מבוא ל-Get Control in Wireless Communications

בקרת רווח אוטומטית (AGC) היא מערכת משוב בסיסית המחזיקה אות תפוקה קבועה למרות וריאציות רחבות בחוזק אות קלט.במכשירי תקשורת אלחוטיים, מעגלי AGC חיוניים כדי להבטיח כי שרשרת המקלט פועלת בטווח הדינמי ליניארי שלה, מניעת מחיקה או אובדן אות.ללא יעיל AGC, אותות ממדרים סמוכים יכולים לטעון את הקצה הקדמי, בעוד אותות חלשים ממקורות מרוחקים יהיה חסר תקדים בפלטפורמת תיקון גמישה, מספק אופטימיזציה של מערכת ניהולית (C) של ציוד אחסון גמישה, כלומר, כלומר, כלומר, עיצוב אופטיקה יעילה, כלומר, ניתוח אופטיקה (C).

מימון של בקרת קבלן אוטומטית

Need for AGC במערכות אלחוטיות

ערוצי תקשורת אלחוטיים הם בלתי צפויים.גורמים כגון מרחק מן המשדר, מכשולים (בניות, שטח), תנאי אטמוספיריים, וגורם רב-אופטי הקידוד קיבלו נקודות כדי להשתנות בטווח דינמי רחב - לעתים קרובות 80 dB או יותר. טלפון נייד, למשל, חייב להתמודד עם אותות ממגדל תא סמוך (חזק) ומגדל מרוחק (חלש) עם שוויון נאמנות.

אדריכלות:C Loop

לולאה טיפוסית של AGC מורכבת מגבר משתנה (VGA), גלאי רמת (מחדש), מסנן נמוך-פס (smoothing), ומחולל מתח שליטה.התפוקה של VGA מוזן לגלאי הרמה, אשר ממיר את אות AC למערכת קלט סגורה (DDC) למתח קבוע של ה- VMP.D זה מסונן כדי להסיר את ה-D ולאחר מכן בהשוואה למתח השבר של מתח זה לעתים קרובות.F.

תכונות עיקריות של Op Amp-based AGC

בחירת amplifier

(ה) amp הוא לב של לולאה של AGC. Key פרמטרים כוללים רוחב פס, שיעור סלואו, רעש קלט, ו פלט מתח מתח נדנדה. עבור תדר ביניים אלחוטי (IF) שלבים (למשל, 10.7 MHz או 455 k בעיצובים מורשת, או אפס-IF בסיס ב SDR מודרני), ה-Amp חייב להיות מוצר LT-b (W) לפחות 10 עד 2 {\displaystyle Av} 0.

Rectifier and Detector Circuits

(הגלאי רמת חייב להמיר במדויק את הפלט AC למתח DC לאמפליטודה (או שיא, ממוצע או RMS) לפשטות, עיצובים AGC רבים משתמשים בתיקון גלימות מלא דיוק ואחריו גלאי שיא. גישה קלאסית משתמשת בשני אותות זיהוי: אחד כמו גל של חצי גלימה, ועוד כמסמל מגבר.

המונחים: low-Pass

לאחר תיקון, הפלט הגלאי מכיל קרוע פעמיים את תדירות האות (לגלי גל מלא) בתוספת רכיבי Modulation. מסנן נמוך-פאס הרץ מסיר את אלה כדי לייצר מתח שליטה DC חלקה.תדירות הניתוק של המסנן קובע את התגובה של לולאה לשינויים בסימן זיהוי נמוך (ההתקפה ושחרור פעמים) מסנן RC פסיבי ראשון הוא לעתים קרובות מספיק, אבל פעיל עם ספקטרום יכול לספק תגובה אחת נמוכה יותר, 000 גרם).

אפשרויות ל-Gigital Element

הליבה של AGC היא המגבר משתנה.קיימות מספר טכניקות:

  • (ה) [ה]0]JFET כ-Volage-Controlled ResistorFLT:1: A JFET (למשל, 2N4416) הפועל באזור הומימי יש התנגדות קוד ניקוז המשתנה עם מתח שער.פל את JFET במסלול משוב של אמפ (למשל, כמשחת משתנה) יוצר שיטה פשוטה ומוגבלת (B הוא מוגבל).
  • (FLT:0)Multiplier-based VGAFearLT:1; מכפילים אנליסטים (למשל, AD633 או MPY634) מאפשרים שליטה ישירה על רווח באמצעות הכפלת אות הקלט עם מתח שליטה DC.הם מציעים טווח דינמי רחב יותר (60 dB או יותר) וכדאיות טובה יותר, אך בעלות גבוהה יותר וצריכת חשמל.
  • (ב) [15] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) [ה]ב"ה]: [ה][דרוש מקור] [ה]: [ה] [ה] [ה]]] [ה]] [ה][ה]]]][ה[[המאה ה-20]]], ו[[המאה ה-20]], ו[[המאה ה-20]],]], [[ה[[המאה ה-20]],]],]], [[המאה ה-20]],]],]],]],]], [[ה[[המאה ה[[המאה ה[[המאה ה-20]].

הבחירה של רכיב VGA משפיעה במידה רבה על ליניאריות של לולאה, טווח דינמי ומהירות התגובה.

שיטות עיצוב עבור AGC מעגלים

שלב-בי-שלב עיצוב נוהל

  1. (FLT:0) דרישות מערכת DDefine דרישות מערכתיות של LT:1: Input דינמי טווח (למשל, -80 dBm עד -20 dBm), רמת התפוקה הרצויה (למשל, 1 Vpp), תדירות האות (למשל, 10 M IFHz), ותאפשר עיוות מקסימלי (למשל, THD < 0.1%).
  2. (FLT:0Select VGA טופולוגיה 1FLT: בהתבסס על תדירות וטווח, בחר JFET, מכפיל או ייעודי VGA. עבור אמצע ⁇ (1-50 MHz) עם 50 dB טווח, JFET בהגדרה מגבר הוא נקודת התחלה טובה.
  3. (FLT:0) לעצב את הגלאי והמסנן 1:1: שימוש בתיקון דיוק אמפ עם פלט גלי מלא, להגדיר את הפילטר התנגדות ו capacitor עבור זמן התקפה הרצוי (למשל, 1 מ"ס) ושחרור זמן (למשל, 10 מ"מ) הערה כי התקפה ושחרור יכולים להיות שונים על ידי שימוש בדלודיות סימטריות.
  4. (FLT:0) שכפול השגיאה מגבר מגבר 1 (FLT: השוואה רמת DC המסונן למתח ההתייחסות (למשל, באמצעות שלב ממפ שונה) רווחו של מגבר השגיאה מגדיר את הרגישות לולאה.
  5. (FLT:0) ↑nect control Stress מתח ל-VGAFearLT:1: ודא שטווח הבקרה תואם את המאפיינים של רכיב VGA. for JFETs, מתח השער בדרך כלל נע בין 0 V ל -2 V לשינוי התנגדות מ 50 ⁇ ל 5 k ⁇ .
  6. (ב) [ה]: [ה], [ה], [ה],] [ה], [ה], [ה]], [ה], [ה], [ה]]], [ה],], [השיבו] את ה[[המאה ה-20]], [המאה ה-20].

עקבו אחרי Loop Time Constants

זמן ההתקפה (כמה מהר הלולאה מקטין את הרווח כאשר האות עולה) ושחרור זמן (כמה מהר זה עולה רווח כאשר האות נופל) הם קריטי עבור אותות אודיו ונתונים.עבור לולאה מסדרה ראשונה פשוטה, הזמן קבוע ⁇ =RFLT:0Felotion מודרכת 1xpLT ) מאפשר לנטרל את ה- CFLT 3 (מטען) באופן קבוע (מטען) להפחתה מהירה) ו-replipligance) מאפשר גישה מופחתת (מבטלה) להפחתה (משחררת) להפחתה מהירה (מבטלה) להפחתה מהירה (מחדשה) (מבטלה) להפחתה מהירה (מבטלה).

יציבות וסגיעה

כמו כל מערכת משוב, לולאה AGC יכול להתבודד אם לא לפצות כראוי.רווח הלולאה כולל VGA, גלאי, מסנן, וטעייה מגבר.התנהגות בלתי מוגבלת לעתים קרובות מתגלה כמו משאבה דלת קידוד (התאוספירה של הגין).

  • אנליז את פונקציית העברת הלולאה באמצעות מודלים קטנים של חתימה.הגלאי מציג אי-לינאריות, אך בסמוך לנקודת ההפעלה, ניתן להשוות אותה כגורם רווח השווה למדרדר של המאפיין המבודד.
  • הגדר את רוחב הפס של לולאה לפחות אחד של רוחב הפס האות כדי למנוע את ה- AGC להגיב וריאציות מודולציה (אשר יגרום עיוות אות).
  • השתמש ברשת פיצוי מוביל בשגיאה מגבר לשיפור שולי שלב.גלי נתונים רבים מספקים כלים ניתוח יציבות.
  • סימלוט עם ניתוח transient: ליישם שינוי צעד אות קלט ולצפות במעטפה פלט overshoot ויישב זמן.

שיקולים מעשיים ומסחר

התקפה ושחרור הזמנים

בחירת פיגוע הולם וזמני שחרור הוא התקפה מהירה מגן מפני אותות חזקים פתאומיים (למשל, התערבות פרץ) אבל יכול לגרום "טיהור" או מודולציה של המעטפה האות. התקפה איטית עלולה לתת התפרצויות קצרות של המגבר.לקול אלחוטי, התקפה פעמים סביב 1-5 מ"מ ושחרור פעמים של 50-200 הם נפוצים נתונים עם מעטפות איטיות יותר, כמו גם עבור לולאה מהירה יותר של מערכת הגנה מהירה.

רעש ומשמעת

כל רכיב במסלול AGC מוסיף רעש.רעש המתח של אמפ, הגוון של המבודד לא לינאריות, ואת הרעש 1 / F של JFET כל לתרום. ברמות אות נמוך, עלייה של AGC, הגדלת עלייה, הגדלת רעש.כדי למזער את הרעש, להשתמש רכיבי דיו-לא לינארי ולהבטיח את רמת ה- DC של הגלאי יש פיגור מינימלי.

טווח דינמי ו- Headroom

הטווח הדינמי של לולאה AGC מוגבל על ידי טווח בקרת VGA ואת התנופה של mp. A JFET מבוסס VGA בדרך כלל מספק 30-40 dB של שליטה; מכפילים יכולים להשיג 60 dB או יותר. כדי להתמודד עם טווחי קלט רחב יותר (למשל, 90 dB), scade 2 שלבים VGA עם שליטה נפרדת או להשתמש בגישה כפולה-פראלית חייב להיות מנפח מספיק עם קיבולת Vp- 5.

אתגרים תקשורתיים-תקשורתיים

עקבו אחרי Multipath

בערוצי מובייל, אותות עוברים במהירות תשואות של 20-30 dB בתוך מילימטרים.The AGC חייב לעקוב אחר הקידוד הזה ללא הוספת עיוותים.עבור מערכות פס צר (למשל, AMPS), A איטי AGC מספיק כי שיעור הקידוד הוא נמוך.עבור תקליטור רחב של CDMA או של DM (למשל, LTE, Wi-Fi), AGC חייב להגיב במהירות מספיק כדי למנוע את רוחב הפס האנלוגי של כוח דיגיטלי נמוך.

השוואות וקיום

מפריע חזק מחוץ לפס יכול ליישב את קצה החזית של המקלט, מה שגורם ל- AGC להפחית את הרווח וייתכן שיכשל את האות המבוקש (blocking) כדי להפחית את זה, לולאות AGC לעתים קרובות משלבות מסנן לפני הגלאי, או שהם משתמשים גלאי נפרד מכוונן אל הערוץ הרצוי.במערכות אדפט, ה-C Re-conge במהירות לאחר כל דגימה של מחזור כדי להפחית את הטמפרטורה של JET-C.

סימבול ו-Verification

לפני הפשטות, סימולציה של הלולאה של AGC באמצעות SPICE או סימולטור בעל חתימה מעורבב כמו LTspice או Cadence. Model the VGA עם התנגדות מבוקרת מתח (עבור JFET) או מכפל מקרו. Include מציא מודלים אופציונליים של AMP (למשל, FLT:0LTpicesFLT:1 כולל רבים הבאים:

  • mplitude נשאר בתוך ±5% על כל טווח הקלט.
  • זמני התקפה ושחרור נפגשים עם מפרטים.
  • יציבות לולא: לא oscillations או overshoot מוגזמת.
  • איור רעש: סימולציה הרעש במינימום קלט.
  • עיוות הרמוני מוחלט בפלט מקסימלי.

השתמש בניתוח מונטה קרלו כדי לבדוק רגישות רכיב סובלנות. פעם מרוצה, לבנות אבטיפוס עם לוח לחם או PCB.מבחן עם גנרטור אות ו oscilloscope, לטאטא את הקלט amplitude תוך ניטור המעטפה. Fine-tune את זמן המסנן קבוע וערכי capacitor פיצוי כדי להשיג ביצועים אופטימליים.

מסקנה

תכנון מעגל AGC מבוסס mp לתקשורת אלחוטית דורש איזון זהיר של תגובה, יציבות, רעש, לינאריות. על ידי הבנת רכיבי לולאה הבסיסית - משתנה מקבל מגבר, גלאי רמה, מסנן, ומגבר שגיאה - מהנדסים יכולים להתאים את ה- AGC כדי לשפר את תוכניות המודולציה האלחוטית ואת התנאים הסביבתיים.מודרני משולב VGAs לפשט את המשימה אבל לבוא עם עסקאות בעלות וגמישות.