摘要：在GPS接纳机中，由于不同的传输间隔以及多路径衰减的效应，使得接纳机收到的信号强度是不固定的，所以选用一个主动增益操控电路来将信号强度处理成一个固定的强度巨细。本文的意图在于，剖析与规划一个使用与GPS卫星导航接纳机的主动增益操控电路。介绍了主动增益操控的原理，对相关的电路规划进行了剖析，并给出了仿真成果。
GPS(Global Position System)是全球定位体系的简称，意图是在全球规模内对地上或空中方针进行精确定位和监测。跟着全球性空间定位信息使用的日益广泛，GPS供给的定位服务给人们的日子带来了巨大的改动和深远的影响。主动增益操控(Automatic Gain Control)体系是无线接纳机的要害模块，关于GPS接纳机来说，在实践的使用中进入接纳机频带的信号许多，除了有用信号，噪声的搅扰、环境的改动都会使信号崎岖改动，影响信号的处理，依据以上意图需求一种能够主动调理增益，而且具有较大增益规模的体系来操控信号的改动，这便是主动增益操控体系。
主动增益操控体系在接纳机中首要完结以下两方面作业：榜首，避免信号过大引起接纳机过载。关于接纳信号来说由于间隔不同，接纳信号也有强弱之分，当间隔较近时信号可能会过强，间隔远时信号会较弱。这时要求接纳机能够习惯这种改动，信号强时减小接纳机增益，信号弱时增大接纳机增益。第二，补偿接纳机增益不稳定。当接纳机作业时，电压的不稳定性、工艺参数、温度的改动都会引起增益崎岖，主动增益操控便是补偿由接纳机自身形成的差错。
1 AGC作业原理概述
主动增益操控首要包括3个部分：主动增益操控扩大器、脉冲宽度调制(PWM)式主动增益操控和一个脉冲宽度译码器。其间主动增益操控扩大器和脉冲宽度译码器在射频芯片中完成，脉冲宽度调制(PWM)式主动增益操控在基带芯片中完成。
其作业原理为：主动增益操控扩大器担任扩大中频信号确保其正常被A/D采样为两位数字信号SIGN、MAG，其间MAG信号的占空比反映了中频信号的起伏，即在必定程度上反映了主动增益操控扩大器的增益;脉冲宽度调制(PWM)式主动增益操控依据输入的MAG信号(可能为I|Q别离后的MAG信号)对信号增益进行操控，并终究反应输出一个脉冲宽度调制信号以从头调理主动增益操控扩大器的增益;脉冲宽度译码器担任将这一脉冲宽度调制信号解调为5位二进制增益操控字，并输出到主动增益操控扩大器的每一个增益级，到达主动调理扩大器总增益的意图。
基带中的AGC首要是完结对I路和0路的MAG中1的个数进行一个核算，假如核算出的成果大于设定的阈值，那么就会添加输出的增益调整脉冲宽度，使得信号增益下降;相反地，假如核算出的成果小于阈值，则减小增益调整脉冲宽度，使得信号增益添加。
2 各模块详细规划
2.1 主动增益操控扩大器
主动增益操控扩大器由5位二进制增益操控字(B1～B5)操控开关的五级扩大电路(agc5、agc43、agc21)级联组成。每级agc扩大电路由两级不同增益的差分扩大管串联而成，偏置电路为每级差分对扩大管供给相同的尾电流，其间一级扩大管由B1～B5低电平有用的开关操控，集电极接大的负载电阻，为高增益扩大级;另一级扩大管由B1～B5高电平有用的开关操控，集电极接相同的负载电阻但发射极接负反应电阻，增大了扩大管的线性作业规模但下降了增益，为低增益扩大级。这样，B1～B5不同的逻辑位操控输出不同的增益。
各级扩大管增益的规划遵从以下准则：
agc5、agc43选用阻容级间耦合方法，agc21选用直接耦合方法，并在输出接有电压buffer以确保扩大器的负载才能。耦合阻容额定供给了整个扩大器的上限频率，而扩大器自身及电压buffer(射随器)供给了下限频率，使得整个扩大器的频率响应为一带通形状。
2.2 脉冲宽度调制(PWM)式主动增益操控
图1说明晰脉冲宽度调制(PWM)式主动增益操控的硬件完成架构。这个模块从数据别离器中取I和Q的起伏位(MAG)输出，核算1ms内累加的IQ或I|Q，即经过MAG信号的占空比核算当时AGC的增益。然后将核算成果与可编程的RF阈值(由寄存器写入)做比较，以此来决议下一个毫秒 AGC的增益。累加和比较操作是经过一个减计数器(RfThrHCnt)完成的，这个计数器的初始化值是在毫秒边缘由13位可编程的RF阈值设定。若 IQ或I|Q为0，则RF阈值坚持不变;若IQ或I|Q为1，则RF阈值减“1”。1ms内RF阈值减计数的终究成果送入下一级 AGC Cnt中。
RF阈值的设定原理如下：在I|Q的情况下，对1msI和Q中1的个数进行累加。在整个1 ms的数据中，呈现1的概率为0.3，呈现0的概率为0.7。则I=1，Q=1的概率为0.3×0.3 =0.09，I=1，Q=0的概率为0.3×0.7=0.21，I=0，Q=1的概率为0.3×0.7=0.21，因而I|Q=1的概率为0.09+0.21+0.21=0.51。在38F0形式下，RF阈值=(1 023×38/2)x0.51 ≈9 913=2688，加上寄存器操控位的值8 000，就可得到写入寄存器800d123e中的阈值A688。
AGC Gain由一个可加/减计数器(AGC Cnt)来完成。这个计数器的初始化值是在毫秒边缘由6位可编程的AGC Gain值(由寄存器写入)设定。若1 ms内RF阈值减计数的成果为0时，则AGC Gain值加“1”;若1 ms内RF阈值减计数的成果不为0时，则AGC Gain值减“1”;终究每1 ms输出一个AGC Gain值(为6位二进制数)，从一个毫秒到另一个毫秒AGC Gain值加“1”或减“1”。
AGC Gain值能够经过PWM形式输出，将AGC Gain值与ACQCLK的7分频后的时钟做一运算，输出脉宽信号AGC_DATA送到RF电路中，数据的脉冲宽度等于(AGCgain+1)*(period of ACQCLK/7)，其时序如图2所示。
2.3 脉冲宽度译码器
该模块将AGCDATA脉宽信号译码为5位二进制增益操控位，来操控主动增益操控扩大器的五级不同增益的扩大电路。该电路由延时部分、逻辑转化部分、计数器部分、数据输出部分4部分组成。
延时部分由3个DIG_DLY_7组成。DIG_DLY_7的功用能够看作是当时钟上升沿到来后延时7个时钟周期后触发数据。
逻辑转化部分发生3个逻辑：1)将AGCDATA串行脉宽数据(一个脉宽包括M个时钟周期)的上升沿延时3T(T为7个时钟周期)个时钟单位，下降沿延时 T个单位并与pwm_clk作与操作，变为可处理的脉宽数据，其脉冲宽度中包括M-14个时钟周期，记为DATA0信号。2)发生比AGCDATA串行脉宽数据的上升沿延时T个时钟周期，宽度为7个时钟周期的RESET信号。3)发生比AGCDATA串行脉宽数据的下降沿延时2T个时钟周期，宽度为T个时钟周期的触发时钟信号，记为CLK0信号。
计数器部分由若干个分频模块组成。其操作过程如下：在AGCDATA串行脉宽数据的一个脉宽上升沿降临后延时3个时钟周期接纳到RESET信号，对一切的分频模块进行复位。分频模块进行复位后，在AGCDATA串行脉宽数据的一个脉宽上升沿降临后延时9个时钟周期，DATA0数据输入，进入 DIV7cmos模块，其分频机制如下：由于DIV3cmos模块中包括两个D触发器，当DATA0数据的榜首个上升沿到来后不输出数据，到第二个上升沿到来后触发输出榜首个上升沿，今后每隔3个上升沿触发一次，占空比为1：2。
总结输入数据DATA0与输出数据所包括的上升沿的联系：
a b
1个上升沿 0
2个上升沿 1
5个上升沿 2
8个上升沿 3
下面进入若干个二分频器模块(组成计数器)，数出每个输入数据所包括的上升沿数，并将成果送入数据输出部分。
B1处计数成果应为：
B2～B5今后逐次进位。
数据输出部分由CLK0信号触发数据，即在AGCDATA串行脉宽数据的一个脉宽下降沿降临后延时6个时钟周期输出由计数器部分计出的数据。
3 仿真成果
1)前仿成果：
①增益列表及步长如表1所示。
由上可知：Gain Range=54.04 dB。
②频率响应如表2所示。
由上可知：agc的小信号-3dB带宽在12M左右。
2)Worst Case仿真成果如表3所示。
3)负载影响：
负载接adc后根本不影响agc增益。
4 结束语
用38f0下的AGC阈值和初值，导致的一个成果是输出的脉冲宽度为368 ns。尽管增益很大，可是能够搜星，定位。一旦改动值，则不能搜星，定位。对这个现象的解说暂时不清楚。
