1934_接收機(jī)增益自動控制電路的設(shè)計(jì)

1934_接收機(jī)增益自動控制電路的設(shè)計(jì),接收機(jī),增益,自動控制,電路,設(shè)計(jì) 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（文獻(xiàn)綜述） 第 1 頁1接收機(jī)自動增益控制電路的設(shè)計(jì)摘要：自動增益控制電路已廣泛用于各種接收機(jī)、錄音機(jī)和信號采集系統(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。本課題主要研究應(yīng)用于無線接收機(jī)的前級電壓放大，因此設(shè)計(jì)的電路需容納的頻帶范圍應(yīng)較寬，以至于使語音信號通過。由于信號的脈沖寬度是 0.3 微秒，重復(fù)頻率 1.875 千赫茲，幅度波動范圍是 1.5-3.0 伏，電路應(yīng)該實(shí)現(xiàn)增益的閉環(huán)調(diào)節(jié)，通過此電路可以實(shí)現(xiàn)增益的自動調(diào)整，以至于使視頻信號強(qiáng)時自動減小放大器的倍數(shù)，信號弱時自動增大放大器的倍數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)信號的自動調(diào)節(jié)。本課題介紹了自動增益控制的概念原理以及對自動增益控制放大器各部分的工作原理，最后對系統(tǒng)的測試結(jié)果以及設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中應(yīng)該注意的問題也做了詳細(xì)分析。關(guān)鍵詞： 放大器；自動增益控制； 電壓跟隨器； 濾波器黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（文獻(xiàn)綜述） 第 2 頁2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，自動增益控制電路越來越被人們熟知并且廣泛的應(yīng)用到各個領(lǐng)域當(dāng)中。自動增益控制線路，簡稱 AGC 線路，A 是 AUTO（自動），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輸出信號進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)輸入信號較弱時，線性放大電路工作，保證輸出聲信號的強(qiáng)度；當(dāng)輸入信號強(qiáng)度達(dá)到一定程度時，啟動壓縮放大線路，使聲輸出幅度降低，滿足了對輸入信號進(jìn)行衰減的需要。也就是說，AGC 功能可以通過改變輸入輸出壓縮比例自動控制增益的幅度，擴(kuò)大了接收機(jī)的接收范圍，它能夠在輸入信號幅度變化很大的情況下，使輸出信號幅度保持恒定或僅在較小范圍內(nèi)變化，不至于因?yàn)檩斎胄盘柼《鵁o法正常工作，也不至于因?yàn)檩斎胄盘柼蠖菇邮諜C(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)，自動增益控制無疑很好的解決了各種技術(shù)中存在的信號強(qiáng)度問題。目前，實(shí)現(xiàn)自動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實(shí)現(xiàn)自動增益控制的目的，也就是自動增益控制放大器。1 自動增益控制1.1 自動增益控制電路（AGC）存在的意義接收機(jī)的輸出電平取決于輸入信號電平以及接收機(jī)的增益。而在實(shí)際接收過程中，因各種原因會導(dǎo)致接收到的信號電平發(fā)生很大波動（弱的幾微伏，強(qiáng)的幾百毫伏）。1.如果接收機(jī)增益↓→強(qiáng)信號能正常接收，而弱信號將接收不到，造成信號的丟失。 2.如果接收機(jī)的增益↑→弱信號能正常接收，而強(qiáng)信號有可能使接收機(jī)過載而導(dǎo)致阻塞。 因此，人們期望接收機(jī)的增益隨輸入信號的強(qiáng)弱而變化，即輸入信號弱時，接收機(jī)增益升高；輸入信號強(qiáng)時，接收機(jī)增益減小，以補(bǔ)償輸入信號強(qiáng)弱的影響，達(dá)到減小輸出信號電平變化的目的。1.2 自動增益控制的基本概念黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（文獻(xiàn)綜述） 第 3 頁3接收機(jī)的輸出電平取決于輸入信號電平和接收機(jī)的增益。由于各種原因，接收機(jī)的輸入信號變化范圍往往很大，信號弱時可以是一微伏或幾十微伏，信號強(qiáng)時可達(dá)幾百毫伏，最強(qiáng)信號和最弱信號相差可達(dá)幾十分貝。這個變化范圍稱為接收機(jī)的動態(tài)范圍。影響接收機(jī)輸入信號的因素很多，例如：發(fā)射臺功率的大小、接收機(jī)離發(fā)射臺距離的遠(yuǎn)近、信號在傳播過程中傳播條件的變化(如電離層和對流層的騷動、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)生的噪聲對接收機(jī)的影響等。為了防止強(qiáng)信號引起的過載，需要增大接收機(jī)的動態(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地隨信號強(qiáng)度而調(diào)整的控制電路，簡稱自動增益控制 AGC (Automatic Gain Control)電路，它能夠在輸入信號幅度變化很大的情況下，使輸出信號幅度保持恒定或僅在較小范圍內(nèi)變化，不至于因?yàn)檩斎胄盘柼《鵁o法正常工作，也不至于因?yàn)檩斎胄盘柼蠖菇邮諜C(jī)發(fā)生飽和或堵塞。常用來使系統(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電平控制。當(dāng)前，該電路已廣泛用于各種接收機(jī)、錄音機(jī)和信號采集系統(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)字部分來實(shí)現(xiàn)，合適的增益設(shè)置反饋給模擬可變增益放大器（VGA）?，F(xiàn)在出現(xiàn)的自動增益控制方法可以分為以下 3 類：基于電路反饋的自動增益控制；基于光路反饋的自動增益控制；光路反饋和電路反饋相結(jié)合的自動增益控制。本文中要研究的是基于電路反饋的利用放大器實(shí)現(xiàn)的自動增益控制。1.3 自動增益控制的原理自動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 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→振幅檢波器變成直流信號→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)（文獻(xiàn)綜述） 第 4 頁4ui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→通過反饋控制器產(chǎn)生的控制電壓 UC→就會使 Au 減?。环粗廊?。這樣，通過環(huán)路的反饋控制作用，可使輸入信號 ui 幅度增大或減小時，輸出信號 uo 幅度基本保持恒定或在一個很小的范圍內(nèi)變化，從而實(shí)現(xiàn)自動增益控制的目的。自動增益控制電路的作用是：當(dāng)輸入信號電壓變化很大時，保持接收機(jī)輸出電壓恒定或基本不變。具體地說，當(dāng)輸入信號很弱時，接收機(jī)的增益大，自動增益控制電路不起作用；當(dāng)輸入信號很強(qiáng)時，自動增益控制電路進(jìn)行控制，使接收機(jī)的增益減小。這樣，當(dāng)接收信號強(qiáng)度變化時，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 AGC 電路的要求是：在輸入信號較小時，AGC 電路不起作用，只有當(dāng)輸入信號增大到一定程度后，AGC 電路才起控制作用，使增益隨輸入信號的增大而減少。 為實(shí)現(xiàn)上述要求，必須有一個能隨外來信號強(qiáng)弱而變化的控制電壓或電流信號，利用這個信號對放大器的增益自動進(jìn)行控制。由上述分析可知，調(diào)幅中頻信號經(jīng)幅度檢波后，在它的輸出中除音頻信號外，還含有直流分量。直流分量大小與中頻載波的振幅成正比，也即與外來高頻信號成正比。因此，可將檢波器輸出的直流分量作為 AGC 控制信號。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?？刂齐妷盒吸S河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（文獻(xiàn)綜述） 第 5 頁5成電路的基本部件是 AGC 整流器和低通平滑濾波器，有時也包含門電路和直流放大器等部件。1.4 自動增益控制放大器目前,實(shí)現(xiàn)自動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增益控制放大器。它是通過調(diào)整放大器一個控制端的電壓,就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)這個放大器的增益。因此,我們就可以通過反饋電路采集輸出端的電壓,通過調(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)自動增益控制。1.5 本課題的研究內(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，以至于使語音信號通過。由于由于信號的脈沖寬度是 0.3 微秒，重復(fù)頻率 1.875 千赫茲，幅度波動范圍是 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)，通過此電路可以實(shí)現(xiàn)增益的自動調(diào)整，以至于使視頻信號強(qiáng)時自動減小放大器的倍數(shù)，信號弱時自動增大放大器的倍數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)音量的自動調(diào)節(jié)。黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（文獻(xiàn)綜述） 第 6 頁62 自動增益控制放大器的電路設(shè)計(jì)2.1 電路原理圖圖 2.1 自動增益控制電路圖圖 2.1 中，電輸入信號由 J4 或者是聲音信號由 MK1 進(jìn)入經(jīng)電容 C12 濾波濾掉直流信號得到交流信號后送往運(yùn)放 JP2 的同相輸入端 8 腳，經(jīng)過運(yùn)算放大器的作用得到一個輸出信號，即可達(dá)到一個自動增益控制電路。2.2 電路元器件選擇2.2.1 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)放簡單地視為：具有一個信號輸出端口（Out）和同相、反相兩個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)（文獻(xiàn)綜述） 第 7 頁7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，在差動輸入電壓為零時輸出也可置零。當(dāng)然，在需要時也可采用單電源供電方式。 圖 2.2 運(yùn)算放大器電路符號如果以電路符號來表示運(yùn)算放大器，則如圖 2.2 所示，可表示為三角形。它的兩個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。在實(shí)訓(xùn)中，運(yùn)算放大器采用 MAX9814。MAX9814 是一款低成本、高性能麥克風(fēng)放大器，具有自動增益控制(AGC)和低噪聲麥克風(fēng)偏置。器件具有低噪聲前端放大器、可變增益放大器(VGA)、輸出放大器、麥克風(fēng)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 門限在 20dB 至 0dB 間自動調(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，放大器的級聯(lián)增益為 40dB、50dB 或 60dB。輸出放大器增益由一個三態(tài)數(shù)字輸入編程。AGC 門限由一個外部電阻分壓器控制，動作/釋放時間由單個電容編程。動作/釋放時間比由一個三態(tài)數(shù)字輸入設(shè)置。AGC 保持時間固定為 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)展級溫度范圍。MAX9814 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 2.3 所示，接腳圖如圖 2.4 所示，電路接法如圖 2.5（a）、(b)所示：黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（文獻(xiàn)綜述） 第 8 頁8圖 2.3 MAX9814 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖MAX9814 的特 性 ：(a). 自動增益控制(AGC)(b). 3 種增益設(shè)置(40dB、50dB、60dB) (c). 可編程動作時間(d). 可編程動作和釋放時間比(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)展級溫度范圍黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（文獻(xiàn)綜述） 第 9 頁9圖 2.4 MAX9814 的接腳圖 2.5 MAX9814 的電路接法2.2.2 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 合 。 可 變 電 阻 器 可 以 改 變 信 號 發(fā) 生 器 的 特 性 ， 使 燈 光 變 暗 ， 啟 動 電 動 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 、黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（文獻(xiàn)綜述） 第 10 頁10金 屬 片 、 碳 膜 或 導(dǎo) 電 液 。 對 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 ， 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 計(jì) 是 可 變 電 阻 器 的 特 殊 形 式 ， 它 使未 知 電 壓 或 未 知 電 勢 相 平 衡 ， 從 而 測 出 未 知 電 壓 或 未 知 電 勢 差 的 大 小 。 更 為常 用 的 電 勢 器 只 不 過 是 一 個 有 兩 個 固 定 接 頭 的 電 阻 器 ， 第 三 個 接 頭 連 到 一 個可 調(diào) 的 電 刷 上 。 電 位 器 的 另 一 個 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 這 個 可 變 電 阻 器 的 阻 值 范 圍 是0Ω ~~50KΩ ， 503 是 50×10「 3」 Ω ═ 50KΩ ， 符 號 “「 n」 ”內(nèi) 的 值 表 示n 次 方 。 同 理 w102 就 是 1KΩ ， w204 就 是 200KΩ 。在 實(shí) 訓(xùn) 中 ， 用 到 焊接式可變電阻其外形圖如圖 2.6 所示：圖 2.6 焊接式可變電阻的外形圖2.2.3 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 。 電 容 (Electric capacity)， 由 兩 個 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 2.7 所 示 ：黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（文獻(xiàn)綜述） 第 11 頁11圖 2.7 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 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 格 比 其 它 種 類 具 有 壓 倒 性 優(yōu) 勢 ， 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 比 較 低 。3 主放大器基本原理黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（文獻(xiàn)綜述） 第 12 頁12主放大器用來將“前中”輸出的全部中頻回波信號進(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距；經(jīng)中放選通級選擇的中頻回波信號，也經(jīng)檢波、視放后送到天線控制系統(tǒng)，以保證天線對選定的目標(biāo)進(jìn)行角度自動跟蹤。3.1 組成901 組合由公共中放（四級） 、跟蹤支路、距離支路（兩支路均包括兩級中放、一級檢波、兩級視放，不同的是跟蹤支路中放第一級是選通級）和增益控制電路組成。3.2 簡要工作過程“前中”輸出的中頻信號，經(jīng)四級公共柵極調(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)兩級中放(G11、G12)，一級檢波（G13）,輸出正視頻脈沖，再經(jīng)兩級視放（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（G6）選出所需的回波并加以放大，再經(jīng)一級中放（G8） ，一級檢波（G7）輸出負(fù)視頻脈沖，再經(jīng)兩級視放（G8、G9）后又分兩路，一路送到天線控制系統(tǒng)的自動跟蹤（906）組合，以保證天線對選定目標(biāo)進(jìn)行自動跟蹤；另一路送到增益控制 G3、G4 兩級。3.3 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。3.4 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，從而使放大黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（文獻(xiàn)綜述） 第 13 頁13器工作穩(wěn)定。3.5 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。3.5.1 用途在放大器用來將“前中”輸出的全部中頻回波信號進(jìn)行足夠的放大，再經(jīng)檢波、視放后送到距離顯示器以供觀察和測距；經(jīng)中放選通級選擇的中頻回波信號，也經(jīng)檢波、視放后送到天線控制系統(tǒng)，以保證天線對選定的目標(biāo)進(jìn)行角度自動跟蹤。3.5.2 組成901 組合由公共中放（四級） 、跟蹤支路、距離支路（兩支路均包括兩級中放、一級檢波、兩級視放，不同的是跟蹤支路中放第一級是選通級）和增益控制電路組成。3.5.3 簡要工作過程“前中”輸出的中頻信號，經(jīng)四級公共柵極調(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)兩級中放（G11、12） ，一級檢波（G18）,輸出正視頻脈沖，再經(jīng)兩級視放（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（G5）選出所需的回波并加以放大，再經(jīng)一級中放（G6） ，一級檢波（G7）輸出負(fù)視頻脈沖，再經(jīng)兩級視放（G8、G9）后又分兩路，一路送到天線控制系統(tǒng)的自動跟蹤（906）組合，以保證天線對選定目標(biāo)進(jìn)行自動跟蹤；另一路送到增益控制電路，以產(chǎn)生自動增益控制電壓，送到本組合公共中放前兩級（G1、G2）和“前中”后三級（G4-2、3、4）柵極，以控制整個“1 波段”接收機(jī)的增益。黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（文獻(xiàn)綜述） 第 14 頁143.6 主要電路的工作原理為了深入了解主放大器的情況，下面我們再來對主要電路作進(jìn)一步的討論。3.6.1 主中頻放大器主中頻放大器用來放大中頻脈沖信號，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，主中放各級除選通級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，諧振回路由本級輸出電容和接在下一級柵極的電感 L 以及下級輸入電容、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。不能過大或過小。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，它對直流電源來說是 L 式濾波，對本級來說是去耦，即本級信號被 Cb 短路到地，殘余部分降在 Rb 上，防止通過直流電源耦合到其他級干擾其工作。Ca 對 30MHz 信號相對于短路，這里起隔直流作用。跟蹤支路中放第一級(G5)為選通級，用來選擇所需之目標(biāo)回波中頻信號，以保證天線跟蹤選定之目標(biāo)。選通級電路由 6J4P 五極管裝成。陽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，簾柵極通過開關(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，所以平時該管截止，中頻信號不能通過。當(dāng)距離顯示器上電瞄準(zhǔn)線對準(zhǔn)了選定目標(biāo)回波時，903 組合送來的寬度 0.3 微秒、幅度+140 伏窄波門脈沖通過開關(guān) K1 和繼電器 J2 常閉接點(diǎn)加到簾柵極，使管子導(dǎo)電，此時被選定的目標(biāo)回波中頻信號加到柵極，因此能夠通過并被放大，但寬度變?yōu)?0.3 微秒。開關(guān) K1 的“+120V”檔是為調(diào)試而設(shè)的。平時處于“波門”位置，只有調(diào)試時才處于“+120V”位置。Ⅲ狀態(tài)時，J2 動作，選通級全開放。黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（文獻(xiàn)綜述） 第 15 頁15G5 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，即改變了跟蹤支路的增益，從而改變了天線自動跟蹤的靈敏度，所以 W1 叫“自動跟蹤靈敏度”調(diào)整。因跟蹤支路和距離支路第一級柵極是并聯(lián)的，而跟蹤支路選通級導(dǎo)通時。輸入阻抗較平時改變很大，為減小對距離支路增益的影響，在 G5 柵極串入電阻R16.3.6.2 檢波器檢波器用來把中頻信號的包絡(luò)取出來，輸出視頻信號?！? 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。輸入端的中頻信號加到 L7 與分布電容組成的槽路兩端，通過 R51 加到 G7兩極，因正半周 G7 不導(dǎo)電，所以中頻信號通過 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 用來測量檢波電流。R28、C25 供測量用，平時被電話插孔 CK4 短路，測量時，電話插頭插入后接入電路。R28、C25 可防止插頭插入或拔出時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，此電流約為幾個微安，當(dāng)選通級簾柵極接+120 伏且回波又較多時，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。因中頻信號加到 G13 陽極，所以輸出正視頻脈沖。3.6.3 視頻放大器視頻放大器用來放大視頻脈沖信號。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 901 組合電原理圖。第一級（G8）用 6J4P 型五黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（文獻(xiàn)綜述） 第 16 頁16極管（接成三極管）裝成阻容耦合電壓放大器。第二級為輸出級，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。兩級都有陰極自給偏壓。陽極電源由 941 組合+300 伏整流器供給，第一級有去耦電路 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。其次第二級陽極負(fù)載電阻 R35 阻值較小，以增加帶寬。最后兩級陽極都有高頻補(bǔ)償電路（L9、L10） ，以增加高頻端的帶寬。因陽極電路有本級輸出電容、次級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，對矩形脈沖的低、中頻成分呈現(xiàn)容抗較大，近似開路，影響不大。但對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。陽極串入電感后，對低、中頻諧波成分呈現(xiàn)感抗小，近似短路，不起作用，但對高頻諧波成分，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。1、 距離支路視放距離支路視放共三級，本組合兩級（G14、16） 、902 組合一級（G2-18）(此級“1、2 波段”公用)。其電路見組合電原理圖。前兩級用 6J4P 五極管（接成三極管）裝成阻容耦合電壓放大器。末級用 6P3P 極射四極管裝成阻容耦合功率放大器。前兩級陽極電源由 941 組合+300 伏電子穩(wěn)壓器供給，有去耦電路。末級陽極電源由 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：陽極負(fù)載電阻較小，以增加帶寬，第二級陽極接有高額補(bǔ)償電感 L14。不同點(diǎn)是本支路視放均無陰極自給偏壓。首、末兩級（G14、G2-18）因輸入正脈沖，為防止產(chǎn)生柵流，柵極由—105 伏分壓取得負(fù)偏壓。第二級（G15）因輸入負(fù)脈沖，故未接負(fù)柵偏壓，這一級除陽極有高額補(bǔ)償外，陰極也有高額補(bǔ)償。由于 C52 容量小，對視頻脈沖的低頻成分呈現(xiàn)容抗大，相當(dāng)于開路，所以 G15 的輸入信號是整個輸入信號在R64、R65 上分壓后的一部分，因而輸出幅度較小。但對視頻脈沖的高頻成分，C52 很小，相當(dāng)于短路，整個輸入信號全部加到 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。3.6.4 增益控制電路黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（文獻(xiàn)綜述） 第 17 頁17增益控制電路可用“手控”或“自動”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)行自動跟蹤時，采用自動增益控制。在其它工作方式時，采用手控增益，手控增益和自動增益轉(zhuǎn)換由“腳踏開關(guān)”和 912 組合的“工作——指揮儀控制”開關(guān)控制繼電器 J1-1 來實(shí)現(xiàn)。1、手控增益（1） 作用手控增益電路用來在天線非自動工作方式時，通過調(diào)整 901 和 904 組合面板上的“增益”旋鈕來改變接收機(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，可適當(dāng)壓低增益，以利于從干擾或地物中識別目標(biāo)。在一般情況下，應(yīng)將二增益旋鈕順時針轉(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，自動增益檢波器（G10 左半管）輸出開路。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陰隨器，陽極接+120 伏電源，陰極經(jīng)電阻 R43 接至—105 伏電源上，因此該級陽、陰極間電壓實(shí)際是 225 伏。陽流流過陰極負(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和主中前兩級的柵極。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波形失真，要求輸出的增益控制黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（文獻(xiàn)綜述） 第 18 頁18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，輸出的增益控制電壓為零伏。受控級不產(chǎn)生柵流。W1-2 的調(diào)整軸裝在組合面板上，標(biāo)有“自動增益調(diào)整”字樣。1、自動增益（1）作用當(dāng)天線對目標(biāo)進(jìn)行自動跟蹤時，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，該目標(biāo)的視頻回波信號不斷增大，平均電壓也不斷增大，這樣跟蹤支路輸出的視頻回波信號，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，是天線自動跟蹤的基礎(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，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的額外變化，將干擾天線的自動跟蹤。設(shè)置自動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的平均值變化時，本電路能自動的改變送到前中后三級和主中前二級柵極負(fù)電壓，距離遠(yuǎn)時回波小，輸出的負(fù)電壓小，增益大；當(dāng)目標(biāo)距離雷達(dá)近時，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的平均值不變，視頻信號的 24 周/秒包絡(luò)（誤差信號）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、航向無關(guān)。同時，由于自動增益的作用，接收機(jī)不致飽和，這就防止了 24 周/秒誤差信號與被限制掉的可能。（1）工作原理天線在自動跟蹤工作方式時，繼電器 J1 工作，常開接點(diǎn) 1、3 接通。增益控制放大器（G10 右半管）柵極接至自動增益檢波器（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，使該管陰極比陽極高 32 伏（零偏壓裝定時使陽極為—2 伏） 。當(dāng)跟蹤支路送來的視頻信號幅黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（文獻(xiàn)綜述） 第 19 頁19度小于 32 伏(絕對值)時，檢波管不導(dǎo)電，無輸出。G10 右半管柵極經(jīng) J1 常開接點(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)距離越來越近時，回波幅度增大。當(dāng)跟蹤支路送來的視頻信號幅度大于 32 伏時，檢波管導(dǎo)電，C36 充電，因二極管內(nèi)阻很小，充電時間常數(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，在脈沖間隙時間，檢波管截止，C36 經(jīng) W2、R41、R40 放電，由于放電時間常數(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，通過反復(fù)的充放電過程，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”出來了。這個電壓包含視頻信號平均電壓和 24 周/秒交流信號兩部分。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將無 24 周/秒幅度變化，天線就不能進(jìn)行自動跟蹤了。為了保留 24 周/秒包絡(luò)信號，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 24 周/秒交流信號相當(dāng)于短路，24 周/秒信號就降在 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（“2 波段”只加到后 2 級）和主中前兩級，就使接收機(jī)增益得到調(diào)節(jié)?；夭ㄐr增益大，回波大時增益小。經(jīng)過這種以變應(yīng)變的作用后，結(jié)果使跟蹤支路輸出的視頻信號平均值保持不變，從而使 24 周/秒包絡(luò)信號的幅度只和目標(biāo)的偏差有關(guān)，消除了目標(biāo)距離遠(yuǎn)近及航向變化對天線自動跟蹤的不良影響。因?yàn)V波電容 C38 較大，本電路只能對慢速變化的信號起控制作用。一般目標(biāo)距離、航向變化而引起的視頻信號平均值的變化是非常緩慢的，所以可得到較好的自動增益控制，但對目標(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。這個任務(wù)由天線控制系統(tǒng) 906 組合中的自動增益控制作用。這個任務(wù)由天線控制系統(tǒng) 906 組合中的自動增益控制電路來完成。它能對這種快速變化起自動增益控制控制作用，而對變化更快的 24 周黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（文獻(xiàn)綜述） 第 20 頁20/秒或 37.5 周/秒誤差信號則仍能保留下來。因此接收機(jī)中的增益控制電路稱為“惰性自動增益控制電路” 。3.7 自動頻率控制電路（907、928 組合）3.7.1 用途自動頻率控制電路用來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，回波信號得到最有效的放大。然而雷達(dá)在工作過程中，由于溫度、濕度、電源和負(fù)載等的變化，會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，讓差頻始終保持在 30MHz,使接收機(jī)具有最佳的性能，采用了自動頻率控制電路。例如當(dāng)發(fā)射頻率升高時，自頻控電路就會使本振頻率相應(yīng)的升高，反之，則相應(yīng)下降，從而使差頻穩(wěn)定在 30MHz。3.7.2 組成自動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，其余均在自動頻率控制組合。 “1 波段”裝在 907 組合， “2波段”裝在 928 組合。3.7.3 簡要工作過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在自頻控混頻器混頻后，得到差頻信號。該信號被送到 907 組合，先經(jīng)兩級公共中放放大，然后分兩路，每路各經(jīng)一級中放送至鑒頻器。鑒頻器對差頻信號進(jìn)行頻率鑒別，當(dāng)“察覺”其對 30MHz 有偏差時，就將頻率偏差變成黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（文獻(xiàn)綜述） 第 21 頁21極性和幅度不同的視頻脈沖。參考文獻(xiàn)：[1]蔡凌云等.自動增益控制技術(shù)應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，2002.[2]尤德斐數(shù)字化測 t 技術(shù)(上)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990[3]張風(fēng)言編著，電子電路基礎(chǔ)，高等教育出版社，1994[4]高吉祥、黃智偉、陳和，《高頻電子線路》[M]，北京：電子工業(yè)出版社，2003 年（第一版）[5]高吉祥、高天萬、陳和，《模擬電子線路》[M]，北京：電子工業(yè)出版社，2004 年（第一版）[6]哀孝康，自動增益控制與對數(shù)放大器，北京：:國防工業(yè)出版社，1987