一种零中频直流对消的电路及方法技术

本发明专利技术属于模拟信号处理技术领域，具体涉及一种对零中频接收机在中频端进行直流对消，实时去除混频时产生的直流分量的电路及方法。本发明专利技术通过实时消除连续波变频后产生的直流分量，使中频信号只剩交流分量，从而能够提供足够的增益，将零中频信号放大至适合A/D转换器采集的范围。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于模拟信号处理
，具体涉及一种对零中频接收机在中频端进行直流对消，实时去除混频时产生的直流分量的电路及方法。本专利技术通过实时消除连续波变频后产生的直流分量，使中频信号只剩交流分量，从而能够提供足够的增益，将零中频信号放大至适合A/D转换器采集的范围。【专利说明】
本专利技术属于模拟信号处理
，具体涉及ー种对零中频接收机在中频端进行直流对消，实时去除混频时产生的直流分量的电路及方法。
技术介绍
零中频接收机的基本工作原理是:射频信号和与其载波频率相同的本振，经过ー次下变频直接变频至零中频，然后经过放大和低通滤波提取出零中频信号内的有用信号。与传统的超外差接收机相比，零中频接收机的射频信号没有镜像频率，不需要镜像抑制滤波器。变频后的基频信号在低频(一般低于10kHz)，放大电路使用普通的运算放大器即可，滤波器的设计也更加简单，对ADC的精度和采样率的要求也有所降低。这样大大降低了接收机设计的要求，同时体积和功耗也显著降低。在这些优点之外，零中频接收机存在一个必须解决的问题。下变频的过程中，如果射频信号与本振的频率相同，则直接被变频至直流。零中频接收机变频产生的信号是直流分量与射频信号所携帯的有用信号(下变频后变为零中频的交流分量)的叠加，这些直流分量会使放大电路饱和，导致有用信号无法被放大。因此，直流分量的消除是零中频接收机的关键。直流分量问题的主要来源包括:接收机接收到的目标反射回波，本振泄露以及本振在混频器电路的多次反射，同频带干扰信号等。目前主要的直流对消技术包括射频对消、数字对消、交流耦合等。射频对消是在接收通道引入一路额外信号，其相位与空间泄露信号相反，幅度基本相等，当2个信号相叠加时，使得泄露信号功率减小。数字对消是用ADC采集中频信号，对中频的直流分量进行累计，得到直流分量后减去对应的直流分量。交流耦合是在中频端加隔直电容去直流。射频对消需考虑多种来源的射频成分，结构复杂。数字对消在ADC采集数据前需考虑直流分量放大饱和的问题，无法提供足够的增益。交流对消有很大的局限性，只适用于中频信号频率较高，因为电容的特性是“阻直流，通交流”，直流信号无法通过隔直电容，有用信号频率越低，通过隔直电容后信号损失越大。
技术实现思路
针对
技术介绍
的不足，本专利技术提供了ー种在中频端进行直流对消的方法及电路，实时消除连续波变频后产生的直流分量，使中频信号只剩交流分量，从而能够提供足够的増益，将零中频信号放大至适合Α/D转换器采集的范围。本专利技术的技术方案是: 一种零中频直流对消的方法，其特征包括如下步骤: 步骤一:将接收信号变频至零中频；步骤二:零中频信号经加法器抬高电平，然后功分为两路，一路经有效值转换器检出直流分量送至差分放大器，另一路直接送至差分放大器，两路信号经差分放大器输出差值，得到消去直流分量后的零中频信号。如上所述的零中频直流对消的方法，其特征在于:所述步骤ニ中加法器的具体方法为:基于运算放大器组建加法器电路，为零中频信号増加0.7V的直流分量。其有益效果是:避免零中频信号出现负电压。如上所述的零中频直流对消的方法，其特征在于:所述步骤ニ中差分放大器的具体方法为:使用运算放大器组建差分放大器，采用高精度电阻搭建差分放大器的平衡电桥以降低误差，放大倍数为1。ー种零中频直流对消的电路，包括电压跟随器1、加法器、电压跟随器I1、电压跟随器II1、有效值转换电路、差分放大器。零中频信号输入电压跟随器I。加法器的输入端与电压跟随器I的输出端相连，输出端与电压跟随器II和电压跟随器III相连。电压跟随器II的输出端与差分放大器的同相输入端相连。电压跟随器III的输出端与有效值转换电路的输入端相连，有效值转换电路的输出端与差分放大器的反相输入端相连。本专利技术的有益效果是:实时消除下变频后产生的所有直流分量，使零中频信号只剩交流分量，这样能够通过后级放大器为零中频信号的交流分量提供足够的增益，避免直流分量导致放大时放大器饱和。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术零中频直流对消的原理框图； 图2为应用本专利技术的连续波雷达系统组成框图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】进行进一歩的详细描述。如图1所示为本专利技术零中频直流对消技术的原理框图。下变频后产生的零中频信号直接输入电压跟随器I，然后通过加法器抬高零中频的电平约0.7V，再功分为两路，一路直接送至差分放大器，另一路送至有效值转换器转换成直流送至差分放大器。两路信号经差分放大器进行减法运算，得到零中频信号的交流分量，即有用信号。电压跟随器I的输入端直接连接下变频混频器的中频输出端ロ，因电压跟随器的输入阻抗可视为无穷大，可以使混频器的中频端输出信号最大程度传输至后级。加法器的输入端连接电压跟随器I的输出端，其作用是为零中频信号加ー个直流分量，抬高零中频信号电平，避免零中频信号出现负电压。根据测试，电压有效值约0.7V时有效值转换器的精度最高，因此直流分量取约0.7V。加法器后，信号分为两路，各经过ー个电压跟随器进行缓冲，这样的好处是降低两路信号之间的相互影响。一路信号经过电压跟随器II后，经有效值转换器，输入差分放大器。另一路信号经过电压跟随器III后，直接输入差分放大器。有效值转换器用来转换出信号的有效值。对于正弦波与直流叠加的信号，没有负电压时，信号的有效值等于直流的电压值。因此，有效值转换器输出的电压值即为零中频信号的直流分量。本专利技术方案选用LTC1966，其转换误差低于0.25%， 使用运算放大器组建差分放大电路，其平衡电桥采用高精度电阻(不低于1%精度)以降低误差。放大倍数设置为1，这样的好处是平衡电桥使用的各个电阻值相等，易于匹配。差分放大器后，输出信号为两路信号之差。由于有效值转换器输出的为另一路的直流分量，经过差分放大器，输出即不含直流分量的中频信号。ー种零中频直流对消技木，适用于需要去除下变频产生的直流分量的零中频雷达系统。如图2所示为应用本专利技术直流对消技术的连续波雷达系统组成框图，由发射天线、接收天线、频率综合器、接收机、信号处理、监控终端组成。频率综合器提供射频激励信号由发射天线发射，并耦合出一路信号经过移相器后作为本振送至接收机。接收天线接收到的信号送至接收机，输出零中频信号的交流分量送至信号处理。信号处理对采集的交流分量进行分析和计算，得到目标信息，由监控终端显示。【权利要求】1.ー种零中频直流对消的方法，其特征包括如下步骤: 步骤ー:将接收信号变频至零中频； 步骤ニ:零中频信号经加法器抬高电平，然后功分为两路，一路经有效值转换器检出直流分量送至差分放大器，另一路直接送至差分放大器，两路信号经差分放大器输出差值，得到消去直流分量后的零中频信号。2.如权利要求1所述的零中频直流对消的方法，其特征在于:所述步骤ニ中加法器的具体方法为:基于运算放大器组建加法器电路，为零中频信号増加0.7V的直流分量，其有益效果是:避免零中频信号出现负电压。3.如权利要求1或2所述的零中频直流对消的方法，其特征在于:所述步骤ニ中差分放大器的具体方法为:使用运算放大器组建差分放大器，采用高精度电阻搭建差分放大器的平衡电桥以降低误差，放大倍数为1。4.ー种零中频直流对消的电路，包括电压跟本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种零中频直流对消的方法，其特征包括如下步骤：步骤一：将接收信号变频至零中频；步骤二：零中频信号经加法器抬高电平，然后功分为两路，一路经有效值转换器检出直流分量送至差分放大器，另一路直接送至差分放大器，两路信号经差分放大器输出差值，得到消去直流分量后的零中频信号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈金成，韩喆，苑凤雨，
申请(专利权)人：武汉滨湖电子有限责任公司，
类型：发明
国别省市：