[發明專利]基于直流偏置放大電路的微波輻射計通道電壓控制方法

有效

• 申請號: 201210303983.7
• 申請日: 2012-08-24
• 公開（公告）號: CN102829878A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 李延明;姜敏;余銳;游繼紅;陳文新
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: G01J5/10
• 分類號: G01J5/10;H03G3/20
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

技術領域

本發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通道自動電壓控制方法，屬于微波遙感領域。

背景技術

自動電壓控制是微波輻射計系統必不可少的環節。自動電壓控制主要解決由于接收放大鏈路的增益變化導致的輸入到AD變換器的電壓超出AD變換器量程的問題。微波輻射計系統一般包括天線、接收機、檢波器、視頻放大器和AD變換器，微波信號被天線接收到之后在接收機內完成射頻和中頻的放大，放大的信號經過檢波之后進行視頻放大和AD變換，獲得數字信號。微波輻射計觀測目標一般為亮溫為3-350K的噪聲，疊加在普通的接收機本身幾百K的噪聲上，在檢波器前得到功率變換通常在2dB左右，檢波后的信號十分微弱，并且包含大量的無用的直流信息，為獲得足夠的電壓分辨率，需要對這些信號進行超過幾千倍的視頻放大后進行AD變換，因此當射頻或者中頻電路產生一點的增益波動在視頻電路都會產生較大波動，導致視頻電路輸出的電壓范圍超出AD變換器的量程，造成系統功能喪失。

為了避免由于射頻或者路的增益波動造成的影響，通常的設計是在射頻或者中頻增加一級自動增益控制電路(AGC)，對AD變換后的數據進行計算獲得需要的控制參數，控制參數通過DA變換器變換成模擬電壓，送入到AGC的控制端實現自動增益控制。

通常的微波輻射計原理框圖如圖1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AGC電路，并且對控制精度的要求較高。

經過AGC控制后的信號經過檢波后被視頻放大電路放大，通常放大倍數在幾千倍以上，因此由于AGC控制電壓波動導致的波動直接被放大數千倍，產生無法消除的波動，降低系統的測量精度，控制AGC電路的電壓由DA變換器產生，因此對DA變換器的性能要求較高，電路的電磁兼容設計要求較高，增加設計難度。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，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通道電壓自動控制方法，通過直流偏置放大電路實時補償微波輻射計由于工作溫度波動和器件老化等因素造成的接收機增益波動，使接收機檢波后輸出的直流電壓不至于超出AD變換器的輸入動態范圍，并能有效的降低了對產生偏置電壓器件的性能要求，同時降低直流偏置放大電路對微波輻射計本身性能的影響。

本發明目的主要是通過如下技術方案予以實現：

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、控制參數產生模塊和偏置電壓產生模塊，其中：

直流偏置放大模塊：接收外部微波輻射計檢波器輸出的通道觀測信號，接收偏置電壓產生模塊產生的直流偏置電壓，形成一個加法器電路，將輸入的通道觀測信號減去直流偏置電壓模塊產生的直流偏置電壓，相減結果按照設計的放大倍數放大后輸出給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，將模擬電壓信號轉換為數字信號，并輸出到控制參數產生模塊；

控制參數產生模塊：外部微波輻射計開機的起始時刻，將預置在內部的固定參數發送到偏置電壓產生模塊，產生偏置電壓發送到直流偏置放大模塊；外部微波輻射計開機工作之后，接收AD變換模塊輸出數字信號，通過計算獲得需要的電壓控制參數，將電壓控制參數輸出到偏置電壓產生模塊；

偏置電壓產生模塊：接收控制參數產生模塊發送的電壓控制參數，將電壓控制參數進行數模轉換后得到小于等于+5V的模擬電壓，與內部產生的+5V電壓進行比較，即所述小于等于+5V的模擬電壓減去所述內部產生的+5V電壓，得到一個小于等于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，偏置電壓產生模塊包括DA變換模塊、比較器模塊和高穩電壓產生模塊，其中DA變換模塊接收控制參數產生模塊輸出的電壓控制參數，將電壓控制參數進行數模轉換后得到小于等于+5V的模擬電壓，輸出到比較器模塊的正端；高穩電壓產生模塊產生高穩+5V電壓，輸出到比較器模塊負端；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電壓產生模塊接收的高穩+5V電壓進行比較，即所述小于等于+5V的模擬電壓減去所述內部產生的+5V電壓，得到一個小于等于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，控制參數產生模塊在外部微波輻射計開機工作之后，通過如下方法獲得需要的電壓控制參數：