VHF/UHF波段接收机动态范围问题研究

由图3a可见，当系统的灵敏度确定后，系统的瞬时动态范围分非增益控制阶段和增益控制阶段。当天线接收到的输入信号功率较小时，RFAF增益不变，RFAF处于非增益控制阶段，此时数字接收机的瞬时动态范围基本不变。由图3b可见，当天线接收到的输入信号功率过大，RFAF电路进行增益控制时，随着各个射频链路的RF AGC增益步长的不同，系统瞬时动态范围所受影响也不同。虽然可以通过减小RF AGC的步长，使数字机顶盒的瞬时动态范围处于一个比较稳定的状态，但会造成其工作不稳定。

通过对上述结果的分析，发现造成此问题的原因是模型中并没有IF AGC电路的参数，只是验证了RF AGC电路的增益控制对数字接收机动态范围指标的影响。由于RF AGC与IF AGC所要实现的目的不同，RF AGC为了满足更大的输入动态范围，应满足小信号放大和大信号衰减的特性，因此需要有较宽的增益控制范围；而从减少中频采样时的噪声考虑，为了使中频输出信号的幅度变化足够小(理想的输出信号幅度变化应为零)，IF AGC电路须具有良好的线性控制特性嘲。

4 仿真优化及分析

4．1 仿真模型建立

为了同时满足数字机顶盒稳定工作和良好的瞬时动态范围波动变化要求，优化仿真模型，采用较大增益步长的RFAGC电路，对天线接收到的信号进行第一次范围压缩，并使数字机顶盒稳定工作；通过中频输出端的IF AGC电路进行第二次范围压缩，缓解由RF AGC步长过大而导致数字机顶盒设备瞬时动态范围波动的问题。基于此想法，并参照调谐器的内部结构(图1)设计新仿真模型，如图4所示。

根据低噪声放大器(LNA)和各波段RF AGC电路的增益调节，计算出MAF输入端接收到的信号范围由-110～－10dBm分别压缩至-64～-24 dBm、-70～-33 dBm和-68．5～-23．5dBm，其总的信号动态范围是-70～-23 dBm，压缩了63 dB，增益控制范围不变。同时由于最大增益和最小增益都减小了20 dB，相当于为IF AGC电路提供了40 dB的增益调节范围，且IF AGC的最小增益为20 dB。

为增加新仿真模型的可靠性，进一步调整MAF的增益：由上述仿真得出的平均结果G3=-8 dB调整为G3=1O dB，相当于对其输出信号的功率增加约20 dB，即-50～3 dBm。与调整后的RF AGC参数相加，结果相当于IF AGC电路的最小增益下降为0 dB,而其40 dB的有效增益调节范围不变。由于RF AGC电路的增益调节，使得输入IF AGC电路的信号范围相对较小，因此IF AGC电路的增益步长可以较短，此处设IF AGC电路的增益调节步长GSIF=3 dB。同时，由于IFAGC电路处于RFAF的后端，其噪声系数对RFAF的噪声系数影响也较小，可设IF AGC电路的最小噪声系数NFIF=4dB。

4．2 仿真结果分析

通过对上述修正后的模型仿真，得到如图5所示的结果。

与图3a比较发现，由于调整了RFAF增益的分配，图5a中非增益控制阶段有所减小，即系统的增益起控点降低，但对系统的影响不大；通过图5b可以发现，在增益控制阶段，经过IF AGC器件的二次增益调节后，数字机顶盒的瞬时动态范围变化曲线有了明显的修正。

5 结论

在多射频接收链路仿真模型中增加IF AGC器件，同时调整RF AGC器件的增益参数，可以保证在不影响调谐器模块总增益的情况下，实现二次增益调节。通过上述优化，RFAF既可以维持较为稳定的工作状态，又可以减小由RF AGC电路引起的瞬时动态范围的波动变化，使得仿真结果中的瞬时动态范围变化曲线近似于线性。该研究结果有助于解决RFAF瞬时动态范围波动问题，对实现多射频链路数字中频接收机大动态范围稳定接收提供了一个有效的解决方案。