高线性度高速AGC电路分析与设计

发布时间：2017-09-11 09:48

  本文关键词：高线性度高速AGC电路分析与设计

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【摘要】：随着现代社会的不断进步,卫星导航在各个领域中的应用越来越广。北斗导航系统是我国独立自主研发的全球定位和通信导航系统,应用前景一片广阔。接收机作为导航系统的一个重要组成部分,面对地面复杂的作业环境,用于信号强度稳定的自动增益控制(AGC)就显得尤其重要。自动增益控制电路,通过检测信号的大小,调整放大器增益的大小。根据检测信号的不同,一般分为反馈式和前馈式两种结构。前馈式AGC电路,检测VGA电路输入信号幅度大小,调整VGA增益大小;反馈式AGC电路,检测VGA电路输出信号幅度大小,调整VGA增益大小。由于反馈式AGC电路能够提供更高的线性度,它的应用更加广泛。但是前馈式AGC电路能够应用在更宽的带宽内,而且稳定时间更短。针对北斗地面接收机的系统应用,本文设计了一款高线性度高速中频自动增益控制电路。电路包括增益可变放大器(VGA)、接收信号强度检测器(RSSI)等模块,实现中频信号的增益自动控制。这款AGC可以应用在中频滤波器前,减小滤波器的设计难度。也可以应用在模数转换器前,减小误码率。本文提出的自动增益控制电路,采用“软开关”技术实现源极衰减电阻,得到高线性度VGA;采用RSSI检测输入信号强度,通过前馈模式与VGA结合,满足高速要求。RSSI电路检测输入信号幅度大小,产生一个控制信号,经过低通滤波器滤波后,控制VGA,调节VGA增益大小。由于前馈结构不构成反馈环路,使得AGC电路没有稳定性问题,且稳定时间更短,应用带宽更宽。本文采用TSMC 180nm CMOS工艺完成了电路的原理图和版图的设计与验证。电路采用1.8V供电,后防真显示:VGA增益范围为7dB-52dB,输出1dB压缩点可达5dBm。电路工作的中频为16MHz,稳定时间恒定1.5μs,消耗电流约为5.5mA。可以满足中频电路对于信号幅度稳定性的要求。本文提出的前馈式AGC电路,虽然能够快速响应信号的幅度变化,但是仅仅满足中频电路的应用,实践应用范围过窄;相比于数字AGC电路,本文提出的纯模拟AGC的功耗、面积并没有显著的减小,还有很大的优化空间。在随后的改进工作中,RSSI电路的线性度与功耗可以进一步优化,VGA增益控制范围与RSSI检测范围进一步同步,使得电路效率得到进一步提升。
【关键词】：自动增益控制 VGA RSSI 前馈结构
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN965.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号对照表11-12
• 缩略语对照表12-15
• 第一章 绪论15-21
• 1.1 常见接收机结构分类15-18
• 1.1.1 低中频接收机15-16
• 1.1.2 零中频接收机16-17
• 1.1.3 超外差接收机17-18
• 1.2 AGC电路设计背景18-19
• 1.3 论文主要研究内容19-21
• 第二章 AGC电路基础21-27
• 2.1 AGC环路系统参数23-26
• 2.1.1 反馈AGC环路23-25
• 2.1.2 前馈AGC25-26
• 2.2 结论26-27
• 第三章 VGA基本结构27-49
• 3.1 VGA常见结构与原理27-43
• 3.1.1 基于负载可变的VGA27-28
• 3.1.2 基于可变跨导的VGA28-39
• 3.1.3 闭环VGA39-43
• 3.2 VGA性能参数43-49
• 3.2.1 增益控制43-44
• 3.2.2 线性度44-47
• 3.2.3 噪声系数47-49
• 第四章 RSSI原理分析49-64
• 4.1 RSSI结构介绍49-50
• 4.2 RSSI主要模块介绍50-57
• 4.2.1 限幅放大器50
• 4.2.2 整流器50-57
• 4.3 RSSI简易模型57-64
• 4.3.1 RSSI输出值58-60
• 4.3.2 RSSI误差分析60-62
• 4.3.3 RSSI动态范围分析62-64
• 第五章 AGC电路模块设计64-73
• 5.1 高线性度模拟VGA电路设计与仿真64-69
• 5.2 RSSI电路设计69-73
• 第六章 AGC电路模拟仿真和版图设计73-87
• 6.1 AGC电路仿真73-81
• 6.1.1 高线性度宽动态范围VGA仿真结果73-76
• 6.1.2 RSSI电路仿真76-79
• 6.1.3 低通滤波器仿真79-80
• 6.1.4 电平搬移电路仿真80
• 6.1.5 AGC整体仿真80-81
• 6.2 版图设计81-87
• 6.2.1 版图设计规则81-82
• 6.2.2 版图设计中常见问题82-85
• 6.2.3 版图实现85-87
• 第七章 总结87-89
• 参考文献89-94
• 致谢94-96
• 作者简介96-97

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本文编号：830024