增益控制形式有以下几种,分别为人工增益、自动增益控制(AGC)、瞬时增益控制(IAGC)、时间增益控制(STC)、对数放大。本文主要阐述对数放大。对数放大有着前几类增益控制所不具有的优点,例如不容易因为干扰而产生过载,能够比较快地回复高增益。因此,为了压缩大动态范围接收信号,雷达接收机经常使用对数放大器。现代通信设备,接收子系统需要大动态的幅度域和较宽的频域。接收子系统由于所处环境以及有接收不同信号的需求,使得它有着较高标准的动态范围。对数放大器是接收机经常选择的器件。就对于对数放大器而言,从模拟到数字的过渡成为了接收机的一个趋势。从模拟视频对数放大器到真对数放大器的过渡是现在人们对接收机的要求与期望。在经过多路径传播以及散射,雷达信号的输入功率变化范围通常在100dB左右。在带宽上,对数放大器比起其他的一些放大器来说更大。对数放大器还有其他优秀的性能特性。对数放大器应用领域很多。比如在雷达、电子对抗、激光测距、通信等领域的应用十分广泛。例如:雷达接收机、预警侦查雷达、红外激光雷达、相控阵雷达、直检式接收机、高速通道、接收激光测距接收机、声纳系统自动识别、敌我识别系统激光制导、弹头引信、通信接收机、导航。其主要应用显得其独特的重要性与实用性。
2 对数放大器
2。1 对数放大器概念
对数放大器具有独特的性质特点。对数放大器的信号输入和输出是成对数形式的。对于信号的处理是瞬时性的。另外,可以动态压缩输入信号,将输入信号由大动态压缩成小动、态,这样可以控制增益,防止过载。即可以说,对数放大器是非线性压缩,与线性压缩不同,它的增益与信号大小有关,不用通过利用输入信号电平对增益进行控制,它有着信号越大增益越小的特点。需要注意的是,对数放大器的实质是进行对数变换,也一定程度上进行了放大。接下来具体介绍对数放大特性。
对数放大体现在输出和输入电压之间的对数关系,即可以表示为 。基于对数放大器非线性放大,虽然随着增加而增加,但并不是呈线性,增大的很慢,这样可以很大程度地防止过载。具体图如下所示:图2。1表示了对数放大器的输入输出特性,而图2。2则表示了对数放大量与输入信号的关系。
对数放大器的振幅特性
图2。2 对数放大器放大量K与输入信号关系
根据图形可得,当小于时,线性放大是放大器的表现,具体关系可以用式子表示为:
当大于等于小于等于时,此时为对数形式,具体关系用式子表示为:
我们可以将对数放大器分为三类,分别为连续检波对数放大器(SDLA)、视频数放大器(LVA)以及真对数放大器(TLA),这是根据对数放大器的工作原理来进行划分的。
2。2 连续检波对数放大器文献综述
连续检波对数放大器并不是单一的结构,而是由复数个级组成。本身每个级是没有对数性质的,但多个相同的级叠加就能呈现出对数特性,具体原理图见图2。3。每个级增益为A,在不饱和与饱和的情况下幅值特性不同,前者为线性,后者则表现为输入输出不相关,见图2。4。SDLA的基本结构见图2。5。SDLA的原理框图如图2。6所示。它通过多级级联,使得各级的限幅器经过检波后相加,然后滤除载波,再进行放大。对放的增益、级数决定了输入动态范围,输入动态范围在级数越多时越大。限幅放大器的小信号增益是对数精度最小值的决定性因素。调节各级的偏置电压对于各级的小信号增益调节有着良好的效果。而这决定了对数精度的最小值。SDLA满足中频输入和输出信号幅度成对数关系,同时输出检波后的信号,它同时对信号的幅度与频率采取了保留。SDLA拥有动态范围宽,调试方便等优点。SDLA以它优秀的适应性与实用性普遍应用于雷达、通信、ECM系统中。