近几年来,随着通信环境日益复杂化,脉冲雷达信号衰落加剧。这对雷达接收机的自动增益控制(AGC)模块的高灵敏度、高精度、快速响应时间提出了更高的要求。相比传统的模拟自动增益控制,数字AGC系统的应用更加广泛。本文基于数字AGC系统结构的研究分析与对比,设计了一款基于FPGA的大动态范围,快速锁定的数字AGC系统,该结构实现简单、体积较小、灵活性高。本文主要工作内容和创新点总结如下:(1)本文给出了数字AGC系统的硬件设计结构。对现有的数字AGC系统拓扑结构以及主要电路单元类型进行分析比较,指出了开环前馈和闭环反馈结构的优缺点,引入了结合前馈和反馈优点的数据采样反馈AGC系统结构实现1.9 GHz脉冲雷达信号63 dB的动态调节范围。其中可变增益放大器模块选择线性度高、增益控制精确、工作带宽大的可变衰减器级联固定增益放大器结构,其中衰减量由数字信号直接控制,因此环路结构简洁;检波器线性范围高达74 dB;ADC转换器采样率达到125 MSPS,能够实现200 ns窄脉冲信号的自动增益控制;为了实现输出快速锁定,增益调整算法控制模块选择FPGA芯片。最后完成了整个数字自动增益控制系统的电路设计与加工。(2)本文给出了基于FPGA实现数字AGC增益快速调整的设计。基于Simulink对二分法和查找表两种数字AGC增益调整算法进行了仿真分析,指出了两种算法的优缺点。针对脉冲信号峰值变化大导致检波器输入信号处于非线性区域的问题,本文对采样数据进行分段处理。当检波器输入功率处于非线性区域时,首先将功率调节到线性区域,然后根据ADC采样数据对应查找表输出增益调整量,从而实现输出功率在两个脉冲内快速锁定。在增益调整模块运作时,PC端通过串口通信方式实时监测链路增益。整个逻辑设计基于Modelsim工具进行前仿真,从而验证了FPGA逻辑设计的正确性与合理性。(3)本文搭建了基于数字AGC系统的实验测试平台进行测试。经过测试结果分析表明,该数字AGC系统结构适用于脉冲雷达系统,具有-51 dBm~11 dBm的输入动态范围,±0.25 dB的步进精度以及6.35 us的环路建立时间,满足设计要求和性能指标。