專利名稱：基于直流偏置放大電路的微波輻射計(jì)通道電壓控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直流偏置放大電路及基于直流偏置放大電路的微波輻射計(jì)通道自動(dòng)電壓控制方法，屬于微波遙感領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
自動(dòng)電壓控制是微波輻射計(jì)系統(tǒng)必不可少的環(huán)節(jié)。自動(dòng)電壓控制主要解決由于接收放大鏈路的增益變化導(dǎo)致的輸入到AD變換器的電壓超出AD變換器量程的問(wèn)題。微波輻射計(jì)系統(tǒng)一般包括天線、接收機(jī)、檢波器、視頻放大器和AD變換器，微波信號(hào)被天線接收到之后在接收機(jī)內(nèi)完成射頻和中頻的放大，放大的信號(hào)經(jīng)過(guò)檢波之后進(jìn)行視頻放大和AD 變換，獲得數(shù)字信號(hào)。微波輻射計(jì)觀測(cè)目標(biāo)一般為亮溫為3-350K的噪聲，疊加在普通的接收機(jī)本身幾百K的噪聲上，在檢波器前得到功率變換通常在2dB左右，檢波后的信號(hào)十分微弱，并且包含大量的無(wú)用的直流信息，為獲得足夠的電壓分辨率，需要對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行超過(guò)幾千倍的視頻放大后進(jìn)行AD變換，因此當(dāng)射頻或者中頻電路產(chǎn)生一點(diǎn)的增益波動(dòng)在視頻電路都會(huì)產(chǎn)生較大波動(dòng)，導(dǎo)致視頻電路輸出的電壓范圍超出AD變換器的量程，造成系統(tǒng)功能喪失。為了避免由于射頻或者路的增益波動(dòng)造成的影響，通常的設(shè)計(jì)是在射頻或者中頻增加一級(jí)自動(dòng)增益控制電路(AGC)，對(duì)AD變換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算獲得需要的控制參數(shù)，控制參數(shù)通過(guò)DA變換器變換成模擬電壓，送入到AGC的控制端實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制。通常的微波輻射計(jì)原理框圖如圖I所示，射頻或者中頻AGC控制的不足在于需要在射頻或者中頻鏈路增加一級(jí)AGC電路，并且對(duì)控制精度的要求較高。經(jīng)過(guò)AGC控制后的信號(hào)經(jīng)過(guò)檢波后被視頻放大電路放大，通常放大倍數(shù)在幾千倍以上，因此由于AGC控制電壓波動(dòng)導(dǎo)致的波動(dòng)直接被放大數(shù)千倍，產(chǎn)生無(wú)法消除的波動(dòng)，降低系統(tǒng)的測(cè)量精度，控制AGC電路的電壓由DA變換器產(chǎn)生，因此對(duì)DA變換器的性能要求較高，電路的電磁兼容設(shè)計(jì)要求較高，增加設(shè)計(jì)難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種直流放大電路及基于直流偏置放大電路的微波輻射計(jì)通道電壓自動(dòng)控制方法，通過(guò)直流偏置放大電路實(shí)時(shí)補(bǔ)償微波輻射計(jì)由于工作溫度波動(dòng)和器件老化等因素造成的接收機(jī)增益波動(dòng)，使接收機(jī)檢波后輸出的直流電壓不至于超出AD變換器的輸入動(dòng)態(tài)范圍，并能有效的降低了對(duì)產(chǎn)生偏置電壓器件的性能要求，同時(shí)降低直流偏置放大電路對(duì)微波輻射計(jì)本身性能的影響。本發(fā)明目的主要是通過(guò)如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種直流偏置放大電路，包括直流偏置放大模塊、AD變換模塊、控制參數(shù)產(chǎn)生模塊和偏置電壓產(chǎn)生模塊，其中直流偏置放大模塊接收外部微波輻射計(jì)檢波器輸出的通道觀測(cè)信號(hào)，接收偏置電壓產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的直流偏置電壓，形成一個(gè)加法器電路，將輸入的通道觀測(cè)信號(hào)減去直流偏置電壓模塊產(chǎn)生的直流偏置電壓，相減結(jié)果按照設(shè)計(jì)的放大倍數(shù)放大后輸出給AD變換模塊；AD變化模塊接收直流偏置放大模塊輸出的電壓信號(hào)，將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并輸出到控制參數(shù)產(chǎn)生模塊；控制參數(shù)產(chǎn)生模塊外部微波輻射計(jì)開機(jī)的起始時(shí)刻，將預(yù)置在內(nèi)部的固定參數(shù)發(fā)送到偏置電壓產(chǎn)生模塊，產(chǎn)生偏置電壓發(fā)送到直流偏置放大模塊；外部微波輻射計(jì)開機(jī)工作之后，接收AD變換模塊輸出數(shù)字信號(hào)，通過(guò)計(jì)算獲得需要的電壓控制參數(shù)，將電壓控制參數(shù)輸出到偏置電壓產(chǎn)生模塊；偏置電壓產(chǎn)生模塊接收控制參數(shù)產(chǎn)生模塊發(fā)送的電壓控制參數(shù)，將電壓控制參數(shù)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后得到小于等于+5V的模擬電壓，與內(nèi)部產(chǎn)生的+5V電壓進(jìn)行比較，即所述小于等于+5V的模擬電壓減去所述內(nèi)部產(chǎn)生的+5V電壓,得到一個(gè)小于等于0的偏置電壓，輸出給直流偏置放大模塊。
在上述直流偏置放大電路中，偏置電壓產(chǎn)生模塊包括DA變換模塊、比較器模塊和高穩(wěn)電壓產(chǎn)生模塊，其中DA變換模塊接收控制參數(shù)產(chǎn)生模塊輸出的電壓控制參數(shù)，將電壓控制參數(shù)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后得到小于等于+5V的模擬電壓，輸出到比較器模塊的正端；高穩(wěn)電壓產(chǎn)生模塊產(chǎn)生高穩(wěn)+5V電壓，輸出到比較器模塊負(fù)端；比較器模塊將從DA變換模塊接收的小于等于+5V的模擬電壓與從高穩(wěn)電壓產(chǎn)生模塊接收的高穩(wěn)+5V電壓進(jìn)行比較，即所述小于等于+5V的模擬電壓減去所述內(nèi)部產(chǎn)生的+5V電壓,得到一個(gè)小于等于0的偏置電壓，輸出給直流偏置放大模塊。在上述直流偏置放大電路中，控制參數(shù)產(chǎn)生模塊在外部微波輻射計(jì)開機(jī)工作之后，通過(guò)如下方法獲得需要的電壓控制參數(shù)(I)當(dāng)微波輻射計(jì)觀測(cè)內(nèi)部的熱定標(biāo)源時(shí)，控制參數(shù)產(chǎn)生模塊判斷AD變換模塊的輸出電壓結(jié)果N是否為最大值MAX，如果是最大值，則設(shè)定初始調(diào)整量為M，其中0 < M
<MAX,按照設(shè)定的調(diào)整量步進(jìn)值L，其中0 < L < MAX，可計(jì)算調(diào)整量D = M/L，在現(xiàn)有控制參數(shù)的基礎(chǔ)上減去所述調(diào)整量D后換算成16進(jìn)制數(shù)輸出，如果相減結(jié)果小于OxOOH，則使用OxOOH ；(2)當(dāng)微波輻射計(jì)觀測(cè)內(nèi)部的熱定標(biāo)源時(shí)，控制參數(shù)產(chǎn)生模塊判斷AD變換模塊的輸出電壓結(jié)果N是否大于目標(biāo)值T并且小于最大值MAX，如果是，按照設(shè)定的調(diào)整量步進(jìn)值L，可計(jì)算調(diào)整量D = (N-T)/L，在現(xiàn)有控制參數(shù)基礎(chǔ)上減去所述調(diào)整量D后換算成十六進(jìn)制數(shù)輸出，如果相減結(jié)果小于OxOOH，則使用OxOOH ;其中0 < T < MAX，0 < L < MAX ;(3)當(dāng)微波輻射計(jì)觀測(cè)內(nèi)部的熱定標(biāo)源時(shí)，控制參數(shù)產(chǎn)生模塊判斷AD變換模塊的輸出電壓結(jié)果N是否為最小值MIN，如果是最小值，則設(shè)定初始調(diào)整量為M，其中0 < M
<MAX,按照設(shè)定的調(diào)整量步進(jìn)值L，其中0 < L < MAX，可計(jì)算調(diào)整量D = M/L，在現(xiàn)有控制參數(shù)的基礎(chǔ)上加上所述調(diào)整量D后換算成16進(jìn)制數(shù)輸出，如果相加結(jié)果大于OxFFH，則使用OxFFH ；(4)當(dāng)微波輻射計(jì)觀測(cè)內(nèi)部的熱定標(biāo)源時(shí)，控制參數(shù)產(chǎn)生模塊判斷AD變換模塊的輸出電壓結(jié)果N是否小于目標(biāo)值T并且大于最小值MIN，如果是，按照設(shè)定的調(diào)整量步進(jìn)值L，可計(jì)算調(diào)整量D = (N-T)/L，在現(xiàn)有控制參數(shù)基礎(chǔ)上加上所述調(diào)整量D后換算成十六進(jìn)制數(shù)后輸出，如果相加結(jié)果大于OxFFH，則使用OxFFH ;其中0 < T < MAX，0 < L < MAX ;
(5)當(dāng)微波輻射計(jì)觀測(cè)內(nèi)部的熱定標(biāo)源時(shí)，控制參數(shù)產(chǎn)生模塊判斷AD變換模塊的輸出電壓結(jié)果N是否在TiLmV之間，如果是，則不進(jìn)行調(diào)整，其中T為目標(biāo)值，且0< T
<MAX, L為調(diào)整量步進(jìn)值，且0 < L < MAX。一種包括上述直流偏置放大電路的微波輻射計(jì)，還包括與所述直流偏置放大電路依次連接的檢波器、中頻放大器、低通濾波器、混頻器、帶通濾波器和低噪聲放大器。一種包括上述直流偏置放大電路的微波輻射計(jì)，還包括與所述直流偏置放大電路依次連接的檢波器、射頻放大器、帶通濾波器和低噪聲放大器?；谏鲜鲋绷髌梅糯箅娐返奈⒉ㄝ椛溆?jì)通道電壓控制方法，包括如下步驟(I)微波輻射計(jì)開機(jī)起始時(shí)刻，控制參數(shù)產(chǎn)生模塊將預(yù)置在內(nèi)部的固定參數(shù)發(fā)送到偏置電壓產(chǎn)生模塊，產(chǎn)生偏置電壓發(fā)送到直流偏置放大模塊；
(2)微波輻射計(jì)開機(jī)工作之后，當(dāng)微波輻射計(jì)觀測(cè)到內(nèi)部的熱定標(biāo)源，微波輻射計(jì)檢波器輸出通道觀測(cè)信號(hào)至直流偏置放大模塊，直流偏置放大模塊同時(shí)接收偏置電壓產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的直流偏置電壓，形成一個(gè)加法器電路，將輸入的通道觀測(cè)信號(hào)減去直流偏置電壓，相減結(jié)果按照設(shè)計(jì)的放大倍數(shù)放大后輸出給AD變換模塊；(3)AD變化模塊接收直流偏置放大模塊輸出的電壓信號(hào)，將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并輸出至控制參數(shù)產(chǎn)生模塊；(4)控制參數(shù)產(chǎn)生模塊接收AD變換模塊輸出數(shù)字信號(hào)，通過(guò)計(jì)算獲得需要的電壓控制參數(shù)，將電壓控制參數(shù)輸出至偏置電壓產(chǎn)生模塊；(5)偏置電壓產(chǎn)生模塊接收控制參數(shù)產(chǎn)生模塊發(fā)送的電壓控制參數(shù)，將電壓控制參數(shù)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后得到小于等于+5V的模擬電壓，與內(nèi)部產(chǎn)生的+5V電壓進(jìn)行比較，即所述小于等于+5V的模擬電壓減去所述內(nèi)部產(chǎn)生的+5V電壓,得到一個(gè)小于等于0的偏置電壓，輸出至直流偏置放大模塊，回到步驟(2)。在上述基于直流偏置放大電路的微波輻射計(jì)通道電壓控制方法中，步驟(4)中控制參數(shù)產(chǎn)生模塊獲得需要的電壓控制參數(shù)的具體過(guò)程如下(I)當(dāng)微波輻射計(jì)觀測(cè)內(nèi)部的熱定標(biāo)源時(shí)，控制參數(shù)產(chǎn)生模塊判斷AD變換模塊的輸出電壓結(jié)果N是否為最大值MAX，如果是最大值，則設(shè)定初始調(diào)整量為M，其中0 < M
<MAX,按照設(shè)定的調(diào)整量步進(jìn)值L，其中0 < L < MAX，可計(jì)算調(diào)整量D = M/L，在現(xiàn)有控制參數(shù)的基礎(chǔ)上減去所述調(diào)整量D后換算成16進(jìn)制數(shù)輸出，如果相減結(jié)果小于OxOOH，則使用OxOOH ；(2)當(dāng)微波輻射計(jì)觀測(cè)內(nèi)部的熱定標(biāo)源時(shí)，控制參數(shù)產(chǎn)生模塊判斷AD變換模塊的輸出電壓結(jié)果N是否大于目標(biāo)值T并且小于最大值MAX，如果是，按照設(shè)定的調(diào)整量步進(jìn)值L，可計(jì)算調(diào)整量D = (N-T)/L，在現(xiàn)有控制參數(shù)基礎(chǔ)上減去所述調(diào)整量D后換算成十六進(jìn)制數(shù)輸出，如果相減結(jié)果小于OxOOH，則使用OxOOH ;其中0 < T < MAX，0 < L < MAX ;(3)當(dāng)微波輻射計(jì)觀測(cè)內(nèi)部的熱定標(biāo)源時(shí)，控制參數(shù)產(chǎn)生模塊判斷AD變換模塊的輸出電壓結(jié)果N是否為最小值MIN，如果是最小值，則設(shè)定初始調(diào)整量為M，其中0 < M
<MAX,按照設(shè)定的調(diào)整量步進(jìn)值L，其中0 < L < MAX，可計(jì)算調(diào)整量D = M/L，在現(xiàn)有控制參數(shù)的基礎(chǔ)上加上所述調(diào)整量D后換算成16進(jìn)制數(shù)輸出，如果相加結(jié)果大于OxFFH，則使用OxFFH ；(4)當(dāng)微波輻射計(jì)觀測(cè)內(nèi)部的熱定標(biāo)源時(shí)，控制參數(shù)產(chǎn)生模塊判斷AD變換模塊的輸出電壓結(jié)果N是否小于目標(biāo)值T并且大于最小值MIN，如果是，按照設(shè)定的調(diào)整量步進(jìn)值L，可計(jì)算調(diào)整量D = (N-T)/L，在現(xiàn)有控制參數(shù)基礎(chǔ)上加上所述調(diào)整量D后換算成十六進(jìn)制數(shù)后輸出，如果相加結(jié)果大于OxFFH，則使用OxFFH ;其中0 < T < MAX，0 < L < MAX ;(5)當(dāng)微波輻射計(jì)觀測(cè)內(nèi)部的熱定標(biāo)源時(shí)，控制參數(shù)產(chǎn)生模塊判斷AD變換模塊的輸出電壓結(jié)果N是否在TiLmV之間，如果是，則不進(jìn)行調(diào)整，其中T為目標(biāo)值，且0< T
<MAX, L為調(diào)整量步進(jìn)值，且0 < L < MAX。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)(I)本發(fā)明基于直流偏置放大電路的微波輻射計(jì)通道電壓自動(dòng)控制方法，通過(guò)直 流偏置放大電路實(shí)時(shí)補(bǔ)償微波輻射計(jì)由于工作溫度波動(dòng)和器件老化等因素造成的接收機(jī)增益波動(dòng)，使接收機(jī)檢波后輸出的直流電壓不至于超出AD變換器的輸入動(dòng)態(tài)范圍，并能有效的降低了對(duì)產(chǎn)生偏置電壓器件的性能要求，同時(shí)降低直流偏置放大電路對(duì)微波輻射計(jì)本身性能的影響；(2)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)控制方法的直流偏置放大電路在微波輻射計(jì)射頻或者中頻檢波器之后，避免了在射頻或者中頻增加一級(jí)自動(dòng)增益(AGC)控制電路，且直流偏置放大電路由直流偏置放大模塊、AD變換模塊、控制參數(shù)產(chǎn)生模塊和偏置電壓產(chǎn)生模塊組成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，降低了射頻或者中頻電路的設(shè)計(jì)難度，在工程上易于實(shí)現(xiàn)；(3)本發(fā)明基于直流偏置放大電路的微波輻射計(jì)通道電壓自動(dòng)控制方法中，由于直流偏置電路位于整個(gè)接收鏈路的增益后端，因此偏置放大電路輸出對(duì)觀測(cè)結(jié)果影響較小，降低了對(duì)DA等器件的性能要求；(4)本發(fā)明基于直流偏置放大電路的微波輻射計(jì)通道自動(dòng)電壓控制方法適用于所有類型的微波輻射計(jì)通道自動(dòng)增益控制，具有較廣的應(yīng)用范圍和較強(qiáng)的實(shí)用性。


圖I為采用中頻自動(dòng)增益控制的微波輻射計(jì)接收通道框圖；圖2為本發(fā)明直流偏置放大電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明直流偏置放大電路中偏置電壓產(chǎn)生模塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明包括直流偏置放大電路的微波輻射計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖I ;圖5為本發(fā)明包括直流偏置放大電路的微波輻射計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖2。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述如圖2為本發(fā)明直流偏置放大電路結(jié)構(gòu)示意圖，直流偏置放大電路包括直流偏置放大模塊、偏置電壓產(chǎn)生模塊、AD變換模塊和控制參數(shù)產(chǎn)生模塊。其連接關(guān)系為直流偏置放大模塊輸入負(fù)端連接在外部的微波輻射計(jì)射頻檢波器輸出端，偏置電壓產(chǎn)生模塊輸出端連接在直流偏置放大模塊的輸入負(fù)端，形成一個(gè)加法器電路，直流偏置放大模塊的輸出端接AD變換模塊的輸入端，AD變換模塊的數(shù)字輸出端接控制參數(shù)產(chǎn)生模塊的數(shù)字輸入端，控制參數(shù)產(chǎn)生模塊的數(shù)字輸出端連接在偏置電壓產(chǎn)生模塊的輸入端。直流偏置放大模塊接收外部微波輻射計(jì)檢波器輸出的通道觀測(cè)信號(hào)，接收偏置電壓產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的直流偏置電壓，形成一個(gè)加法器電路，將輸入的通道觀測(cè)信號(hào)減去直流偏置電壓模塊產(chǎn)生的直流偏置電壓，相減結(jié)果按照設(shè)計(jì)的放大倍數(shù)放大后輸出給AD變換模塊。直流偏置放大電路采用高精度運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)，放大器連接為負(fù)反饋加法器，加法器的輸入分別為外部檢波器輸出的通道觀測(cè)信號(hào)和接收偏置電壓產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的直流偏置電壓。AD變化模塊采用16bit精度的AD變換器，接收直流偏置放大模塊輸出的電壓信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行AD變換，將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并輸出到控制參數(shù)產(chǎn)生模塊?？刂茀?shù)產(chǎn)生模塊在外部微波輻射計(jì)開機(jī)的起始時(shí)刻，將預(yù)置在內(nèi)部的固定參數(shù)發(fā)送到偏置電壓產(chǎn)生模塊，產(chǎn)生偏置電壓發(fā)送到直流偏置放大模塊。外部微波輻射計(jì)開機(jī)工作之后，接收AD變換模塊輸出數(shù)字信號(hào)，通過(guò)計(jì)算獲得需要的電壓控制參數(shù)，將電壓控制參數(shù)輸出到偏置電壓產(chǎn)生模塊。控制參數(shù)產(chǎn)生模塊采用C51系列的微處理器實(shí)現(xiàn)，通 過(guò)外圍電路實(shí)現(xiàn)16bit的數(shù)據(jù)接收，電壓控制參數(shù)通過(guò)計(jì)算獲得，設(shè)計(jì)的電壓控制參數(shù)為Sbit十六進(jìn)制數(shù)，每個(gè)分層代表的電壓調(diào)整量為200mV。如圖3所示為本發(fā)明直流偏置放大電路中偏置電壓產(chǎn)生模塊結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可知偏置電壓產(chǎn)生模塊包括DA變換模塊、比較器模塊和高穩(wěn)電壓產(chǎn)生模塊。其連接關(guān)系為DA變換器的輸出連接在比較器模塊的輸入正端，高穩(wěn)電壓源輸出接比較器模塊的輸入負(fù)端，經(jīng)過(guò)比較器模塊后輸出。其中DA變換模塊接收控制參數(shù)產(chǎn)生模塊輸出的電壓控制參數(shù)，將電壓控制參數(shù)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后得到小于等于+5V的模擬電壓，輸出到比較器模塊的正端。DA變換器模塊選用8bit精度DA變換器，變換器輸出電壓范圍0-5V。高穩(wěn)電壓產(chǎn)生模塊產(chǎn)生高穩(wěn)+5V電壓，輸出到比較器模塊負(fù)端。高穩(wěn)電壓源模塊選用高精度電壓源模塊，輸出電壓為+5V，電壓波動(dòng)不大于lOOppm。比較器模塊將從DA變換模塊接收的< +5V的模擬電壓與從高穩(wěn)電壓產(chǎn)生模塊接收的高穩(wěn)+5V電壓進(jìn)行比較，即< +5V的模擬電壓減去內(nèi)部產(chǎn)生的高穩(wěn)+5V電壓，得到一個(gè)小于等于0的偏置電壓，輸出給直流偏置放大模塊。比較器模塊選用高精度運(yùn)算放大器，放大器設(shè)置為比較，DA變換模塊的輸出連接在比較器模塊的輸入正端，高穩(wěn)電壓產(chǎn)生模塊的輸出連接比較器模塊的輸入負(fù)端，輸出信號(hào)為小于等于0的直流電壓。本發(fā)明基于直流偏置放大電路的微波輻射計(jì)通道電壓自動(dòng)控制方法，具體包括如下步驟(I)微波輻射計(jì)開機(jī)起始時(shí)刻，控制參數(shù)產(chǎn)生模塊將預(yù)置在內(nèi)部的固定參數(shù)發(fā)送到偏置電壓產(chǎn)生模塊，產(chǎn)生偏置電壓發(fā)送到直流偏置放大模塊；(2)微波輻射計(jì)開機(jī)工作之后，當(dāng)微波輻射計(jì)觀測(cè)到內(nèi)部的熱定標(biāo)源，微波輻射計(jì)檢波器輸出通道觀測(cè)信號(hào)至直流偏置放大模塊，直流偏置放大模塊同時(shí)接收偏置電壓產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的直流偏置電壓，形成一個(gè)加法器電路，將輸入的通道觀測(cè)信號(hào)減去直流偏置電壓，相減結(jié)果按照設(shè)計(jì)的放大倍數(shù)放大后輸出給AD變換模塊。(3)AD變化模塊接收直流偏置放大模塊輸出的電壓信號(hào)，將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并輸出至控制參數(shù)產(chǎn)生模塊。(4)控制參數(shù)產(chǎn)生模塊接收AD變換模塊輸出數(shù)字信號(hào)，通過(guò)計(jì)算獲得需要的電壓控制參數(shù)，將電壓控制參數(shù)輸出至偏置電壓產(chǎn)生模塊，電壓控制參數(shù)為8bit十六進(jìn)制數(shù)。(5)偏置電壓產(chǎn)生模塊接收控制參數(shù)產(chǎn)生模塊發(fā)送的電壓控制參數(shù)，將電壓控制參數(shù)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后得到小于等于+5V的模擬電壓，與內(nèi)部產(chǎn)生的+5V電壓進(jìn)行比較，即所述小于等于+5V的模擬電壓減去所述內(nèi)部產(chǎn)生的+5V電壓,得到一個(gè)小于等于O的偏置電壓，輸出至直流偏置放大模塊，回到步驟(2)。微波輻射計(jì)正常工作模式下，每個(gè)掃描周都會(huì)觀測(cè)一次內(nèi)部的熱定標(biāo)源，每次都會(huì)進(jìn)行步驟(2)到步驟(5)的操作，形成實(shí)時(shí)的周期自動(dòng)控制。上述步驟(4)中控制參數(shù)產(chǎn)生模塊通過(guò)計(jì)算獲得需要的電壓控制參數(shù)的具體過(guò)程如下步驟(一)、當(dāng)微波輻射計(jì)觀測(cè)內(nèi)部的熱定標(biāo)源時(shí)，控制參數(shù)產(chǎn)生模塊判斷AD變換模塊的輸出電壓結(jié)果N是否為最大值10V，如果是最大值，則設(shè)定初始調(diào)整量為6V，按照每個(gè)分層200mV的調(diào)整量步進(jìn)，可計(jì)算調(diào)整量D = 6/0. 2 = 30，換算成 十六進(jìn)制數(shù)為OxlEH，在現(xiàn)有控制參數(shù)的基礎(chǔ)上減去所述調(diào)整量后換算成16進(jìn)制數(shù)輸出，如果相減結(jié)果小于OxOOH，則使用 OxOOH ；步驟(二)、當(dāng)微波輻射計(jì)觀測(cè)內(nèi)部的熱定標(biāo)源時(shí)，控制參數(shù)產(chǎn)生模塊判斷AD變換模塊的輸出電壓結(jié)果N是否大于目標(biāo)值3V并且小于最大值10V，如果是，按照每個(gè)分層200mV的調(diào)整量步進(jìn)，可計(jì)算調(diào)整量D = (N-3)/0. 2，在現(xiàn)有控制參數(shù)基礎(chǔ)上減去所述調(diào)整量后換算成十六進(jìn)制數(shù)輸出，如果相減結(jié)果小于OxOOH，則使用OxOOH ；步驟(三)、當(dāng)微波輻射計(jì)觀測(cè)內(nèi)部的熱定標(biāo)源時(shí)，控制參數(shù)產(chǎn)生模塊判斷AD變換模塊的輸出電壓結(jié)果N是否為最小值0V，如果是最小值，則設(shè)定初始調(diào)整量為9V，按照每個(gè)分層200mV的調(diào)整量步進(jìn)，可計(jì)算調(diào)整量D = 9/0. 2 = 45,換算成十六進(jìn)制數(shù)為0x2DH，在現(xiàn)有控制參數(shù)的基礎(chǔ)上加上所述調(diào)整量后換算成十六進(jìn)制數(shù)輸出，如果相加結(jié)果大于OxFHl，則使用OxFHl ；步驟(四)、當(dāng)微波輻射計(jì)觀測(cè)內(nèi)部的熱定標(biāo)源時(shí)，控制參數(shù)產(chǎn)生模塊判斷AD變換模塊的輸出電壓結(jié)果N是否小于目標(biāo)值3V并且大于最小值0V，如果是，按照每個(gè)分層200mV的調(diào)整量步進(jìn),可計(jì)算調(diào)整量D = (N-3) /0. 2,在現(xiàn)有控制參數(shù)基礎(chǔ)上加上所述調(diào)整量后換算成十六進(jìn)制數(shù)后輸出，如果相加結(jié)果大于OxFFH，則使用OxFFH ；步驟(五)、當(dāng)微波輻射計(jì)觀測(cè)內(nèi)部的熱定標(biāo)源時(shí)，控制參數(shù)產(chǎn)生模塊判斷AD變換模塊的輸出電壓結(jié)果N是否在3±0. 2mV之間，如果是，則不進(jìn)行調(diào)整。如圖4所示為本發(fā)明包括直流偏置放大電路的微波輻射計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖1，本發(fā)明中微波輻射計(jì)的第一種結(jié)構(gòu)是由直流偏置放大電路、檢波器、中頻放大器、低通濾波器、混頻器、帶通濾波器、低噪聲放大器及天線依次連接組成。如圖5所示為本發(fā)明包括直流偏置放大電路的微波輻射計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖2，本發(fā)明中微波輻射計(jì)的第二種結(jié)構(gòu)是由直流偏置放大電路、檢波器、射頻放大器、帶通濾波器、低噪聲放大器和天線依次連接組成，與圖I所示的采用中頻自動(dòng)增益控制的微波輻射計(jì)相比，本發(fā)明的微波輻射計(jì)結(jié)構(gòu)省去了在射頻或者中頻增加自動(dòng)增益控制電路(AGC)，由于直流偏置電路位于整個(gè)接收鏈路的增益后端，因此偏置放大電路輸出對(duì)觀測(cè)結(jié)果影響較小，降低了對(duì)DA等器件的性能要求，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，降低了射頻或者中頻電路的設(shè)計(jì)難度，在工程上易于實(shí)現(xiàn)。以上所述，僅為本發(fā)明最佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
本發(fā)明說(shuō)明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù) 。
權(quán)利要求
1.一種直流偏置放大電路，其特征在于包括直流偏置放大模塊、AD變換模塊、控制參數(shù)產(chǎn)生模塊和偏置電壓產(chǎn)生模塊，其中 直流偏置放大模塊接收外部微波輻射計(jì)檢波器輸出的通道觀測(cè)信號(hào)，接收偏置電壓產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的直流偏置電壓，形成一個(gè)加法器電路，將輸入的通道觀測(cè)信號(hào)減去直流偏置電壓模塊產(chǎn)生的直流偏置電壓，相減結(jié)果按照設(shè)計(jì)的放大倍數(shù)放大后輸出給AD變換模塊； AD變化模塊接收直流偏置放大模塊輸出的電壓信號(hào)，將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并輸出到控制參數(shù)產(chǎn)生模塊； 控制參數(shù)產(chǎn)生模塊外部微波輻射計(jì)開機(jī)的起始時(shí)刻，將預(yù)置在內(nèi)部的固定參數(shù)發(fā)送到偏置電壓產(chǎn)生模塊，產(chǎn)生偏置電壓發(fā)送到直流偏置放大模塊；外部微波輻射計(jì)開機(jī)工作之后，接收AD變換模塊輸出數(shù)字信號(hào)，通過(guò)計(jì)算獲得需要的電壓控制參數(shù)，將電壓控制參數(shù)輸出到偏置電壓產(chǎn)生模塊； 偏置電壓產(chǎn)生模塊接收控制參數(shù)產(chǎn)生模塊發(fā)送的電壓控制參數(shù)，將電壓控制參數(shù)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后得到小于等于+5V的模擬電壓，與內(nèi)部產(chǎn)生的+5V電壓進(jìn)行比較，即所述小于等于+5V的模擬電壓減去所述內(nèi)部產(chǎn)生的+5V電壓,得到一個(gè)小于等于O的偏置電壓,輸出給直流偏置放大模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種直流偏置放大電路，其特征在于所述偏置電壓產(chǎn)生模塊包括DA變換模塊、比較器模塊和高穩(wěn)電壓產(chǎn)生模塊，其中DA變換模塊接收控制參數(shù)產(chǎn)生模塊輸出的電壓控制參數(shù)，將電壓控制參數(shù)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后得到小于等于+5V的模擬電壓，輸出到比較器模塊的正端；高穩(wěn)電壓產(chǎn)生模塊產(chǎn)生高穩(wěn)+5V電壓,輸出到比較器模塊負(fù)端；比較器模塊將從DA變換模塊接收的小于等于+5V的模擬電壓與從高穩(wěn)電壓產(chǎn)生模塊接收的高穩(wěn)+5V電壓進(jìn)行比較，即所述小于等于+5V的模擬電壓減去所述內(nèi)部產(chǎn)生的+5V電壓，得到一個(gè)小于等于O的偏置電壓,輸出給直流偏置放大模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種直流偏置放大電路，其特征在于所述控制參數(shù)產(chǎn)生模塊在外部微波輻射計(jì)開機(jī)工作之后，通過(guò)如下方法獲得需要的電壓控制參數(shù) (1)當(dāng)微波輻射計(jì)觀測(cè)內(nèi)部的熱定標(biāo)源時(shí)，控制參數(shù)產(chǎn)生模塊判斷AD變換模塊的輸出電壓結(jié)果N是否為最大值MAX，如果是最大值，則設(shè)定初始調(diào)整量為M，其中O < M < MAX，按照設(shè)定的調(diào)整量步進(jìn)值L，其中O < L < MAX，可計(jì)算調(diào)整量D = M/L，在現(xiàn)有控制參數(shù)的基礎(chǔ)上減去所述調(diào)整量D后換算成16進(jìn)制數(shù)輸出，如果相減結(jié)果小于OxOOH，則使用OxOOH ； (2)當(dāng)微波輻射計(jì)觀測(cè)內(nèi)部的熱定標(biāo)源時(shí)，控制參數(shù)產(chǎn)生模塊判斷AD變換模塊的輸出電壓結(jié)果N是否大于目標(biāo)值T并且小于最大值MAX，如果是，按照設(shè)定的調(diào)整量步進(jìn)值L，可計(jì)算調(diào)整量D = (N-T)/L，在現(xiàn)有控制參數(shù)基礎(chǔ)上減去所述調(diào)整量D后換算成十六進(jìn)制數(shù)輸出，如果相減結(jié)果小于OxOOH，則使用OxOOH ;其中0 < T < MAX，0 < L < MAX ; (3)當(dāng)微波輻射計(jì)觀測(cè)內(nèi)部的熱定標(biāo)源時(shí)，控制參數(shù)產(chǎn)生模塊判斷AD變換模塊的輸出電壓結(jié)果N是否為最小值MIN，如果是最小值，則設(shè)定初始調(diào)整量為M，其中0 < M < MAX，按照設(shè)定的調(diào)整量步進(jìn)值L，其中0 < L < MAX，可計(jì)算調(diào)整量D = M/L，在現(xiàn)有控制參數(shù)的基礎(chǔ)上加上所述調(diào)整量D后換算成16進(jìn)制數(shù)輸出，如果相加結(jié)果大于OxFFH，則使用OxFFH ； (4)當(dāng)微波輻射計(jì)觀測(cè)內(nèi)部的熱定標(biāo)源時(shí)，控制參數(shù)產(chǎn)生模塊判斷AD變換模塊的輸出電壓結(jié)果N是否小于目標(biāo)值T并且大于最小值MIN，如果是，按照設(shè)定的調(diào)整量步進(jìn)值L，可計(jì)算調(diào)整量D = (N-T)/L，在現(xiàn)有控制參數(shù)基礎(chǔ)上加上所述調(diào)整量D后換算成十六進(jìn)制數(shù)后輸出，如果相加結(jié)果大于OxFFH，則使用OxFFH ;其中0 < T < MAX，0 < L < MAX ; (5)當(dāng)微波輻射計(jì)觀測(cè)內(nèi)部的熱定標(biāo)源時(shí)，控制參數(shù)產(chǎn)生模塊判斷AD變換模塊的輸出電壓結(jié)果N是否在TiLmV之間，如果是，則不進(jìn)行調(diào)整，其中T為目標(biāo)值，且0 < T < MAX，L為調(diào)整量步進(jìn)值，且0 < L < MAX。
4.一種包括權(quán)利要求I所述的直流偏置放大電路的微波輻射計(jì)，其特征在于還包括與所述直流偏置放大電路依次連接的檢波器、中頻放大器、低通濾波器、混頻器、帶通濾波器和低噪聲放大器。
5.一種包括權(quán)利要求I所述的直流偏置放大電路的微波輻射計(jì)，其特征在于還包括與所述直流偏置放大電路依次連接的檢波器、射頻放大器、帶通濾波器和低噪聲放大器。
6.基于權(quán)利要求I所述直流偏置放大電路的微波輻射計(jì)通道電壓控制方法，其特征在于包括如下步驟 (1)微波輻射計(jì)開機(jī)起始時(shí)刻，控制參數(shù)產(chǎn)生模塊將預(yù)置在內(nèi)部的固定參數(shù)發(fā)送到偏置電壓產(chǎn)生模塊，產(chǎn)生偏置電壓發(fā)送到直流偏置放大模塊； (2)微波輻射計(jì)開機(jī)工作之后，當(dāng)微波輻射計(jì)觀測(cè)到內(nèi)部的熱定標(biāo)源，微波輻射計(jì)檢波器輸出通道觀測(cè)信號(hào)至直流偏置放大模塊，直流偏置放大模塊同時(shí)接收偏置電壓產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的直流偏置電壓，形成一個(gè)加法器電路，將輸入的通道觀測(cè)信號(hào)減去直流偏置電壓，相減結(jié)果按照設(shè)計(jì)的放大倍數(shù)放大后輸出給AD變換模塊； (3)AD變化模塊接收直流偏置放大模塊輸出的電壓信號(hào)，將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并輸出至控制參數(shù)產(chǎn)生模塊； (4)控制參數(shù)產(chǎn)生模塊接收AD變換模塊輸出數(shù)字信號(hào)，通過(guò)計(jì)算獲得需要的電壓控制參數(shù)，將電壓控制參數(shù)輸出至偏置電壓產(chǎn)生模塊； (5)偏置電壓產(chǎn)生模塊接收控制參數(shù)產(chǎn)生模塊發(fā)送的電壓控制參數(shù)，將電壓控制參數(shù)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后得到小于等于+5V的模擬電壓，與內(nèi)部產(chǎn)生的+5V電壓進(jìn)行比較，即所述小于等于+5V的模擬電壓減去所述內(nèi)部產(chǎn)生的+5V電壓,得到一個(gè)小于等于0的偏置電壓,輸出至直流偏置放大模塊，回到步驟(2)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于直流偏置放大電路的微波輻射計(jì)通道電壓控制方法，其特征在于所述步驟(4)中控制參數(shù)產(chǎn)生模塊獲得需要的電壓控制參數(shù)的具體過(guò)程如下 (1)當(dāng)微波輻射計(jì)觀測(cè)內(nèi)部的熱定標(biāo)源時(shí)，控制參數(shù)產(chǎn)生模塊判斷AD變換模塊的輸出電壓結(jié)果N是否為最大值MAX，如果是最大值，則設(shè)定初始調(diào)整量為M，其中0 < M < MAX，按照設(shè)定的調(diào)整量步進(jìn)值L，其中0 < L < MAX，可計(jì)算調(diào)整量D = M/L，在現(xiàn)有控制參數(shù)的基礎(chǔ)上減去所述調(diào)整量D后換算成16進(jìn)制數(shù)輸出，如果相減結(jié)果小于OxOOH，則使用OxOOH ； (2)當(dāng)微波輻射計(jì)觀測(cè)內(nèi)部的熱定標(biāo)源時(shí)，控制參數(shù)產(chǎn)生模塊判斷AD變換模塊的輸出電壓結(jié)果N是否大于目標(biāo)值T并且小于最大值MAX，如果是，按照設(shè)定的調(diào)整量步進(jìn)值L，可計(jì)算調(diào)整量D = (N-T)/L，在現(xiàn)有控制參數(shù)基礎(chǔ)上減去所述調(diào)整量D后換算成十六進(jìn)制數(shù)輸出，如果相減結(jié)果小于OxOOH，則使用OxOOH ;其中0 < T < MAX，0 < L < MAX ; (3)當(dāng)微波輻射計(jì)觀測(cè)內(nèi)部的熱定標(biāo)源時(shí)，控制參數(shù)產(chǎn)生模塊判斷AD變換模塊的輸出電壓結(jié)果N是否為最小值MIN，如果是最小值，則設(shè)定初始調(diào)整量為M，其中0 < M < MAX，按照設(shè)定的調(diào)整量步進(jìn)值L，其中0 < L < MAX，可計(jì)算調(diào)整量D = M/L，在現(xiàn)有控制參數(shù)的基礎(chǔ)上加上所述調(diào)整量D后換算成16進(jìn)制數(shù)輸出，如果相加結(jié)果大于OxFFH，則使用OxFFH ； (4)當(dāng)微波輻射計(jì)觀測(cè)內(nèi)部的熱定標(biāo)源時(shí)，控制參數(shù)產(chǎn)生模塊判斷AD變換模塊的輸出電壓結(jié)果N是否小于目標(biāo)值T并且大于最小值MIN，如果是，按照設(shè)定的調(diào)整量步進(jìn)值L，可計(jì)算調(diào)整量D = (N-T)/L，在現(xiàn)有控制參數(shù)基礎(chǔ)上加上所述調(diào)整量D后換算成十六進(jìn)制數(shù)后輸出，如果相加結(jié)果大于OxFFH，則使用OxFFH ;其中0 < T < MAX，0 < L < MAX ; (5)當(dāng)微波輻射計(jì)觀測(cè)內(nèi)部的熱定標(biāo)源時(shí)，控制參數(shù)產(chǎn)生模塊判斷AD變換模塊的輸出電壓結(jié)果N是否在TiLmV之間，如果是，則不進(jìn)行調(diào)整，其中T為目標(biāo)值，且0 < T < MAX，L為調(diào)整量步進(jìn)值，且0 < L < MAX。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于直流偏置放大電路的微波輻射計(jì)通道電壓控制方法，當(dāng)微波輻射計(jì)觀測(cè)到內(nèi)部的熱定標(biāo)源，微波輻射計(jì)檢波器輸出通道觀測(cè)信號(hào)至直流偏置放大模塊，同時(shí)接收偏置電壓產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的直流偏置電壓，形成一個(gè)加法器電路，將輸入的通道觀測(cè)信號(hào)減去直流偏置電壓，相減結(jié)果放大后輸出給AD變換模塊；AD變化模塊將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并輸出至控制參數(shù)產(chǎn)生模塊；控制參數(shù)產(chǎn)生模塊通過(guò)計(jì)算獲得需要的電壓控制參數(shù)，輸出至偏置電壓產(chǎn)生模塊，偏置電壓產(chǎn)生模塊進(jìn)行電壓比較，得到小于等于0的偏置電壓，輸出至直流偏置放大模塊，本發(fā)明降低了對(duì)產(chǎn)生偏置電壓器件的性能要求，同時(shí)降低自動(dòng)電壓控制電路對(duì)微波輻射計(jì)本身性能的影響。
文檔編號(hào)G01J5/10GK102829878SQ20121030398
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月24日
發(fā)明者李延明, 姜敏, 余銳, 游繼紅, 陳文新 申請(qǐng)人:西安空間無(wú)線電技術(shù)研究所