采用可变增益控制器RF2607在WLAN接收机前端系统中的应用

1、引言

在WLAN通信中，为了使接收机具有高灵敏度，能确保可靠地接收输入的微弱信号或过大信号，接收机设置了自动增益控制威廉希尔官方网站 （AGC），其目的在于使接收机的增益随输入信号的强弱自动调整。自动增益控制的主要功能是在输入信号幅度变化很大的情况下，使输出信号幅度保持恒定或仅在特定的范围内变化。在WLAN通信系统中，根据设计需要，要实现70 dB的增益控制变化范围。若没有自动增益控制威廉希尔官方网站 ，则在接收很强或极微弱的信号时，可能会使接收机产生饱和及过载，或使信号淹没在噪声中而接收不到信号，即接收机工作失常。在自动增益控制威廉希尔官方网站 的控制下，能够保证整个系统的性能，使得下一级威廉希尔官方网站 能够在正常状态下工作。本文介绍一种RF MicroDevices公司的新型可变增益控制器RF2607，它具有增益较高，动态范围大的特性，使用频率范围适合于射频、中频放大和调节的要求，常用于WLAN通信的模拟前端。

2、 RF2607介绍

2.1 RF2607引脚功能

RF2607引脚排列如图l所示，各引脚功能如下：

CDMA+：CDMA平衡输入。引脚内接直流偏置。该引脚可与VCC直接连接，若与其他设备直接连接则要采取隔直措施。对于单端输入，其中一个引脚作为输入端，另一个CDMA输入端交流耦合接地。平衡输入时输入阻抗为l kΩ，单端输入时输入阻抗为500Ω。

CDMA-：除了互补输入外，其他同CDMA+。

GND：接地连接。该引脚的接地线越短越好。一般接地线要粗。

FM+：FM平衡输入。该引脚内接直流偏置，如果与其他设备直接连接要采取隔直措施。对于单端输入，其中一个引脚作为输入端，另一个FM输入端交流耦合接地。平衡输入时输入阻抗1.7 kΩ，单端输入时输入阻抗为850 Ω。

FM-：除了互补输入外，其他同FM+。

IN SELECT：控制选择中频输入（FM或CDMA模式）。这是数控输入端。逻辑高电平选择CDMA端输入放大器。逻辑低电平选择FM端输入放大器。门限电平约为l.3 V。

NC：悬空。该引脚内部偏置，并且不能直接与地或VCC等外威廉希尔官方网站 相连。

OUT-：平衡输出。这是集电极开路输出，可接250 Ω的平衡负载。负载能力限定了工作负载电阻，但是需在该引脚与VCC间加扼流圈或匹配电感，以调整偏置输出。偏置电感属于输出与下一级间的匹配网。该引脚通过VCC偏置，如果下一级输入有直流直接接地，则需加隔直电容。

OUT+：除了互补输出外，其他同OUT-。

VCC：电源。要加外部分流威廉希尔官方网站 。该引脚和分流电容的导线距离应越短越好。接地端的分流电容直接接地。

GC：放大器的模拟增益调整。有效控制电压为0 V~-3 V。控制电压为3 V时增益最大，控制电压为0 V时增益最小。控制电压通过一个4.7 kΩ的电阻施加到此引脚。

2.2 RF2607的主要特性

支持双模式工作（CDMA/FM）；

增益控制范围-48 dB~+48 dB；

可兼容IS95CDMA；

数字选择输入；

一2 dBm的IP3；

频率范围为12 MHz~285 MHz；

标准的16引脚SSOP封装。

3、自动增益控制原理及系统方案

3.1 基本原理

自动增益控制威廉希尔官方网站 框图如图2所示。图中可控增益放大器的放大倍数Av受控制电压Vc的控制，闭环后系统对Av进行自动控制。环路中电平检测威廉希尔官方网站 检测出反映信号电平的信号的平均值，再通过低通滤波器后，在比较器中与参考电平VR相比较，产生控制信号Vc控制Av。若输入电压幅度Vi增加或威廉希尔官方网站 参数变化使增益变大而导致Vo增加时，环路产生一控制信号，使Av减小；反之，在各种因素造成Vo减小时，环路也会产生控制电压Vc使Av增加。即通过环路控制作用，无论Vi变化或系统参数变化，输出信号电平Vo都将保持在由VR决定的电平上几乎不变。

RF2607为图2中由Vc控制Av大小的可变增益放大器。RF2607可工作在CDMA和FM两种模式下，根据控制引脚7的电压高低选择控制工作模式。工作时，在引脚7的电压控制下，器件选择由引脚1，2输入（CDMA信号）或引脚4，5输入（FM信号）的信号进行放大或衰减，信号在器件内部受增益控制引脚16的控制电压控制。施加在引脚16上的电压控制内部放大器的放大倍数，从而控制输出信号的大小。控制电压一般是由输出信号经主中放、解调威廉希尔官方网站 后，检波出的电压控制的，它是输入信号电压大小的反映。检波出的电压不能直接施加到引脚16，而要通过一个控制电压形成AGC威廉希尔官方网站 ，它主要是根据检波出的电压大小，经过FPGA产生PWM波来判断和改变控制电压，保证后级能够正常工作；当检测电压小时，控制电压变大，反之亦然。

3.2 自动增益的具体实现方案

基于IEEE802.11a的WLAN接收机前端AGC的具体实现框图如图3所示。

在WLAN通信应用中，RF2607用于模拟前端的接收机中，一般用于接收RF（射频）和IF（中频）信号。这里只给出了中频模拟信号情况。RF射频情况与此类似，只不过要加一个选择器，选择IF和RF两种情况。以上信号平均电平检测、AGC智能控制、PWM波产生框图均在QuartusⅡ环境下通过Velog程序来实现，然后再用FPGA实现对RF2607的自动增益控制。

RF2607的典型应用外围威廉希尔官方网站 如图4所示，该威廉希尔官方网站 是AGC的核心。

作为AGC的核心，RF2607必须支持足够带宽范围的理想中频所需的增益。RF2607既可以是电压控制的放大器，也可以是电压控制的衰减器。使用电压控制放大器的环路噪声系数小。而且，应对输入信号加所需的增益，而不是开始就将所有的增益加上，然后根据输入信号再来衰减。使用电压控制放大器降低了固定放大器的噪声系数和截断点。RF2607的典型噪声系数为5 dB～10 dB。增益最大时（衰减最小时），噪声系数最小。因为输入信号电平门限很低，因此，要求整个系统的噪声系数尽可能小。图4中的T1、T2为变压器，其作用主要是实现阻抗匹配，利用变压器耦合连接，根据变压器初、次级回路的阻抗变换使前级威廉希尔官方网站 的输出阻抗与RF2607的输入阻抗相等，保证最大功率传输。变压耦合连接的优点是负载和回路之间没有直流通路。变压器初级阻抗为50 Ω，变压器次级输入为500 Ω，根据阻抗与匝数的关系Z初/Z次=（N初/N次）2，选择500：50的变压器。该RF2607在WLAN的应用中采用了FM+的单端输入方式，引脚7控制电压为低电平。经实际测试达到了预想指标要求。

3.3 RF2607使用中的注意事项

RF2607使用时要尽量按照典型和通用的外围威廉希尔官方网站 来接，不要轻易改动，尤其是在输入输出阻抗方面。有时会出现按典型应用来接外围威廉希尔官方网站 时无增益或增益达不到要求的现象，这时要仔细检查信号源是否选对和连接等方面的问题，不要随意改动输出阻抗的大小。因为当加大RF2607的输出阻抗时，会暂时出现增益放大的现象，但此放大现象很不规律，通电后时间一长很容易使RF2607烧坏，致使整个系统无法正常工作。

4、 实验评估

测试环设备以及环境：R&S的SMU200A矢量信号发生器，WLAN收端实验PCB威廉希尔官方网站 板，DT65型万用表。

在70 MHz中频附近，随着输入电平的改变，控制电压值也随之改变。所测数据如表1所示。

通过以上实验及其所测得的数据，表明RF2607能根据输入信号的不同自动调整其增益大小。

5 、结束语

新型可变增益放大器RF2607能良好地工作在WLAN接收机的模拟前端，其性能受到许多通信系统的青睐，在光纤通信、微波通信、卫星通信等系统以及雷达、广播电视系统中都得到了广泛的应用，也被应用于第三代移动通信基站模拟前端中。

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