在无线通信系统中，随着传输距离的变化以及其他一些因素的影响，电波在空间传播过程中存在明显衰落，在接收机输入端的信号强度有很大的变化。因此在接收机前端必须加上一个幅度控制系统，数字式自适应增益控制(automatic gain control，agc)环路是无线通信中必不可少的，他保证了接收机在接收信号强弱十分悬殊的情况下，输出功率保持恒定，从而使后面的调制解调器和信号处理单元稳定地工作而不致饱和或电平不够。

一般，agc环路电路有两种，分别为模拟agc和数字agc。前者多用于射频或中频，而后者更多地用于中频或基带。具体而言agc环路是为了使模拟输入信号能尽量达到adc的满刻度要求(充分利用adc的动态范围)，而又不使adc饱和而设置的。其结构框图如图1所示。

纯射频agc电路工作在高频频率，对器件的要求很高，代价很大，另外对于不同的系统使用的adc不同，射频部分无法预测进入基带部分的数字信号的功率。因此，在如今的无线通信领域中，更多的agc环路由两部分组成，射频部分含有数控运放，而功率检测和天线选择则由基带部分完成。

2 模拟agc

在模拟接收机中，增益控制是通过可变增益的衰减器和可变增益的放大器实现的，根据最佳的动态范围和噪声图完成增益控制。当输入信号变化时，增益可以由人工调节(mgc)或由负反馈控制系统(agc)自动完成。在负反馈控制系统中，信号的强度经器件检波后，反馈到可变增益级，使信号变化到规定的范围内。这种负反馈环路是一个经典的控制系统，环路的动态平衡是靠agc模块的"充电"和"放电"动作来实现的「1」。

在模拟接收机的agc电路中，使用较为普遍的是闭环延迟式agc，利用接收信号包络产生的控制电压来实现对接收机放大系统增益的自动调节，框图如图2所示「2」。。在图2中，比较器在检波电路之后，也有设计者将比较器放在检波电路之前，这与信号、检波器件和比较器件的选择有关。由于本文重点讨论的是数字agc，故在此不过多叙述模拟agc的构造与特点。

3 数字agc的设计

3.1 数字agc的特点与简介

在数字接收机中，增益控制需要处理的问题、研究的途径及解决的方法同模拟接收机基本相似，但也存在差异。

首先，数字agc也要求输出电平和过载保护，可是信号经adc数字化后，其增益衰减主要是通过采样数据的运算处理来完成的，基于数字硬件的增益控制线路简化了很多相同功能的模拟电路。

其次，模拟接收机主要关心的问题是信号过载和外界环境对电路的影响，而数字接收机的主要问题则是adc的过载。由于窄带滤波(数字滤波)在adc转换器后，因此带内的信号将不再是设置接收机增益的主要参考。无论是mgc方式或agc方式，基带部分必须监测adc转换器的输入电平直接转换出来的数字信号，而不是经过带通滤波的信号，以防止adc转换器过载的发生。所以如果在adc转换器的带宽内接收到一个强信号，但是带内的有用信号很弱，此时即使牺牲带内信号强度也必须降低增益防止adc转换器过载。数字agc有下列优点：

(1)在adc精度足够高的前提下,相对二极管检波器,能够更准确地测量、量化信号强度;

(2)更精确的增益与衰减步长;

(3)更强的agc控制能力(例如输入信号变化100 db时,数字agc输出信号变化小于0.5 db,而模拟agc输出信号变化通常为3～6 db)「2」;；

(4)可以通过寄存器配置，任意改变建立时间和衰落时间以及特殊的agc模式(如agc悬挂、保持等),因此使用起来更加灵活。

3.2 接收机agc设计

图3是接收机部分agc的框图。接收机agc主要由能量估计、环路增益调节、饱和处理和线性放大等4部分组成。

能量估计部分主要是对输入的正交i,q两路信号进行能量估计,得到采样后一段时间内数字信号的平均能量es:

其中n为采样点数,s(n)为输入的数字信号的能量:

对于asic应用而言,接收机agc需要良好的可实现性。开方操作对于asic的实现而言比较困难,因此可以使用近似操作。当︱i︱﹥﹥︱q︱时(此时peano余项可忽略不计)，：式(2)和泰