Superhet Radio AGC – Control automático de ganancia

El control automático de ganancia, AGC dentro de una radio superhet, permite controlar la ganancia del receptor para nivelar la salida de audio, pero para evitar la sobrecarga.

El control automático de ganancia, AGC, se introdujo para detener las variaciones en las señales que causan grandes variaciones en el volumen recibido. En consecuencia, el AGC también se llamaba a menudo control automático de volumen o CVA.

Las grandes variaciones en la señal causadas por la decoloración en las bandas de transmisión de onda media o en las bandas de onda corta pueden conducir a grandes cambios en el volumen en la salida de una radio si no se toman medidas. También cuando se utiliza una radio en un vehículo en AM, pueden ocurrir grandes variaciones en la intensidad de la señal.

Para combatir este tipo de problemas, se introdujo el control automático de ganancia o control automático de volumen, el término control automático de volumen, el CVA se utiliza considerablemente menos ampliamente en estos días.

Mientras que el control automático de ganancia todavía sirve para controlar el volumen de salida, un sistema AGC bien diseñado también ayudará a garantizar que el receptor no se sobrecargue en presencia de señales fuertes.

Requisitos de AGC

Es necesario implementar un control automático de ganancias para mejorar la recepción. Desafortunadamente, esto no siempre es fácil de lograr y, a veces, un AGC mal implementado puede disminuir la recepción en algunas circunstancias.

Dos de los principales requisitos de un sistema AGC en un receptor superheterodino es que debe asegurarse de que el audio u otra salida no varíe en un rango tan amplio que la salida de audio necesite ajustarse continuamente. Con muchas radios de superhet que se utilizan para recibir señales de amplitud como AM o SSB, se necesita cierto control sobre la salida final, de lo contrario la salida de audio variará ampliamente. Como la señal puede variar en un rango de más de 70 u 80 dB, el audio debe ser controlado en consecuencia.

El otro requisito es que es posible que al recibir señales fuertes, algunas etapas del receptor se sobrecarguen. Esto puede conducir a problemas como la desensibilización, la modulación cruzada e incluso la recepción de señales falsas generadas en el receptor si las etapas de RF o mezclador se sobrecargan. Además, si alguna etapa del receptor se sobrecargaba, cualquier información de amplitud podría distorsionarse.

Implementaciones de AGC

La implementación de un control automático de ganancia dependerá del diseño de la radio y sus capacidades generales.

Por lo general, la tensión de control para el AGC se deriva de las últimas etapas del receptor. Hay varias opciones que se pueden utilizar:

• Salida del demodulador: las fuentes más utilizadas de la tensión AGC son del demodulador. Para AM es necesario asegurarse de que se detecte el nivel portador y no el nivel de modulación. El audio regenerado para las etapas de audio no es adecuado, ya que a menudo se ha pasado a través de un condensador para eliminar el nivel de CC. También las constantes de tiempo para cualquier filtrado no serán correctas. En consecuencia, se toma otra salida del detector de diodos reteniendo la CC y el filtrado para dar las constantes de tiempo AGC requeridas.
• Etapas de audio: A veces se puede tomar una salida de las etapas de audio. Esto puede ser útil para modos de señal como una sola banda lateral y Morse, CW. Esto elimina el problema del oscilador de frecuencia de ritmo requerido para estos modos, añadiendo estar presente y afectando el nivel de AGC.
• Etapas IF: En algunas ocasiones se puede tomar una salida separada del amplificador IF y pasar a un demodulador separado utilizando circuitos separados.

Este voltaje AGC se aplica entonces a las etapas IF y, a menudo, a las de RF. Normalmente, el AGC se aplica a las etapas de RF en radios de mayor rendimiento, ya que algunos receptores de difusión de gama baja pueden no tener etapas de RF que puedan acomodar un AGC.

El AGC se aplica normalmente para reducir la ganancia de las etapas IF primero, y luego, a medida que la señal entrante aumenta en fuerza, el voltaje AGC también se aplica para reducir la ganancia de las etapas de RF. De esta manera, el rendimiento de la señal al ruido del receptor de superhete se mantiene cuando se necesita.

Características de AGC

El AGC en cualquier radio de superhete tendrá constantes de tiempo asociadas. Si no se aplicaran constantes de tiempo, entonces el AGC sería rápido y eliminaría cualquier información de amplitud de la señal entrante.

El AGC necesita ser capaz de permitir que las señales que se reciben caigan dentro de un rango aceptable, y también necesita acomodar los efectos de la decoloración por cualquier razón. Se pueden usar dos constantes de tiempo:

• Tiempo de ataque: Este es el tiempo que tarda el sistema AGC en responder a un cambio brusco en la intensidad de la señal.
• Tiempo de desintegración: Este es el tiempo que tarda el AGC en volver a su valor después de que se elimina una señal, o desaparece un ruido transitorio.

También la constante de tiempo es diferente para diferentes tipos de modulación:

• Modulación de amplitud: A pesar de que AM no se utiliza ampliamente en estos días, excepto para las transmisiones de difusión, la mayoría de los receptores de comunicaciones son capaces de acomodarlo. La tensión de control de ganancia automática detecta el nivel del portador y lo utiliza como señal de control. A menudo, este voltaje se genera dentro del detector de envolventes, y se filtra para eliminar la modulación de amplitud, mientras se pueden ver las variaciones de intensidad de la señal. Las constantes de tiempo típicas pueden estar entre 0,1 y 0,3 segundos. A menudo se utiliza un tiempo de «ataque» ligeramente más rápido para acomodar cualquier gran ráfaga de ruido.
• Morse: Las señales Morse / CW tienen una característica muy diferente a la de la modulación de amplitud. La velocidad de datos efectiva es mucho menor y, por lo tanto, pueden ser necesarias constantes de tiempo más largas para que el AGC no cambie continuamente con la señalización. Si esto sucede, el cambio constante en el nivel de ruido de fondo puede ser muy molesto, si no molesto. También el hecho de que se requiera un oscilador de frecuencia de ritmo puede significar que esta señal puede ser vista por el detector AGC. Esto se puede superar utilizando el nivel de audio detectado para generar el voltaje AGC, aunque esto puede conducir a problemas cuando la frecuencia de audio cae por debajo del ancho de banda de audio o se eleva por encima de él, pero aún dentro del ancho de banda IF. Los tiempos de ataque típicos de Morse pueden ser de 20 ms y la decadencia puede ser de 200 a 500 ms más o menos para permitir las brechas entre los elementos Morse.
• Banda lateral única: La situación de SSB es muy similar a la de Morse. Como la señal no tiene portador, la señal varía constantemente en fuerza de acuerdo con las variaciones en el habla. Una vez más se requiere un oscilador de frecuencia de ritmo, y como resultado muchos receptores utilizan el audio recuperado para generar el voltaje de control para el control automático de ganancia para el receptor de superhetes. Términos de estaño de las constantes de tiempo se utiliza un tiempo de ataque relativamente rápido y un tiempo de desintegración más largo. A menudo hasta un segundo, ya que esto acomoda pausas en el habla mientras que también puede seguir cualquier variación debido a la decoloración, etc. Si el tiempo de desintegración de AGC fuera demasiado corto, esto daría lugar a un rápido aumento del ruido de fondo durante las pausas del habla.
• Modulación de frecuencia: Para la modulación de frecuencia, cualquier variación de amplitud puede ser ignorada, ya que la modulación solo se lleva como variaciones de frecuencia. En consecuencia, las últimas etapas del FI normalmente se limitan para eliminar cualquier variación de amplitud. Al permitir que solo se limiten las últimas etapas del FI, las señales espurias no son un problema. Solo si el límite de las etapas de RF o mezclador se generan señales espurias no deseadas. El AGC todavía se puede utilizar para evitar la sobrecarga en las etapas de RF, pero esto debe generarse a partir de un circuito antes de la limitación en el IF.

En algunos receptores, las constantes de tiempo AGC se cambian mediante el interruptor de modo en el conjunto. En otros receptores es posible tener un control separado donde las constantes de tiempo se pueden ajustar de acuerdo con los requisitos. También puede ser posible apagar el AGC.

El diseño de un muy buen sistema AGC debe reducir adecuadamente la ganancia del IF y también las etapas de RF para preservar la relación señal-ruido y también garantizar que la señal de salida del receptor de superhete se mantenga a un nivel adecuado.