宽带多载波信号的自动增益控制方法

自动增益控制是根据输入信号的强度自适应动态调整信道增益的一种常用方法。对于电平动态变化较大的输入信号，通过自动增益控制可以将其处理为稳定幅度的输出信号。针对宽带多载波信号，本文提出了一种模拟中放控制 + 数字域幅度调整的自动增益控制方法。该方法通过控制中放模拟电压和数字域调整幅度，可以实现对同一接收信道内不同输入电平信号的独立稳副输出控制，已成功运用于工程实践中。

在测控信号处理的过程中，为了使接收机能够可靠地接收电平具有一定动态范围的信号，并保证后续信号处理单元的性能，常在信道中加入自动增益控制(Automatic Gain Control，简称AGC)电路。通过自适应地调整信道的增益， 使AGC 后输出信号能够保持一定的电平强度。

宽带多载波信号中含有多个不同频率的信号，不同信号的电平强度相互独立，可以相差几十分贝(dB)以上。AGC 通过控制中放模拟电压，可以实现输入信道动态电平信号的稳副输出，但是对于带内各个信号的幅度无法进行分别控制，输入信道经过AGC 之后，不同载波信号的电平差值没有发生改变。本文提出了一种模拟电压+数字幅度调整的两级AGC 控制方法，在实现输入信道电平控制的同时又能对信道内的不同信号幅度进行分别控制， 可有效地适用于宽带多载波信号的接收与信号处理情况。

2. 信号模型 给定接收的宽带多载波信号模型： ( )( )()11expNNiiiiiir ts tAjtjωϕ====⋅+∑∑ (1) 式(1)中( )r t 为整个接收信道的合成信号， ( )is t 为不同频点的载波信号，其中iA ， iω ， iϕ 分别表示第i个载波信号的幅度、频率和相位。

如图1 所示，宽带多载波信号中含有多个频率的载波信号，不同信号的频谱之间相距一定的带宽， 功率有较大的差异。后端信号处理终端在对该接收信号进行处理之前需要对不同载波分别进行自动增益控制，确保所有信号都能以接近的幅度进行稳定输出。

3. 自动增益控制原理 自动增益控制(AGC)是一种使放大电路的增益自适应地随输入信号强度而调整的限幅输出自动控制方法。AGC 是一个闭环负反馈系统，主要由增益受控放大电路和控制电压形成电路两部分构成，通过反馈控制放大电路的增益来达到控制输出信号电平的目的[1]。

如图2 所示，AGC 通过增益受控放大电路来控制输出信号的电平，同时实时地根据输出信号的电平产生放大电路的控制电压，自适应地调整放大电路的增益[2]。

增益受控放大电路的增益随控制电压而改变，通过可变增益放大器(VGA)中线性放大和压缩放大的有效组合对输出信号进行调整。对于反向AGC 系统(AGC 电压增大，放大电路增益增加)而言，当输入信号较弱时，AGC 控制电压增大，线性放大电路工作，提高输出信号的强度；当输入信号较强时，AGC控制电压减小，压缩放大电路工作，降低输出信号的强度。

控制电压形成电路主要由AGC 检波器和低通平滑滤波器组成。

放大电路的输出信号经检波并经滤波