射频电路基础(赵建勋)章 (3)

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。
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图9.1.3 延迟式AGC的实现电路
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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。
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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。
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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。
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。
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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。
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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。
图9.2.2所示为添加AFC功能的超外差式调幅接收机。
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图9.2.2 超外差式AFC调幅接收机
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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。
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图9.1.1 超外差式AGC调幅接收机
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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。
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图9.1.2 AGC的传输特性
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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。
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作对调频信号的 解调。
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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
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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。
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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。
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图9.2.1 AFC的工作原理
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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。