[發明專利]一種基于交流耦合的TDI紅外探測器信號處理系統

有效

• 申請號: 201210329895.4
• 申請日: 2012-09-07
• 公開（公告）號: CN102865927A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 王華;李濤;魏志勇;雷寧;王旭;張文昱;黃偉
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00;G01J5/02;G01J5/06
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及一種信號處理系統，特別是一種基于交流耦合的TDI紅外探測器信號處理系統。

背景技術

TDI(時間延時積分)紅外探測器屬于第二代掃描型焦平面器件，是一種線陣器件，由于它比其他線陣器件具有更高的靈敏度，更好的非均勻性，因此被廣泛應用在工業、醫療、軍事偵察、航天遙感等多個領域中。TDI紅外探測器的輸出信號具有如下特點：1)輸出內阻大，其通常要求負載電容為pF級，負載電阻為幾百k歐甚至幾M歐；2)對于每個像元來說在快速建立后保持一個電平值；3)其信號電壓值是浮在一個正的直流電平上的(如信號電壓范圍為1.6V～4.4V，浮在3V直流電平上)；4)每行首先輸出幾個(具體個數隨探測器型號不同而變化)復位參考信號，然后為有效信號，復位參考信號的電壓值即為所浮直流電平值(如信號電壓范圍為1.6V～4.4V時，復位參考信號的電壓值為3V)。針對這些信號特點，如何設計高質量的紅外探測器信號處理系統對于提高整個紅外成像系統的成像質量是非常關鍵的。

傳統的TDI紅外探測器信號處理系統，通常將探測器輸出的單端模擬信號直接進行緩沖放大，然后送到單端輸入的模數轉換器進行模數轉換，即基于直流耦合的單端處理方式。這種處理方式有以下一些不足之處：1)單端處理方式容易在直流電平信號傳輸過程中引入共模干擾和噪聲，使系統成像質量降低；2)采用直流耦合方式，電路器件漂移對直流電平信號影響較大，導致成像系統的圖像數據不穩定，影響成像質量；3)采用直流耦合方式時，為了保證信號調理電路輸出的信號不失真，信號調理電路所用的運放通常采用正負供電，而探測器輸出的信號都是正電壓信號，這樣電路一直工作在一個方向，共模信號一直存在，所有器件和傳輸路徑上的共模偏差都會傳遞到最后AD量化后的結果，影響系統動態范圍；4)采用直流耦合方式時，為了保證信號調理電路輸出的信號不失真，信號調理電路所用的運放通常需采用較高的正負電壓供電，電路功耗大；5)采用直流耦合方式，需要設計高精度的中心電平扣除電路，以只對變化的信號進行處理，這是使得電路設計難度和設計成本大大增加。

因此為了提高整個紅外成像系統的成像質量，必須針對TDI紅外探測器的輸出信號特點，提出一種新的TDI紅外探測器信號處理系統。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供了一種基于交流耦合的TDI紅外探測器信號處理系統。

本發明的技術解決方案是：

一種基于交流耦合的TDI紅外探測器信號處理系統，包括：TDI紅外探測器、高通濾波電路、信號調理電路、模數轉換電路和數據處理電路；

TDI紅外探測器將輸出的單端模擬信號送入高通濾波電路，高通濾波電路將TDI紅外探測器輸出信號的直流成分濾除，得到交流信號之后送入信號調理電路，信號調理電路對交流信號先進行阻抗變換，再對阻抗變換之后的信號進行單端轉差分的調理，輸出差分模擬信號給模數轉換電路，模數轉換電路將差分模擬信號轉換為數字信號并送至數據處理電路，數據處理電路以TDI紅外探測器每行輸出的復位參考信號對應的量化數據為基準，確定交流耦合后有效信號與該基準的相對差值，對TDI紅外探測器輸出的有效信號進行數字直流恢復。

所述的高通濾波電路由隔直電容C1和電阻R1組成，隔直電容C1的兩端分別接至TDI紅外探測器的信號輸出端和信號調理電路的輸入端V_I，電阻R1的兩端分別接至信號調理電路的輸入端V_I和電路地，

電容C1的容值和電阻R1的阻值應滿足高通濾波電路的低頻截至頻率遠小于行頻率，即同時還應保證一行內信號的最大跌落滿足系統量化位的要求，即其中，T為TDI紅外探測器的行周期，N為所述

TDI紅外探測器信號處理系統的量化位數。

所述的信號調理電路包括阻抗變換電路和單端轉差分電路兩部分；