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射频与AGC的关系

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前言:在射频通信系统中,为了保证信号在各种状态下的“完美”通信——远距离通信越远越好,近距离通信质量不受影响。电路中需要加入AGC来实现通信环境的变化。

AGC的目的有以下几个,一是保证信号在射频链路不失真,二是保证信号进入ADC不失真。这两个是我们设计的原则。除了这两个AGC设计还有什么注意事项?

什么是AGC

收机的输出信号取决于输入信号和接收机的增益。由于各种原因,接收机的输入信号变化范围往往很大,信号弱时可以是一微伏或几十微伏,信号强时可达几百毫伏,最强信号和最弱信号相差可达几十分贝。这个变化范围称为接收机的动态范围

一个接收机的动态范围,取决于ADC的位数。一个14位的理想动态范围为6.02*14+1.76=86dB。

一个通信设备的动态范围要求可能达到120dB,其间差距的近40dB的动态范围的实现就是靠AGC。

(AGC)自动增益控制电路的作用是:简单来说就是当输入信号很弱时,接收机的增益较大;当输入信号很强时,自动增益控制电路进行控制,使接收机的增益变小。

          

AGC的典型实现方式

通过对接收前端的信号强度进行检测,来实现对后级链路的增益控制。    

这篇文章不讲上面的链路控制与实现,来说说AGC对通信的影响。

相信有很有同行都遇到过,开启AGC,接收机的误码就会变大的现象。本篇主要来说说AGC对解调的影响。

通信的关键是数据的质量保证,基带在解调数据时,需要保证数据幅度的一致性。

即一包的数据幅度不能发生大的变化。

这时再回头说AGC,AGC的控制是靠检波器的响应来实现的。

检波器的响应是有时间的。    

如果输入一个大信号,也就是在AGC没响应的时候,链路增益是最大,这个时候如果从数据来说,这个时候进入ADC的数据是失真的,AGC响应之后,进入ADC的数据才是正常能够解调的数据。

前面我们说了,一个数据包的幅度要相对稳定才能保证数据是解对的。

那么AGC的启动,从理论上来说是会造成数据的失真,至少是AGC启动的瞬间那一包数据是不对的。

基带为了防止各种响应的影响,一般会对数据进行保护,加导频码之类的。

但是导频码的长度是有限的,也就是AGC的时间不能超过导频的长度。

WiFi波形的组成

也就是说我们设计AGC除了考虑射频和ADC不失真以外,还需要考虑波形的解调——即波形留给AGC的响应时间。

从上图可以看出,WiFi波形留给AGC的响应时间不到8us,也就是从检波到AGC启动到增益稳定的时间在6us左右。如果在设计电路时没有考虑到这一点,就会出现丢包,误码,丢帧的现象。

所以,在设计AGC电路的时候,射频工程师不能仅考虑射频和ADC,还需要和波形共同讨论。

从这里可以看出射频工程师的工作的复杂了。      


来源:射频通信链
电路通信理论控制
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2025-07-28
最近编辑:3月前
匹诺曹
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什么是天线

天线的基本作用是能量转换,把从导线(馈线)上传下来的电信号转换为无线电波发射到空间中,天线辐射电磁波的机理源自麦克斯韦方程,电荷能产生电场,电流能产生磁场,而且变化的电场能够产生变化的磁场,变化的磁场也能够产生变化的电场,当导体载有交变电流时,就会发生电磁波的辐射。简单来说,天线是把电信号变为电磁波信号的工具。天线的参数天线增益很多小伙伴都会有一个误区,天线增益13dBi,认为增加了功率或者提升了灵敏度。从上文天线的定义看,天线只是将电信号转变为电磁波,是一个能量转换的过程,根据能量守恒原则,天线本身并没有能量放大作用,天线作为工具还会存在转换效率的问题,电磁波不仅不会提升还会降低,那么天线的增益是怎么回事?在某一规定方向上的辐射功率通量密度与参考天线在相同输入功率时最大辐射功率通量密度的比值。天线增益是相对于参考天线来说的,通常以输入相同功率的全向天线或半波振子天线在某方向的辐射强度为参考值,以全向天线为参考时记作dBi(i-isotropic),以半波对称振子(偶极子)天线为参考时记作dBd(d-dipole)。两者有一个固定的dB差值,即0dBd等于2.15dBi。 所以,增益是对比量,是对比全向天线或者半波偶极子天线为参考量。所以天线对于接收机的增益怎么理解?高增益天线对于接收机来说,并不能提升接收机的灵敏度,提升的是SNR,对比0dBi天线,能够接收更多的信号。天线驻波回波损耗计算公式:回波损耗 = 入射功率/ 反射功率 当馈线和天线共轭匹配时,能量全部被负载吸收,馈线上只有入射波,没有反射波。当天线和馈线不匹配时,也就是天线输入阻抗不等于馈线特性阻抗时,负载只能吸收部分能量。入射波的一部分能量反射回来形成反射波。 天线驻波对于系统来说就是能量有多少是被转换成电磁波传输出去。也就是传输效率。天线效率 一般定义为天线的辐射功率与输入功率之比。高效率天线能将输入的大部分能量辐射出去,而低效率天线大部分被吸收为天线内的损耗,或因为阻抗不匹配而被反射回来。方向图0dBi的天线是全向天线,为了是传输更具高效性。天线一般都有方向,即天线的方向性。 旁瓣抑制(Side Lobe Suppression,或旁瓣电平):表示主瓣与最高旁瓣之间的差值。水平半功率波束宽度(Half-Power Beamwidth, HPBW):表示从主瓣最大高度下降 3dB 的左右两个角度之间的范围,通常在水平和垂直两个 2D 辐射方向图中呈现。前后功率比(Front-to-Back Ratio):表示定向天线正向峰值增益与背面(180°)增益的比值,通常用 dB 表示。总结天线是一个电信号转换电磁波的工具,转换过程存在转换效率(驻波),频响,方向,增益(对比标准天线) 来源:射频通信链

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