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1 绪论 1.1 课题研究背景 在数字通信、电路分析过程中，因为电路所处环境的多样性，常常会使输出信号起伏较大；在信号检测处理过程中，被检测信号在长线传输后，信号会有微弱起伏。假如增益保持不变，则系统会因信号超出动态范围而无法正常工作：信号太强会导致系统饱和甚至损坏系统，信号太弱又可能导致信号丢失[1]。故我们希望接收信号过强时减小增益，接收信号过弱时增大增益。显然依靠人手动调节增益是无法实现这一目的的。为实现增益的自动变化，严格控制信号波形及幅度变化，自动增益控制AGC（Automatic Gain Control）电路逐步进入人们的视野。 本项目为四象限激光定位系统的子模块，主要实现输入光信号的自我调节与控制。在四象限激光探测器中，由于探测器接受的入射光强度会因环境因素等诸多条件影响，信号强度会有大幅度波动：输入信号过强时可能超出 A/D 采样上限，过弱时也可能淹没在噪声中。为弥补这一不足，引发了本项目对自动增益控制电路的研究。本项目通过AGC环路的自动调节满足 AD 采样的幅值要求，提高探测器对入射光能量的适应性。
1.2 国内外发展现状 目前来说，AGC系统主要应用于电视和广播通信领域。在电视与广播接收机中，由于接收机主要接收信号塔、外界环境所反射的反射信号，在传送过程中会由于距离远近、信号能量损耗等差异使接收信号强度可能出现微弱波动，这种由于信号传输引发的波动在不同频段之间尤为突出[2]。为实现电视与广播的正常使用，避免这一现象，实际生产中在电视与广播接收机的中频放大电路中加入AGC系统，实现信号的自动调节。参考文献对电视与广播接收机中的AGC电路的原理、实现方式、性能参数、电路分类以及常用电路进行了深入的讲解。而参考文献向我们介绍了AGC电路在无线电调幅接收机中的使用。 AGC系统还广泛应用在移动通信领域，特别是在第三代移动数字通信系统中[3]。第三代数字移动通信系统主要使用 CDMA 技术实现无线传输。其中，CDMA 系统的核心技术就是功率控制技术。在 CDMA 这一自干扰系统中，每一第2页
本科毕业设计说明书 位移动使用者都占用相同的频率与带宽，其导致的远近效应问题尤为突出。为减小多址干扰、克服远近效应，必需严格地对功率进行控制。文献给出了 WCDMA 系统中常用来实现功率控制的AGC系统模块。 AGC系统还可在光纤通信中用来稳定发光器件的输出功率，文献介绍了AGC环路在光端机中的典型应用。 除此之外，文献[4]还设计了可实现高速数据传输的AGC系统。可以看出，AGC系统在通信领域中应用日益广泛。当然，随着电磁空间的逐渐恶化， AGC系统也必将在导航领域承担更大的作用，作为导航系统接收机的重要组件而获得深入研究实现广泛应用。
1.3 论文主要内容与结构 本文主要介绍了一种用于四象限激光定位系统的自动增益控制电路。根据项目要求，模拟四象限激光定位系统的使用环境。通过电路设计与仿真，最终选定基于FPGA的自动增益控制方法。此电路通过检测分析输出电流，使主放大电路在不同增益档位间自由切换。在仿真接受不同强度的入射光时，探测器的定位精度和线性范围并不会受到增益级别变化的影响，从而实现了增益自适应放大。因此，本文的总体规划划分为以下六个章节：
第一章：绪论。主要介绍了自动增益控制环路的研究背景、研究现状等。
第二章：自动增益控制电路中的关键技术基础。主要介绍了AGC的基本知识，工作原理，分类以及主要性能指标。