第17卷第4期2009年07月河南机电高等专科学校学报JournalofHenanMechanicalandElectricalEngineeringCollegeVol.17№.4Jul.音频AGC的设计与实3现李道虎,贾新成(新乡760厂,河南新乡453009)摘要:在模拟电路和数字信号处理两方面简要地介绍音频AGC的实现方法,并给出数字信号处理方式的理论分析和具体实现。关键词:AGC(自动增益控制);数字信号处理;希尔伯特变换:TN911.72文献标识码:A:1008-2093(2009)04-0016-03在调幅和调频调制中,我们需要音频调制信号满足一定的范围,使已调波保持在相对稳定的频偏和调制度上。音频AGC(自动增益控制)技术就可以完成此功能。随着通信技术的发展,音频AGC技术也从模拟电路发展到了数字信号处理时代。如今音频AGC的数字信号处理技术已被广泛地应用到电路设计中。本文就从模拟电路和数字信号处理两方面给出了音频AGC的具体实现方法。1模拟电路的实现方法图1是PAE3000收发信机中模拟电路实现的音频AGC电原理图。N1构成一个同相高阻放大器,其增益由R2、R3决定,P沟道场效应管V1等效为电压控制电阻器,它与R1一起在N1的输入端构成一个分压器,晶体管V2构成一个控制V1栅极电压的高增益放大器,而V1能有效地决定N1输入端衰减量,没有信号及信号很小时,V1的源、漏极将呈现高阻,对信号衰减量很小,随着信号的增加使V1的输出的电平大约为2V时,V2开始导通,V1的栅极电压下降,其等效电阻就减小,输入信号进一步增大,V1的等效电阻就进一步减小,对信号的衰减就进一步增加,因此N1的输出信号就稳定在2V。此电路的增益控制范围达30dB以上。由于对小信号的增益较大,当无信号时,背景噪音同样也会被放大发射出去,因此采用此电路时一般都增加有静噪电路,防止噪音传输到后面电路。图1音频AGC电原理图数字信号处理的实现方法22.1结构和算法模型在数字音频AGC电路中可以使用前馈或者反馈的方法来实现。下面我们按照前馈的方法来说明其图2前馈AGC在图2中,我们希望通过调整输入x(n)的增益使得输出y(n)的最大值接近预定的参考值yr(n),yr(n)对应系统所需的调制频偏和调制幅度。e(n)是输^2^入信号的包络e(n)=x2(n)+x(n),其中x(n)是x(n)的希尔伯特变换。3收稿日期:2009205210作者简介:李道虎(19742),男,河南新乡人,工程师,主要从事DSP开发研究图2中的AGC算法一方面需要跟踪包络的变化,起到增益控制的作用;另一方面又不能快速响应包络的瞬时变化,否则会影响调制的幅度信息。实际中一由此可以得到:12b12(b-a)fbadx-2(b-a)faxdxc1=1(b3-a3)(b-a)-1(b2-a2)2314Rm(n)=(1-α)m(n-1)+αα<1,称其为3b11e(n)22b(b3-a)fadx-(b-a)fadx3x2alpha滤波。数字音频AGC中有两个主要的参数[2]:建立时间和释放时间。建立时间就是音频信号由较小值突变到较大值时,输出信号到达稳定值的时间;释放时间就是音频信号由较大值突变到较小值时,输出信号到达稳定值的时间。与建立和释放时间相关的是时间常数,而时间常数与alpha滤波中的α参数相关。下面推导出时间c2=11(b-ab-a-(b2-a2)33)()342.3算法的DSP实现在通信设备中,对于调幅或调频两种调制方式,无论麦克风输入信号大或小,一般都要求发射调幅的调制度保持在80%左右,而对于调频则是频偏保持在6kHz。因此音频AGC电路是保证调制度或频偏一致的有效实现方法。对于采用数字信号处理方式,大大简化了模拟电路部分设计。以下给出了采用TI公司TMS320C64xx系列数字信号处理器对音频AGC处理的部分程序[4]。该程序采用求信号包络算法,其中主要参数包括:Data_In:音频AD采样数据输入;Setup2Time:建立时间;ReleaseTime:释放时间;DataOut:音频输出。AudioOut(shortData_In,unsignedshortSetup2Time,unsignedshortReleaseTime){intDataCnt=0;定义时间常数为τc,按照RC电路中时间常数的定义有:Ts(1-α)n=e-nτc式中Ts为采样时间,由此可以得到:τc=-TsIn(1-α)。由此可以看到时间常数与α参数之间的关系为:α越小,时间常数越大,反之越小。理论上音频AGC的增益调整动态范围可以很大,实际中为了达到好的效果,一般将增益调整动态范围控制在20dB左右。如果不对增益动态范围进行控制,当无信号时,背景噪声同样会被放大,使人听起来感觉很不舒服。因此可以通过调整mn的最大值,达到较为理想的实际使...