射频电路基础(赵建勋)章 (3)
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图9.2.2所示为添加AFC功能的超外差式调幅接收机。
第九章 反馈与控制
图9.2.2 超外差式AFC调幅接收机
第九章 反馈与控制
图中， 限幅鉴频器、 放大器和低通滤波器构成控制电压 发生器。 限幅鉴频器根据fi的变化产生误差电压， 经过放大 器和低通滤波器后， 生成控制电压。 如果fi增大， 则降低压 控振荡器的振荡频率fl， 如果fi减小， 则升高fl，通过这样 的负反馈，fi可以最终接近预期的标准频率。
第九章 反馈与控制
图9.1.2 AGC的传输特性
第九章 反馈与控制
当EA为零时， 即使对很弱的无线电信号， AGC电路也 发挥功能， 如曲线③所示。 这样得到的Uim很小， 不利于提高 接收机的灵敏度。因此， 接收机一般通过UR设置非零的EA， 使 无线电信号的场强较大时AGC电路才起作用，又称为延迟AGC。 E 变化范围一定时，Uim的变化越小， 则AGC的性能越好， 通常就 以此作为AGC的质量指标。
第九章 反馈与控制
第九章 反 馈 与 控 制
9.1 自动增益控制 9.2 自动频率控制 9.3 锁相环 9.4 集成器件与应用电路举例 本章小结 思考题和习题
第九章 反馈与控制
9.1 自动增益控制 自动增益控制简记为AGC。 接收机中， 高频小信号放大 器和中频放大器的输出电压振幅随着天线上无线电信号场强的 大小而变化。 信号场强大时， 输出电压振幅大； 场强小时， 输出电压振幅小。 在不同的使用条件下， 无线电信号场强的 变化可以达到1000倍甚至更高。
第九章 反馈与控制
AGC检波器与解调普通调幅信号的包络检波器不同， 对包络 检波输出的上包络线电压，需要滤除其中的调制信号， 只取出 反映载波振幅的直流电压； 否则， 控制信号中有调制信号， AGC电路会把普通调幅信号的包络变化抑制掉， 造成信息丢失。 直流放大器的放大倍数越大， 则高频放大器和中频放大器的增 益控制越显著， 中频已调波的振幅变化越小。
第九章 反馈与控制
9.1.3 电路实现 图9.1.3所示为一个延迟式AGC的实现电路， 包括包络检波
器和低通滤波器。 二极管VD和电阻R1、 电容C1构成二极管峰值 包络检波器， 输出电压经过电阻R2和电容C2构成的低通滤波器， 得到反映载波振幅的微小电压， 输入直流放大器产生控制电压。 电阻R3和R4对直流电压－UDD分压， 获得参考电压UR， 调节R4可 以改变UR。
9.2 自动频率控制 除了采用克拉拨振荡器、 席勒振荡器或石英晶体振荡器提 高频率稳定度外， 接收机经常采用反馈环路稳定频率， 即自动 频率控制（AFC），使本地振荡器的振荡频率自动稳定在预期的 标准频率， 这种方法也可以在调频接收机中用9.2.1 工作原理 AFC的工作原理如图9.2.1所示。 图中， 本地振荡器采用压
第九章 反馈与控制
图9.2.1 AFC的工作原理
第九章 反馈与控制
9.2.2 电路实现——本地振荡器频率控制 实际工作中， 高频已调波的频率fs漂移，或本振信号的频
率fl不稳定， 都会使混频后的中频频率fi偏离标准值， 导致中 频放大器工作在失谐状态， 引起增益下降和信号失真等现象。 采用AFC可以实现中频频率基本不变， 提高中频放大器输出的中 频已调波的质量。
第九章 反馈与控制
图9.1.1 超外差式AGC调幅接收机
第九章 反馈与控制
当天线上的无线电信号较强， 使得载波振幅大于UR时， AGC检波器输出一反映载波振幅的微小电压， 经直流放大器生 成控制电压， 用 以减小高频放大器和中频放大器的增益。 天线上的无线电信号较弱， 使得载波振幅小于UR时，AGC检波 器输出为零，高频放大器和中频放大器以最大增益放大信号。
控振荡器， 根据控制电压确定本振信号的频率fl， 当高频已调 波的频率fs或本振信号的频率fl发生漂移时， 控制电压随之变化， 改变压控振荡器的振荡频率， 即fl， 使下混频输出的中频已调 波的频率fi=fl－fs基本不变。fi和标准值之间的误差称为剩余频 差。 在本地振荡器频率控制和调频负反馈解调的AFC实现中， 控制电压的产生方式不同。
第九章 反馈与控制
信号场强较大时， 接收机应该对其抑制， 避免各级电压 振幅过大， 导致各个单元电路中的有源器件和输出变换器过 载损坏。 信号场强较小时， 接收机应该对其有较大的增益， 使各个单元电路得到有效的电压驱动。 AGC可以达到以上目的， 保证信号场强变化很大时， 接收机各级电压的振幅仅在一个 允许的小范围内变化。
第九章 反馈与控制
9.1.1 工作原理 放大器的输出电压振幅等于输入电压振幅与放大器增益的乘
积。 根据这一关系， 当要求输入电压振幅变化而输出电压振幅 基本不变时， 放大器的增益需要根据输入电压振幅作相应变化， 即输入电压振幅较大时增益减小， 输入电压振幅较小时增益增 大。
第九章 反馈与控制
具有AGC功能的超外差式调幅接收机的原理如图9.1.1所示。 与第一章介绍的无线电远程通信接收机不同的是， 在高频放大 器、 混频器和中频放大器这一通路的基础上增加了一 个反馈环路， 由AGC检波器和直流放大器构成反馈支路。 接收 普通调幅信号时， AGC检波器对中频放大器输出的中频已调波ui 检波， 取出载波振幅， 与预先设定的参考电压UR比较。
第九章 反馈与控制
9.1.2 传输特性 没有AGC功能的接收机中， 中频已调波ui的振幅Uim随天线上
无线电信号场强E的增大而增大，Uim与E之间的传输特性如图 9.1.2中的曲线①所示。 具有AGC功能的接收机，其增益随E的增 大而减小， 传输特性如曲线②所示。 当E位于EA和 EB之间时，AGC电路发挥功能， 用于限制Uim的变化， 在这个范 围内， Uim仍随着E的增大而略有增大，以产生必要的控制电压。
第九章 反馈与控制
当天线上的无线电信号场强E很小时， 中频已调波的振 幅Uim也很小， 由于UR的存在， VD一直不导通， 包络检波的 输出电压为零， 没有AGC功能。 只有E大到一定程度， 使 Uim>UR后， AGC电路才工作。
第九章 反馈与控制
图9.1.3 延迟式AGC的实现电路
第九章 反馈与控制
第九章 反馈与控制
图9.2.2 超外差式AFC调幅接收机
第九章 反馈与控制
图中， 限幅鉴频器、 放大器和低通滤波器构成控制电压 发生器。 限幅鉴频器根据fi的变化产生误差电压， 经过放大 器和低通滤波器后， 生成控制电压。 如果fi增大， 则降低压 控振荡器的振荡频率fl， 如果fi减小， 则升高fl，通过这样 的负反馈，fi可以最终接近预期的标准频率。
第九章 反馈与控制
图9.1.2 AGC的传输特性
第九章 反馈与控制
当EA为零时， 即使对很弱的无线电信号， AGC电路也 发挥功能， 如曲线③所示。 这样得到的Uim很小， 不利于提高 接收机的灵敏度。因此， 接收机一般通过UR设置非零的EA， 使 无线电信号的场强较大时AGC电路才起作用，又称为延迟AGC。 E 变化范围一定时，Uim的变化越小， 则AGC的性能越好， 通常就 以此作为AGC的质量指标。
第九章 反馈与控制
第九章 反 馈 与 控 制
9.1 自动增益控制 9.2 自动频率控制 9.3 锁相环 9.4 集成器件与应用电路举例 本章小结 思考题和习题
第九章 反馈与控制
9.1 自动增益控制 自动增益控制简记为AGC。 接收机中， 高频小信号放大 器和中频放大器的输出电压振幅随着天线上无线电信号场强的 大小而变化。 信号场强大时， 输出电压振幅大； 场强小时， 输出电压振幅小。 在不同的使用条件下， 无线电信号场强的 变化可以达到1000倍甚至更高。
第九章 反馈与控制
AGC检波器与解调普通调幅信号的包络检波器不同， 对包络 检波输出的上包络线电压，需要滤除其中的调制信号， 只取出 反映载波振幅的直流电压； 否则， 控制信号中有调制信号， AGC电路会把普通调幅信号的包络变化抑制掉， 造成信息丢失。 直流放大器的放大倍数越大， 则高频放大器和中频放大器的增 益控制越显著， 中频已调波的振幅变化越小。
第九章 反馈与控制
9.1.3 电路实现 图9.1.3所示为一个延迟式AGC的实现电路， 包括包络检波
器和低通滤波器。 二极管VD和电阻R1、 电容C1构成二极管峰值 包络检波器， 输出电压经过电阻R2和电容C2构成的低通滤波器， 得到反映载波振幅的微小电压， 输入直流放大器产生控制电压。 电阻R3和R4对直流电压－UDD分压， 获得参考电压UR， 调节R4可 以改变UR。
9.2 自动频率控制 除了采用克拉拨振荡器、 席勒振荡器或石英晶体振荡器提 高频率稳定度外， 接收机经常采用反馈环路稳定频率， 即自动 频率控制（AFC），使本地振荡器的振荡频率自动稳定在预期的 标准频率， 这种方法也可以在调频接收机中用9.2.1 工作原理 AFC的工作原理如图9.2.1所示。 图中， 本地振荡器采用压
第九章 反馈与控制
图9.2.1 AFC的工作原理
第九章 反馈与控制
9.2.2 电路实现——本地振荡器频率控制 实际工作中， 高频已调波的频率fs漂移，或本振信号的频
率fl不稳定， 都会使混频后的中频频率fi偏离标准值， 导致中 频放大器工作在失谐状态， 引起增益下降和信号失真等现象。 采用AFC可以实现中频频率基本不变， 提高中频放大器输出的中 频已调波的质量。
第九章 反馈与控制
图9.1.1 超外差式AGC调幅接收机
第九章 反馈与控制
当天线上的无线电信号较强， 使得载波振幅大于UR时， AGC检波器输出一反映载波振幅的微小电压， 经直流放大器生 成控制电压， 用 以减小高频放大器和中频放大器的增益。 天线上的无线电信号较弱， 使得载波振幅小于UR时，AGC检波 器输出为零，高频放大器和中频放大器以最大增益放大信号。
控振荡器， 根据控制电压确定本振信号的频率fl， 当高频已调 波的频率fs或本振信号的频率fl发生漂移时， 控制电压随之变化， 改变压控振荡器的振荡频率， 即fl， 使下混频输出的中频已调 波的频率fi=fl－fs基本不变。fi和标准值之间的误差称为剩余频 差。 在本地振荡器频率控制和调频负反馈解调的AFC实现中， 控制电压的产生方式不同。
第九章 反馈与控制
信号场强较大时， 接收机应该对其抑制， 避免各级电压 振幅过大， 导致各个单元电路中的有源器件和输出变换器过 载损坏。 信号场强较小时， 接收机应该对其有较大的增益， 使各个单元电路得到有效的电压驱动。 AGC可以达到以上目的， 保证信号场强变化很大时， 接收机各级电压的振幅仅在一个 允许的小范围内变化。
第九章 反馈与控制
9.1.1 工作原理 放大器的输出电压振幅等于输入电压振幅与放大器增益的乘
积。 根据这一关系， 当要求输入电压振幅变化而输出电压振幅 基本不变时， 放大器的增益需要根据输入电压振幅作相应变化， 即输入电压振幅较大时增益减小， 输入电压振幅较小时增益增 大。
第九章 反馈与控制
具有AGC功能的超外差式调幅接收机的原理如图9.1.1所示。 与第一章介绍的无线电远程通信接收机不同的是， 在高频放大 器、 混频器和中频放大器这一通路的基础上增加了一 个反馈环路， 由AGC检波器和直流放大器构成反馈支路。 接收 普通调幅信号时， AGC检波器对中频放大器输出的中频已调波ui 检波， 取出载波振幅， 与预先设定的参考电压UR比较。
第九章 反馈与控制
9.1.2 传输特性 没有AGC功能的接收机中， 中频已调波ui的振幅Uim随天线上
无线电信号场强E的增大而增大，Uim与E之间的传输特性如图 9.1.2中的曲线①所示。 具有AGC功能的接收机，其增益随E的增 大而减小， 传输特性如曲线②所示。 当E位于EA和 EB之间时，AGC电路发挥功能， 用于限制Uim的变化， 在这个范 围内， Uim仍随着E的增大而略有增大，以产生必要的控制电压。
第九章 反馈与控制
当天线上的无线电信号场强E很小时， 中频已调波的振 幅Uim也很小， 由于UR的存在， VD一直不导通， 包络检波的 输出电压为零， 没有AGC功能。 只有E大到一定程度， 使 Uim>UR后， AGC电路才工作。
第九章 反馈与控制
图9.1.3 延迟式AGC的实现电路
第九章 反馈与控制