基于FPGA的大动态数控AGC系统设计

2011-03-30 21:44:57来源: 互联网
    随着软件无线电技术和FPGA、DSP、AD 等技术的高速发展,数字接收机的应用日益广泛。为了扩大数字接收机的ADC 动态范围,广泛采用了自动增益控制(AGC) ,使接收机的增益随着信号的强弱进行调整,其性能的好坏直接影响着接收机能否高质量稳定接收。传统的AGC 电路大都采用模拟电路,但由于模拟AGC 缺乏智能性,难以实现复杂的控制算法,且精度不高,调试复杂。这里介绍了一种基于FPGA 和数控VGA 芯片AD8370 的数字自动增益控制的实现方法,实时地调整中频接收机的增益,大大增强了系统的动态范围。

  1   数控AGC 实现方法

  数控AGC 原理框图如图1 所示,在信号数字化后,根据样本估计出信号功率,与参考值比较后,反馈控制前端的数控VGA 芯片,将信号输出调整到ADC 的满量程附近,以获得全程数字量化和最大输出信噪比。

AGC 环路框图

图1  AGC 环路框图

  要实现AGC 控制,必须先检测信号幅度或功率的估计值,通过正交I/Q 的均方值即I2+ Q2 精确得到AGC 信号功率,其中I、Q 为同相正交2 支路的符号峰值采样点数据。计算机仿真表明,当信号以每符号4 采样点进行统计平均估计时,得到的估计值与定时恢复无关,即I、Q 值不必为最佳采样点。

  由于输入信号的幅度通常是缓慢变化的,故可通过一段时间样值的累加进行一次估计,通常将累加值与参考值相比,得到AGC 需放大或缩小的倍数。在这里,将除法运算改为对数运算后的减法实现,通过与参考值的比较,直接对应需放大或缩小的dB数。再通过查表,转化为数控VGA 芯片的控制字,反馈至前端。这与模拟AGC 相比,由于反馈部分的主要功能由数字方法实现,使得复杂的控制要求用数字信号处理技术能够较容易的实现,且具有快速收敛和精确的稳态响应等优点。

  2   计算机仿真

  在Matlab 中,首先生成PN 9 的伪随机码作为基带信号。进行格雷码的预差分编码和成型滤波,上变频、加噪、下变频后得到正交和同相2 路基带信号:



  式中,△ω为载波频偏,θ0 为载波相位,则:



  仿真中,设置其中信噪比为12 dB,中频为70 MHz,符号率2 Mbps,采样率为64MHz,抽取率为8,信号功率估计时累积长度为1 024 点,即256 个符号。

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关键字:FPGA  大动态数控AGC

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2011/0330/article_1946.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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