測(cè)量用，平時(shí)被電話插孔 CK4 短路，測(cè)量時(shí)，電話插頭插入后接入電路。R28、C25 可防止插頭插入或拔出時(shí)中斷檢波電路以及起到濾波作用。當(dāng)距離上瞄準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)，此電流約為幾個(gè)微安，當(dāng)選通級(jí)簾柵極接+120 伏且回波又較多時(shí)，電流可達(dá)十?dāng)?shù)毫安。距離支路檢波器由 G13（6H6P）右半管裝成，其電路及原理與跟蹤支路相似。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 24 頁(yè)因中頻信號(hào)加到 G13 陽(yáng)極，所以輸出正視頻脈沖。(3) 視頻放大器視頻放大器用來(lái)放大視頻脈沖信號(hào)。由于視頻脈沖寬度很窄（0.3、0.5 或 1.2微秒） ，所以包含的頻率成分很多。只有將這些不同頻率成分給以同等放大，才能使信號(hào)不失真。這就要求視放有足夠的帶寬。增益和帶寬是矛盾的，這一矛盾必須解決。1) 跟蹤支路視放該支路視放有兩極，電路見(jiàn) 901 組合電原理圖。第一級(jí)（G8）用 6J4P 型五極管（接成三極管）裝成阻容耦合電壓放大器。第二級(jí)為輸出級(jí)，要求功率增益大，因而用功率五極管 6P9P 裝成阻容耦合功率放大器。兩級(jí)都有陰極自給偏壓。陽(yáng)極電源由 941 組合+300 伏整流器供給，第一級(jí)有去耦電路 R32、C27。為解決增益和帶寬的矛盾，采取了下列措施：首先第一級(jí)將五極管接成三極管，因而內(nèi)阻減小可增加帶寬。其次第二級(jí)陽(yáng)極負(fù)載電阻 R35 阻值較小，以增加帶寬。最后兩級(jí)陽(yáng)極都有高頻補(bǔ)償電路（L9、L10） ，以增加高頻端的帶寬。因陽(yáng)極電路有本級(jí)輸出電容、次級(jí)輸入電容和接線分布電容并聯(lián)在負(fù)載電阻兩端，這些電容數(shù)值較小，對(duì)矩形脈沖的低、中頻成分呈現(xiàn)容抗較大，近似開(kāi)路，影響不大。但對(duì)矩形脈沖的高頻成分呈現(xiàn)容抗不大，旁路作用明顯，相當(dāng)于負(fù)載電阻變小，使增益降低，引起波形失真。陽(yáng)極串入電感后，對(duì)低、中頻諧波成分呈現(xiàn)感抗小，近似短路，不起作用，但對(duì)高頻諧波成分，它和上述電容組成諧振回路，阻抗很大，提高了高頻增益，避免了高頻失真。2) 距離支路視放距離支路視放共三級(jí)，本組合兩級(jí)（G14、16） 、902 組合一級(jí)（G2-18）(此級(jí)“1、2 波段”公用)。其電路見(jiàn)組合電原理圖。前兩級(jí)用 6J4P 五極管（接成三極管）裝成阻容耦合電壓放大器。末級(jí)用 6P3P 極射四極管裝成阻容耦合功率放大器。前兩級(jí)陽(yáng)極電源由 941 組合+300 伏電子穩(wěn)壓器供給，有去耦電路。末級(jí)陽(yáng)極電源由 942組合+300 伏整流器供給。距離支路視放與跟蹤支路視放的相同點(diǎn)是：陽(yáng)極負(fù)載電阻較小，以增加帶寬，第二級(jí)陽(yáng)極接有高額補(bǔ)償電感 L14。不同點(diǎn)是本支路視放均無(wú)陰極自給偏壓。首、末兩級(jí)（G14、G2-18）因輸入正脈沖，為防止產(chǎn)生柵流，柵極由—105 伏分壓取得 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 25 頁(yè)負(fù)偏壓。第二級(jí)（G15）因輸入負(fù)脈沖，故未接負(fù)柵偏壓，這一級(jí)除陽(yáng)極有高額補(bǔ)償外，陰極也有高額補(bǔ)償。由于 C52 容量小，對(duì)視頻脈沖的低頻成分呈現(xiàn)容抗大，相當(dāng)于開(kāi)路，所以 G15 的輸入信號(hào)是整個(gè)輸入信號(hào)在 R64、R65 上分壓后的一部分，因而輸出幅度較小。但對(duì)視頻脈沖的高頻成分，C52 很小，相當(dāng)于短路，整個(gè)輸入信號(hào)全部加到 G15 柵極，因而輸出幅度較大，從而使高頻成分得到補(bǔ)償，減小波形失真。(4) 增益控制電路增益控制電路可用“手控”或“自動(dòng)”方式調(diào)整和控制接收機(jī)的增益。它由6N6P 雙三極管（G10）裝成。左半管接成自動(dòng)增益檢波器，右半管接成增益控制直流放大器。在天線進(jìn)行自動(dòng)跟蹤時(shí)，采用自動(dòng)增益控制。在其它工作方式時(shí)，采用手控增益，手控增益和自動(dòng)增益轉(zhuǎn)換由“腳踏開(kāi)關(guān)”和 912 組合的“工作——指揮儀控制”開(kāi)關(guān)控制繼電器 J1-1 來(lái)實(shí)現(xiàn)。1)手控增益[1]作用手控增益電路用來(lái)在天線非自動(dòng)工作方式時(shí)，通過(guò)調(diào)整 901 和 904 組合面板上的“增益”旋鈕來(lái)改變接收機(jī)的增益，以便在顯示器上獲得良好的觀察條件。例如受到強(qiáng)干擾或目標(biāo)在近距離的物中時(shí)，可適當(dāng)壓低增益，以利于從干擾或地物中識(shí)別目標(biāo)。在一般情況下，應(yīng)將二增益旋鈕順時(shí)針轉(zhuǎn)到頭，使接收機(jī)增益最大，便于遠(yuǎn)距離發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。[2] 工作手控增益情況下，繼電器 J1 不工作，常閉接點(diǎn) 1、2 接通。此時(shí)，自動(dòng)增益檢波器（G10 左半管）輸出開(kāi)路。增益控制放大器（G10 右半管）柵極被接至“增益”電位器 W1-3 的滑臂上。增益控制放大器是一級(jí)陰隨器，陽(yáng)極接+120 伏電源，陰極經(jīng)電阻 R43 接至—105 伏電源上，因此該級(jí)陽(yáng)、陰極間電壓實(shí)際是 225 伏。陽(yáng)流流過(guò)陰極負(fù)載 R43產(chǎn)生上正下負(fù)的壓降，使陰極電位提高，其極性與—105 伏相反。這樣，從陰極輸出（對(duì)地）的增益控制電壓，就是這兩電壓之差。此電壓加至前中后三級(jí)和主中前兩級(jí)的柵極。由電位器 W1-2、W4-3、W1-3 和 W1-42 組成的分壓器接在—105 伏電源上。由 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 26 頁(yè)于 C10 右半管柵極經(jīng) J1 常閉接點(diǎn)接在 W1-3 的滑臂上，所以調(diào)整 W1-2、W4-8、W1-3中的任一個(gè)電位器，都能改變 G10 右半管柵極電位，從而使增益控制放大器陰極輸出的增益控制電壓發(fā)生變化。電位器 W1-3 和 W4-8 為手控增益旋鈕，分別裝在 901 和 904 組合面板上。它們的作用都是用來(lái)控制接收機(jī)的增益，分裝的目的是為了操作的方便。為了避免中放產(chǎn)生柵流而使被放大的信號(hào)波形失真，要求輸出的增益控制電壓不能為正，為此需進(jìn)行“零偏壓裝定” ?！傲闫珘貉b定”的原理和方法如下：將 901 和 904 組合的“增益”旋鈕右旋到頭，使增益最大，即 W1-3 滑臂位于最左端，W4-8 滑臂位于最右端（將 W4-8 短路） ，裝定 W1-2 使直流發(fā)大器柵極取得約—105 伏電源電壓，使陰極輸出的增益控制電壓為零伏。這樣就保證了在增益最大時(shí)，輸出的增益控制電壓為零伏。受控級(jí)不產(chǎn)生柵流。W1-2 的調(diào)整軸裝在組合面板上，標(biāo)有“自動(dòng)增益調(diào)整”字樣。2)自動(dòng)增益[1]作用當(dāng)天線對(duì)目標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)跟蹤時(shí)，由于目標(biāo)距離、航向的變化，將使接收機(jī)輸出的視頻脈沖回波的幅度發(fā)生變化，平均電壓也隨著發(fā)生變化。例如當(dāng)目標(biāo)臨近時(shí)，該目標(biāo)的視頻回波信號(hào)不斷增大，平均電壓也不斷增大，這樣跟蹤支路輸出的視頻回波信號(hào)，一方面因目標(biāo)偏離電軸，幅度受 24 周/秒調(diào)制（24 周/秒包絡(luò)即誤差信號(hào)，是天線自動(dòng)跟蹤的基礎(chǔ)） 。另一方面，其幅度還隨著目標(biāo)距離和航向的變化而變化，使 24 周/秒包絡(luò)的幅度不但與目標(biāo)在角度上的偏差有關(guān)，還和距離、航向有關(guān)（如距離近時(shí)，24 周/秒包絡(luò)幅度大） 。這種距離和航向的變化引起誤差信號(hào)的額外變化，將干擾天線的自動(dòng)跟蹤。設(shè)置自動(dòng)增益控制電路即為了解決這一矛盾。當(dāng)被跟蹤目標(biāo)的距離、航向變化而使視頻信號(hào)的平均值變化時(shí)，本電路能自動(dòng)的改變送到前中后三級(jí)和主中前二級(jí)柵極負(fù)電壓，距離遠(yuǎn)時(shí)回波小，輸出的負(fù)電壓小，增益大；當(dāng)目標(biāo)距離雷達(dá)近時(shí)，回波幅度增大，輸出負(fù)電壓也大，使增益減小。這樣就可使跟蹤支路輸出的視頻信號(hào)的平均值不變，視頻信號(hào)的 24 周/秒包絡(luò)（誤差信號(hào)）的大小只與目標(biāo)偏離天線電軸的角度大小有關(guān)，而與目標(biāo)距離、航向無(wú)關(guān)。同時(shí)，由于自動(dòng)增益的作用，接收機(jī)不致飽和，這就防止了 24 周/秒誤差信號(hào)與被限制掉的可能。[2]工作原理 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 27 頁(yè)天線在自動(dòng)跟蹤工作方式時(shí)，繼電器 J1 工作，常開(kāi)接點(diǎn) 1、3 接通。增益控制放大器（G10 右半管）柵極接至自動(dòng)增益檢波器（G10 左半管）的輸出端。檢波管陰極經(jīng)分壓器 R39、R38 從+120 伏電源取得約+30 伏電壓，使該管陰極比陽(yáng)極高 32 伏（零偏壓裝定時(shí)使陽(yáng)極為—2 伏） 。當(dāng)跟蹤支路送來(lái)的視頻信號(hào)幅度小于 32 伏(絕對(duì)值)時(shí)，檢波管不導(dǎo)電，無(wú)輸出。G10 右半管柵極經(jīng) J1 常開(kāi)接點(diǎn)從“零偏壓裝定”電位器 W2 上取得—2 伏電壓，使其陰極輸出為零伏，相當(dāng)于手控時(shí)的最大增益。這是接收遠(yuǎn)距離及弱小回波所需要的。當(dāng)目標(biāo)距離越來(lái)越近時(shí)，回波幅度增大。當(dāng)跟蹤支路送來(lái)的視頻信號(hào)幅度大于32 伏時(shí)，檢波管導(dǎo)電，C36 充電，因二極管內(nèi)阻很小，充電時(shí)間常數(shù)小。充電較快。于是在脈沖區(qū)間，C36 兩端形成下正上負(fù)的電壓，在脈沖間隙時(shí)間，檢波管截止，C36 經(jīng) W2、R41、R40 放電，由于放電時(shí)間常數(shù)大，C36 上電荷放掉很少，電壓幾乎保持不變。由于 C36 充電快，放電慢，通過(guò)反復(fù)的充放電過(guò)程，就把寬度 0.3 微秒、重復(fù)頻率 1、875KHz 視頻脈沖 24 周/秒調(diào)幅包絡(luò)“檢”出來(lái)了。這個(gè)電壓包含視頻信號(hào)平均電壓和 24 周/秒交流信號(hào)兩部分。如果將檢波器輸出端（R41、W2 兩端）的電壓（其波形同 C36 上電壓，但幅度小些）直接加到 G10 右半管柵極，則經(jīng)放大后，從陰極輸出的增益控制電壓中的 24周/秒交流成分將抵消回波幅度的 24 周/秒變化。經(jīng)增益控制后，跟蹤支路輸出的視頻信號(hào)將無(wú) 24 周/秒幅度變化，天線就不能進(jìn)行自動(dòng)跟蹤了。為了保留 24 周/秒包絡(luò)信號(hào)，本電路輸出的增益控制電壓中，不應(yīng)包含 24 周/秒交流成分。為此，在檢波器輸出端并聯(lián)上濾波電容 C38，C38 容量很大（1 微法）對(duì) 24 周/秒交流信號(hào)相當(dāng)于短路，24 周/秒信號(hào)就降在 R40 上，而不加到 C10 右半管柵極。經(jīng) C38 濾波后加到 G10 右半管柵極的電壓波形。將這樣一個(gè)與目標(biāo)回波幅度平均值成正比的負(fù)電壓，加到前中后三級(jí)（“2 波段”只加到后 2 級(jí)）和主中前兩級(jí)，就使接收機(jī)增益得到調(diào)節(jié)?；夭ㄐr(shí)增益大，回波大時(shí)增益小。經(jīng)過(guò)這種以變應(yīng)變的作用后，結(jié)果使跟蹤支路輸出的視頻信號(hào)平均值保持不變，從而使 24 周/秒包絡(luò)信號(hào)的幅度只和目標(biāo)的偏差有關(guān)，消除了目標(biāo)距離遠(yuǎn)近及航向變化對(duì)天線自動(dòng)跟蹤的不良影響。因?yàn)V波電容 C38 較大，本電路只能對(duì)慢速變化的信號(hào)起控制作用。一般目標(biāo)距離、航向變化而引起的視頻信號(hào)平均值的變化是非常緩慢的，所以可得到較好的自動(dòng)增益控制，但對(duì)目標(biāo)有效反射面積變化所引起的回波幅度的快速變化，本電路則不能起到增益控制作用。這個(gè)任務(wù)由天線控制系統(tǒng) 906 組合中的自動(dòng)增益控制作用。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 28 頁(yè)這個(gè)任務(wù)由天線控制系統(tǒng) 906 組合中的自動(dòng)增益控制電路來(lái)完成。它能對(duì)這種快速變化起自動(dòng)增益控制控制作用，而對(duì)變化更快的 24 周/秒或 37.5 周/秒誤差信號(hào)則仍能保留下來(lái)。因此接收機(jī)中的增益控制電路稱為“惰性自動(dòng)增益控制電路” 。4.3 自動(dòng)頻率控制電路（907、928 組合）4.3.1 用途自動(dòng)頻率控制電路用來(lái)改變本地振蕩器的頻率，以保證發(fā)射機(jī)和本地振蕩器頻率之差始終是額定中頻，以使接收機(jī)正常工作。接收機(jī)各中放槽路都固定調(diào)諧在 30MHz，當(dāng)磁控管和本證頻率之差正好是 30MHz時(shí)，回波信號(hào)得到最有效的放大。然而雷達(dá)在工作過(guò)程中，由于溫度、濕度、電源和負(fù)載等的變化，會(huì)使磁控管和本振頻率發(fā)生變化，使其差頻偏離 30MHz，回波信號(hào)不能被有效地放大，這樣，差頻的變化在接收機(jī)中轉(zhuǎn)化為信號(hào)幅度的變化，這將直接影響到天線控制系統(tǒng)的跟蹤性能。甚至差頻超出中放帶寬之外，接收機(jī)便不能正常工作。為保證磁控管和本振頻率變化時(shí)，讓差頻始終保持在 30MHz,使接收機(jī)具有最佳的性能，采用了自動(dòng)頻率控制電路。例如當(dāng)發(fā)射頻率升高時(shí)，自頻控電路就會(huì)使本振頻率相應(yīng)的升高，反之，則相應(yīng)下降，從而使差頻穩(wěn)定在 30MHz。4.3.2 組成自動(dòng)頻率控制電路由截止衰減器（“2 波段”還有吸收衰減器） 、自頻控混頻器、中頻放大器、鑒頻器、視放、鉗位器和幻象器等組成。除衰減器和混頻器位于高頻裝置外，其余均在自動(dòng)頻率控制組合。 “1 波段”裝在 907 組合， “2 波段”裝在 928組合。4.3.3 簡(jiǎn)要工作過(guò)程由截止衰減器從主波導(dǎo)中取出一部分發(fā)射能量，與本振輸出的高頻等副信號(hào)在自頻控混頻器混頻后，得到差頻信號(hào)。該信號(hào)被送到 907 組合，先經(jīng)兩級(jí)公共中放放大，然后分兩路，每路各經(jīng)一級(jí)中放送至鑒頻器。鑒頻器對(duì)差頻信號(hào)進(jìn)行頻率鑒別，當(dāng)“察覺(jué)”其對(duì) 30MHz 有偏差時(shí)，就將頻率偏差變成極性和幅度不同的視頻脈沖。4.4 波形圖 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 29 頁(yè)4.1 電路4.2 輸入端中頻信號(hào) 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 30 頁(yè)4.3 整流信號(hào)4.4 視頻信號(hào) 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 31 頁(yè)結(jié) 論在通信系統(tǒng)和電子設(shè)備中 , 為了提高技術(shù)性能 , 或者實(shí)現(xiàn)某些特殊的高指標(biāo)要求 , 廣泛的采用自動(dòng)增益控制電路。在本文中詳細(xì)介紹了自動(dòng)增益控制的概念及原理，對(duì)自動(dòng)增益控制放大器的原理也進(jìn)行了討論及分析。確定了實(shí)現(xiàn)增益控制功能的放大器增益范圍，并且設(shè)計(jì)出具體的電路，對(duì)各部分電路的工作原理也進(jìn)行了詳細(xì)介紹。在文章的最后，列出了具體實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析結(jié)果，對(duì)存在的問(wèn)題也有了一定的認(rèn)識(shí)。隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)增益控制的研究也在不斷的進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制的方法也在不斷的完善，改進(jìn)目前在性能方面的一些不足，得到更大的提高。畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程即將結(jié)束， 它讓我真正體驗(yàn)到“紙上得來(lái)終覺(jué)淺，欲知此事需躬行”的道理。讓我真正體驗(yàn)了鄧小平爺爺所說(shuō)“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)” 。 讓我真正體會(huì)“我聽(tīng)到的我會(huì)忘掉，我看到的我能記住，我做過(guò)的才真正明白” 。每次學(xué)習(xí)結(jié)束后，都根據(jù)自己的情況去感悟，去反思，我實(shí)習(xí)的學(xué)得了什么呢？雖然在設(shè)計(jì)中我不是完全懂，但我學(xué)會(huì)思考，學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)。老師們耐心地一一給我講解原理，分析電路原理圖，讓我 “知其然，而知其所以然” ，讓我學(xué)會(huì)從理論聯(lián)系到實(shí)際。還有同學(xué)的幫助、鼓勵(lì)和提醒讓我受益匪淺。從得出電路，到理解原理，以及畫(huà) PCB 圖和最后制成電路板，對(duì)于我來(lái)說(shuō)，每一個(gè)步驟都是那么困難，有時(shí)候花了一整天時(shí)間也沒(méi)有完成一個(gè)小小的步驟??！但是，我都不會(huì)灰心。我會(huì)找到自己的錯(cuò)誤在哪里，分析應(yīng)該如何去完成，進(jìn)而攻克它。這次設(shè)計(jì)讓我明白了有時(shí)想是沒(méi)有用處的，還必須去考察，去學(xué)習(xí)，去實(shí)踐考察，只有這樣才能有實(shí)質(zhì)的進(jìn)步，還有要和同學(xué)共同討論，解決各種困難，在困難中你能了解更多的非課本的知識(shí)，還能再找錯(cuò)誤的同時(shí)鍛煉你的觀察力，更多的則需要我們每個(gè)人在設(shè)計(jì)結(jié)束后根據(jù)自己的情況去感悟，去反思，勤時(shí)自勉，有所收獲，并將這種感悟運(yùn)用到我們生活和學(xué)習(xí)中去，學(xué)以致用。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 32 頁(yè)致 謝時(shí)光如梭，歲月飛逝，眨眼間大學(xué)四年就要結(jié)束了，在這看似很長(zhǎng)的四年里，因?yàn)橛芯磹?ài)的老師、親