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Superhet Radio AGC - Automatische Verstärkungsregelung

Superhet Radio AGC - Automatische Verstärkungsregelung


Die automatische Verstärkungsregelung AGC wurde eingeführt, um Signalschwankungen zu stoppen, die große Schwankungen des Empfangsvolumens verursachen. Dementsprechend wurde die AGC auch oft als automatische Lautstärkeregelung oder AVC bezeichnet.

Große Signalschwankungen, die durch Überblenden der Mittelwellen-Rundfunkbänder oder der Kurzwellenbänder verursacht werden, können zu großen Lautstärkeänderungen am Ausgang eines Radios führen, wenn keine Maßnahmen ergriffen werden. Auch bei Verwendung eines Radios in einem Fahrzeug mit AM können große Schwankungen der Signalstärke auftreten.

Um diesen Problemen entgegenzuwirken, wurde die automatische Verstärkungsregelung oder die automatische Lautstärkeregelung eingeführt - der Begriff automatische Lautstärkeregelung, wobei AVC heutzutage erheblich weniger verbreitet ist.

Während die automatische Verstärkungsregelung weiterhin zur Steuerung der Ausgangslautstärke dient, trägt ein gut konzipiertes AGC-System auch dazu bei, dass der Empfänger bei starken Signalen nicht überlastet wird.

AGC-Anforderungen

Eine automatische Verstärkungsregelung muss implementiert werden, um den Empfang zu verbessern. Leider ist dies nicht immer leicht zu erreichen und manchmal kann eine schlecht implementierte AGC unter bestimmten Umständen den Empfang beeinträchtigen.

Zwei der Hauptanforderungen eines AGC-Systems in einem Überlagerungsempfänger sind, dass sichergestellt werden soll, dass der Audio- oder andere Ausgang nicht über einen so großen Bereich variiert, dass der Audioausgang kontinuierlich angepasst werden muss. Da viele Superhet-Funkgeräte zum Empfangen von Amplitudensignalen wie AM oder SSB verwendet werden, ist eine gewisse Kontrolle über die endgültige Ausgabe erforderlich, da sonst die Audioausgabe stark variiert. Da das Signal über einen Bereich von mehr als 70 oder 80 dB variieren kann, muss das Audio entsprechend gesteuert werden.

Die andere Anforderung ist, dass es möglich ist, dass beim Empfang starker Signale einige Stufen des Empfängers überlastet werden. Dies kann zu Problemen wie Desensibilisierung, Kreuzmodulation und sogar zum Empfang von Störsignalen führen, die im Empfänger erzeugt werden, wenn die HF- oder Mischerstufen überlastet sind. Auch wenn irgendwelche Stufen des Empfängers überlastet werden, können jegliche Amplitudeninformationen verzerrt werden.

AGC-Implementierungen

Die Implementierung einer automatischen Verstärkungsregelung hängt vom Design des Radios und seinen allgemeinen Fähigkeiten ab.

Typischerweise wird die Steuerspannung für die AGC von den letzten Stufen des Empfängers abgeleitet. Es gibt verschiedene Optionen, die verwendet werden können:

  • Demodulatorausgang: Die am häufigsten verwendeten Quellen für die AGC-Spannung sind der Demodulator. Für AM muss sichergestellt werden, dass der Trägerpegel erkannt wird und nicht der Modulationspegel. Das für die Audiostufen regenerierte Audio ist nicht geeignet, da es häufig durch einen Kondensator geleitet wurde, um den Gleichstrompegel zu entfernen. Auch die Zeitkonstanten für eine Filterung sind nicht korrekt. Dementsprechend wird ein anderer Ausgang vom Diodendetektor genommen, wobei der Gleichstrom beibehalten und gefiltert wird, um die erforderlichen AGC-Zeitkonstanten zu ergeben.
  • Audiostufen: Manchmal kann eine Ausgabe von den Audiostufen genommen werden. Dies kann für Signalmodi wie Single Sideband und Morse, CW nützlich sein. Dies beseitigt das Problem, dass der für diese Modi erforderliche Schwebungsfrequenzoszillator vorhanden ist und den AGC-Pegel beeinflusst.
  • IF-Stufen: In einigen Fällen kann ein separater Ausgang vom ZF-Verstärker genommen und unter Verwendung einer separaten Schaltung in einen separaten Demodulator geleitet werden.

Diese AGC-Spannung wird dann an die ZF- und häufig an die HF-Stufen angelegt. Normalerweise wird die AGC in Hochleistungsfunkgeräten auf die HF-Stufen angewendet, da einige Rundfunkempfänger möglicherweise keine HF-Stufen haben, die eine AGC aufnehmen können.

Die AGC wird normalerweise so angelegt, dass sie zuerst die Verstärkung der ZF-Stufen verringert, und dann, wenn das eingehende Signal an Stärke zunimmt, wird auch die AGC-Spannung angelegt, um die Verstärkung der HF-Stufen ebenfalls zu verringern. Auf diese Weise bleibt die Signal-Rausch-Leistung des Superhet-Empfängers erhalten, wenn sie benötigt wird.

AGC-Eigenschaften

Der AGC in jedem Superhet-Radio sind Zeitkonstanten zugeordnet. Wenn keine Zeitkonstanten angewendet würden, wäre die AGC schnell und würde alle Amplitudeninformationen aus dem eingehenden Signal entfernen.

Die AGC muss in der Lage sein, zu ermöglichen, dass die empfangenen Signale in einen akzeptablen Bereich fallen, und sie muss auch die Auswirkungen des Fading aus irgendeinem Grund berücksichtigen. Es können zwei Zeitkonstanten verwendet werden:

  • Angriffszeit: Dies ist die Zeit, die das AGC-System benötigt, um auf eine starke Änderung der Signalstärke zu reagieren.
  • Zerfallszeit: Dies ist die Zeit, die die AGC benötigt, um auf ihren Wert zurückzukehren, nachdem ein Signal entfernt wurde oder ein vorübergehendes Rauschen verschwindet.

Auch die Zeitkonstanten sind für verschiedene Modulationsarten unterschiedlich:

  • Amplitudenmodulation: Obwohl AM heutzutage nicht weit verbreitet ist, außer für Rundfunkübertragungen, können die meisten Kommunikationsempfänger dies aufnehmen. Die automatische Verstärkungssteuerspannung erkennt den Trägerpegel und verwendet diesen als Steuersignal. Oft wird diese Spannung im Hüllkurvendetektor erzeugt und gefiltert, um die Amplitudenmodulation zu entfernen, während die Signalstärkeschwankungen weiterhin sichtbar sind. Typische Zeitkonstanten können zwischen 0,1 und 0,3 Sekunden liegen. Oft wird eine etwas schnellere "Angriffs" -Zeit verwendet, um große Rauschstöße aufzunehmen.
  • Morse: Morse / CW-Signale haben eine ganz andere Charakteristik als die Amplitudenmodulation. Die effektive Datenrate ist viel niedriger und daher können längere Zeitkonstanten erforderlich sein, damit sich die AGC nicht ständig mit der Signalisierung ändert. In diesem Fall kann die ständige Änderung des Hintergrundgeräuschpegels sehr ablenkend, wenn nicht sogar störend sein. Auch die Tatsache, dass ein Schwebungsfrequenzoszillator erforderlich ist, kann bedeuten, dass dieses Signal vom AGC-Detektor gesehen werden kann. Dies kann überwunden werden, indem der erkannte Audiopegel zur Erzeugung der AGC-Spannung verwendet wird. Dies kann jedoch zu Problemen führen, wenn die Audiofrequenz unter die Audiobandbreite fällt oder darüber steigt, jedoch immer noch innerhalb der ZF-Bandbreite. Typische Angriffszeiten für Morse können 20 ms betragen und der Zerfall kann etwa 200 bis 500 ms betragen, um die Lücken zwischen den Morseelementen zu berücksichtigen.
  • Einzelseitenband: Die Situation für SSB ist der von Morse sehr ähnlich. Da das Signal keinen Träger hat, ändert sich die Stärke des Signals entsprechend den Sprachschwankungen ständig. Wiederum ist ein Schwebungsfrequenzoszillator erforderlich, und als Ergebnis verwenden viele Empfänger das wiederhergestellte Audio, um die Steuerspannung für die automatische Verstärkungsregelung für den Superhet-Empfänger zu erzeugen. Zinnbegriffe der Zeitkonstanten werden eine relativ schnelle Angriffszeit und eine längere Abklingzeit verwendet. Oft bis zu einer Sekunde, da dies Sprachpausen berücksichtigt und gleichzeitig Schwankungen aufgrund von Fading usw. folgen kann. Wenn die AGC-Abklingzeit zu kurz wäre, würde dies zu einem raschen Anstieg des Hintergrundrauschens während Sprachpausen führen.
  • Frequenzmodulation: Bei der Frequenzmodulation können Amplitudenschwankungen ignoriert werden, da die Modulation nur als Frequenzschwankungen durchgeführt wird. Dementsprechend werden die letzteren Stufen der ZF normalerweise in eine Begrenzung getrieben, um jegliche Amplitudenschwankungen zu entfernen. Indem nur die letzten Stufen der ZF begrenzt werden, sind Störsignale kein Problem. Nur wenn die HF- oder Mischstufenbegrenzung unerwünschte Störsignale erzeugt. Die AGC kann weiterhin verwendet werden, um eine Überlastung in den HF-Stufen zu verhindern, dies muss jedoch vor der Begrenzung in der ZF aus einer Schaltung erzeugt werden.

Bei einigen Empfängern werden die AGC-Zeitkonstanten durch den Modusschalter am Gerät umgeschaltet. Bei anderen Empfängern ist eine separate Steuerung möglich, bei der die Zeitkonstanten entsprechend den Anforderungen eingestellt werden können. Möglicherweise kann auch die AGC ausgeschaltet werden.

Das Design eines sehr guten AGC-Systems muss geeignet sein, die Verstärkung der ZF- und auch der HF-Stufen zu reduzieren, um das Signal-Rausch-Verhältnis zu erhalten und um sicherzustellen, dass das Ausgangssignal vom Superhet-Empfänger auf einem geeigneten Pegel gehalten wird.

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