[發明專利]一種月面巡視器測月雷達雙通道非均勻采樣接收機

有效

• 申請號: 201410532190.1
• 申請日: 2014-10-10
• 公開（公告）號: CN104316909A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 沈紹祥;周斌;方廣有;李玉喜
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: G01S7/34
• 分類號: G01S7/34
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 李微微;仇蕾安

技術領域

本發明涉及超寬帶無載頻脈沖探地雷達技術領域，尤其涉及一種月面巡視器測月雷達雙通道非均勻采樣接收機。

背景技術

測月雷達是探月工程二期重要載荷之一,其目標是實現巡視器路線上月壤厚度和次表層結構探測.為此，測月雷達配備了兩個通道、分別為60MHz，500MHz的兩個中心頻率的收發天線，用以實現該目標。測月雷達的工作原理與超寬帶探地雷達相同，其通過發射機經發射天線向月面發射毫微秒電磁脈沖信號，該脈沖信號經月壤和月殼內部結構不同介質分層產生反射，形成反射波。反射波經接收天線饋入接收機調理并數字化形成科學數據。借助巡視器的月面行駛就可實施長距離、大范圍結構探測。

作為時域的超寬帶毫微秒脈沖信號的接收來說，一般探地雷達上均采用等效采樣體制的模擬接收機來實現。該接收機依靠取樣門將超寬帶毫微秒信號取樣后，形成低頻信號再由低速ADC進行量化。而取樣門電路一般取樣效率不高，動態范圍有限，只能獲得約40～60dB的動態范圍。對于高動態范圍應用則無法滿足。而采用實時采樣方式來直接接收超寬帶毫微秒脈沖信號，則要求ADC具有高帶寬高轉換速率。那么勢必造成功耗大，高等級的該類ADC無法獲取的難題。

上述兩種方式如果需要提高探地雷達系統的動態范圍，就必須采取所謂的時變增益放大(TVG，Time?Varying?Gain)，而時變增益放大電路在信號頻率比較高如超過100MHz時實現起來就相當困難了。故時變增益放大電路只是在低頻探地雷達中有應用，無法適用于測月雷達。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種月面巡視器測月雷達雙通道非均勻采樣接收機，該接收機采用了雙通道非均勻數字采樣技術，通過門限電平-增益控制方式實現了大動態范圍，高采樣率結果，同時滿足低功耗，輕量化需求。

本發明的一種月面巡視器測月雷達雙通道非均勻采樣接收機，該接收機設有接收通道，該接收通道均包括數控增益模塊、單端轉差分模塊、直流偏置模塊、權電阻網絡模塊、第一加載模塊、第二加載模塊、數字采樣處理模塊、增益控制模塊和主控邏輯模塊；

其中，所述主控邏輯模塊產生并存儲有256個其值為0至255的門限電平；主控邏輯模塊按設定的重復頻率將門限電平逐個發送給所述權電阻網絡模塊和所述增益控制模塊；

所述增益控制模塊存儲有256個增益值，增益控制模塊對接收到的每個門限電平索引其對應的增益值，并將索引得到的增益值按所述設定的重復頻率發給數控增益模塊；

所述數控增益模塊根據接收到的增益值對回波信號做相應倍數的增益調整；

所述單端轉差分模塊將接收到的經過增益調整的回波信號轉換成一對差分信號，分別定義為第一差分信號和第二差分信號，將第一差分信號送至第一加載模塊，第二差分信號送至第二加載模塊；

所述第一加載模塊對第一差分信號加載所述直流偏置模塊提供的偏置電壓后輸出至數字采樣處理模塊；

所述權電阻網絡根據接收的每個門限電平形成對應的模擬參考比較電壓；

所述第二加載模塊對第二差分信號加載所述權電阻網絡模塊提供的模擬參考比較電壓后輸出至所述數字采樣處理模塊；

所述數字采樣處理模塊將接收到的兩路加載后的差分信號進行比較，當加載后的第一差分信號高于加載后的第二差分信號時，輸出1；否則輸出0；如此，得到當前門限電平對應的包括0和1的1比特數據流；數字采樣處理模塊對1比特數據流進行并行交替采樣，從而獲得該門限電平下的1比特數字采樣點；當數字采樣處理模塊接收到256個門限電平對應的256個數據流后，將256個數據流的相應采樣時刻下的1比特采樣點進行累積，得到等效的8位ADC的采樣值。

進一步的，每個所述門限電平對應一個增益值；第1個到第256個所述增益值從兩端向中間逐漸變大，且中部位置的多個增益值均為最大，256個增益值的大小相對于門限電平的中位值呈對稱關系。

進一步的，所述數控增益模塊包括高增益控制模式和低增益控制模式：

當雷達測月系統所述非均勻采樣接收機需要低增益模式時，其增益值由按門限電平按從小到大順序依次索引對應的增益值并輸出，此時兩次索引之間的步長定義為N；

當所述非均勻采樣接收機雷達測月系統需要高增益模式時，針對接收到的小增益對應的門限電平，以mN作為索引的步長來索引對應的增益值；針對接收到的大增益值對應的門限電平，以N/m作為索引的步長來索引對應的增益值；