零中频接收机中数字自动增益控制和直流失配补偿电路的设计

摘要

零中频接收机具有集成度高，电路简单和功耗低等特点，在无线通信领域中得到广泛应用。然而，长距离传输、地形等因素都会使得信号起伏变化，影响信号的后端处理，同时电路中也会存在直流失配等干扰，因此，需要一个自动增益控制和直流失配补偿电路，调整系统信号，消除直流失配，降低系统的误码率，提高接收机的解调性能。
　　论文从零中频接收机出发，设计了一个数字自动增益控制和直流失配补偿电路。论文采用闭环结构，利用对数的方式实现一个大动态范围的数字自动增益控制电路，其关键模块包括可变增益放大器、模值计算电路、平均值滤波器、功率计算电路和误差处理电路。该自动增益控制电路依靠非线性函数来控制数字自动增益控制环路的输出功率，使得整个环路可以在更短的时间内达到稳定状态。同时，论文利用负反馈的方式实现数字型实时直流失配补偿电路，在保证性能的前提下，利用位宽拓展的方法消除电路中的乘法单元，减小了电路的资源消耗。仿真结果表明，在测试信号动态范围变化大于60dB的情况下，数字自动增益控制电路能够快速响应，使其输出信号的功率在0dBm附近;对于存在70mV直流失配的信号，经过直流失配补偿电路后，直流失配电压小于10mV。
　　论文搭建FPGA验证平台，并完成了数字自动增益控制和直流失配补偿电路的FPGA验证。验证结果表明，在3.84MHz的时钟下，数字自动增益控制能够快速响应输入信号的变化，其动态调节范围达到64dB，满足大动态范围的要求，并且环路稳定时间小于1ms，波动小于ldB;直流失配补偿电路能够快速滤除信号中存在的直流分量，使直流失配电压小于10mV。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 数字自动增益控制电路的研究现状

1．2．2 直流失配补偿电路的研究现状

1．3 论文的研究目标和主要内容

1．4 论文的内容及主要工作

第二章 数字AGC原理和直流失配补偿方法

2．1 零中频接收机简介

2．2 AGC电路原理

2．2．1 AGC环路结构

2．2．2 AGC系统工作参数

2．3 直流失配补偿

2．3．1 直流失配产生的原因

2．3．2 直流失配的危害

2．3．3 现有的直流失配补偿电路

2．4 本章小结

第三章 数字AGC和直流失配补偿算法的优化设计

3．1 数字AGC和直流失配补偿电路总体结构

3．2 数字AGC中可变增益放大器的优化设计

3．2．1 可变增益放大器中峰值检测电路的设计

3．2．2 可变增益放大器中误差检测电路的设计

3．3 数字AGC中模值计算电路中CORDIC算法的优化设计

3．3．1 模值计算电路中CORDIC算法的分析

3．3．2 模值计算电路中CORDIC算法的优化

3．4 数字AGC中平均值滤波器的设计

3．5 数字AGC中功率计算电路中对数算法的优化设计

3．5．1 功率计算电路中对数运算分区线性插值法的分析

3．5．2 功率计算电路中对数运算分区线性插值法的优化

3．6 数字AGC中误差处理电路的设计

3．6．1 误差处理电路中增益系数控制流程的设计

3．6．2 误差处理电路中反对数运算电路的设计

3．7 直流失配补偿算法的优化设计

3．7．1 直流失配补偿算法的分析

3．7．2 直流失配补偿算法的优化

3．8 本章小结

第四章 数字AGC和直流失配补偿电路的RTL设计

4．1 数字AGC中可变增益放大器的RTL设计

4．1．1 可变增益放大器的RTL设计

4．1．2 可变增益放大器的RTL仿真

4．2 数字AGC中模值计算电路的RTL设计

4．2．1 模值计算电路的RTL设计

4．2．2 模值计算电路的RTL仿真

4．3 数字AGC中平均值滤波器的RTL设计

4．3．1 平均值滤波器的RTL设计

4．3．2 平均值滤波器的RTL仿真

4．4 数字AGC中功率计算电路的RTL设计

4．4．1 功率计算电路中输入信号调整优化

4．4．2 功率计算电路的RTL设计

4．4．3 功率计算电路的RTL仿真

4．5 数字AGC中误差处理电路的RTL设计

4．5．1 误差处理电路中增益系数控制电路的RTL设计

4．5．2 误差处理电路中反对数运算电路输入信号调整优化

4．5．3 误差处理电路中反对数运算电路的RTL设计

4．5．4 误差处理电路的RTL仿真

4．6 数字AGC电路的RTL整合

4．7 直流失配电路的RTL设计

4．7．2 直流失配补偿电路的RTL仿真

4．8 本章小结

第五章 数字AGC和直流失配补偿电路的FPGA验证与测试

5．1 数字AGC和直流失配补偿电路的FPGA验证平台设计

5．2 数字AGC和直流失配补偿系统的FPGA验证

5．2．1 数字AGC电路的FPGA验证结果与分析

5．2．2 直流失配补偿电路的FPGA验证结果与分析

5．2．3 数字AGC和直流失配补偿电路的FPGA综合结果与分析

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献

作者简介