[发明专利]一种数字式快速自动增益预调节的装置

说明书

技术领域

本发明涉及电磁信号分析仪中频增益调节，具体的说是一种数字 式快速自动增益预调节的装置。

背景技术

电磁信号分析仪需要对中频信号进行采样，但是当电磁信号分析 仪要监测复杂电磁环境下的电磁频谱时，空间信号经过固定增益放大 后得到的中频信号功率有时波动可达几十分贝，这超出了模数转换器 的输入动态范围，现有的模数转换器很难满足电磁信号分析仪输入动 态范围的需求。为了解决这个矛盾，电磁信号分析仪中都采用自动增 益控制技术，每次模数转换前需将中频增益进行适当调节以使信号功 率处在模数转换器的采样范围之内。

现有自动增益控制的方式基本上可分为三种：

一、模拟电路方式，分立器件的放大器，经过直流放大和驱动电 路产生控制电压，这种方式的缺点是调试费时费力、一致性差、改变 不灵活，现在应用的已经不多。

二是数模混合式式，使用集成的可变增益放大器取代模拟放大电 路，这种方式应用比较普遍。

三是基于软件计算的方式，无需检波器，直接采样，再经过软件 计算分析获得信号的功率电平，但这种方式的消耗的时间长。

现在电磁信号分析仪中常用的自动增益控制技术是上面提到的 第三种方式，即采用软件预采集一段数据，软件再对预采集的数据经 过FFT(快速傅立叶变换)运算分析后得到信号功率，再通过软件设 置中频增益，此种进行增益调整的方式，由于需要FFT运算，所以整 个过程消耗时间较长，处理时间为毫秒级。例如蒋亚武和季晓勇发表 于《微处理机》2007年第4期上的“一种用于软件无线电中的AGC 技术”，就属于上面提到第三种方式，通过软件计算的方式获得信号 电平。

随着科学技术的发展，对电磁信号分析仪的扫描速度提出更高的 要求。现在电磁信号分析仪中频增益调节方法对提高数据处理的速度 已是一个瓶颈，所以现有的中频增益调节方法很难满足现在电磁信号 分析仪的要求。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种数字式 快速自动增益预调节的装置，在保证动态范围、稳定度、准确度的条 件下，可大幅度缩减自动增益调节所需的时间(数量级的缩减)，为 提高电磁信号分析仪的扫描速度提供可能性。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种数字式快速自动增益预调节的装置，其特征在于：

起分路作用的耦合器的输入端接收经过电磁信号分析仪前端处 理过的中频信号，

耦合器输出一路中频信号进入检波器，耦合器输出另一路中频信 号进入可变增益放大器，

检波器对中频信号检波并输出检波电压，该检波电压为直流电 压，检波电压随着输入到检波器的中频信号的功率线性变化，

检波器输出的检波电压送入一个10位的模数转换器对该检波电 压进行模数转换，将中频信号的功率值转变成数字量，

接收检波器输出的模数转换器将数字量的中频信号的功率值送 到FPGA规则处理器，数字量的中频信号的功率值经过FPGA规则处理 器内部的程序规则处理后，按照当前的中频信号功率计算得出一个使 中频信号功率处在高精度模数转换器最佳转换范围内的可变增益放 大器的控制量，

FPGA规则处理器的一路输出信号将得到的可变增益放大器的控 制量输出到数模转换器，

数模转换器将可变增益放大器的控制量转换为模拟电压，通过该 电压控制可变增益放大器的增益值，从而调节信号通路的中频增益， 使中频信号功率处在高精度模数转换器的最佳转换范围内，

由耦合器输出并进入到可变增益放大器的中频信号，经过可变增 益放大器增益调节，使其功率处在高精度模数转换器的最佳转换范围 内，然后输入到高精度模数转换器进行模数转换，

FPGA规则处理器接收高精度模数转换器的输出，同时FPGA规则 处理器将此次自动增益控制等级数据输出给数字信号处理器，即完成 了一次中频自动增益的调整。

在上述技术方案的基础上，所述耦合器为采用电阻电容搭建的交 流耦合器，

所述检波器型号为AD8307，

所述接收检波器输出的模数转换器型号为MAX1242，

所述FPGA规则处理器型号为EP3SE80C1152C4，

所述数模转换器型号为AD7243，