一種零中頻直流對消的電路及方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于模擬信號處理【技術領域】，具體涉及一種對零中頻接收機在中頻端進行直流對消，實時去除混頻時產(chǎn)生的直流分量的電路及方法。本發(fā)明通過實時消除連續(xù)波變頻后產(chǎn)生的直流分量，使中頻信號只剩交流分量，從而能夠提供足夠的增益，將零中頻信號放大至適合A/D轉換器采集的范圍。
【專利說明】一種零中頻直流對消的電路及方法【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于模擬信號處理【技術領域】，具體涉及ー種對零中頻接收機在中頻端進行直流對消，實時去除混頻時產(chǎn)生的直流分量的電路及方法。
【背景技術】
[0002]零中頻接收機的基本工作原理是:射頻信號和與其載波頻率相同的本振，經(jīng)過ー次下變頻直接變頻至零中頻，然后經(jīng)過放大和低通濾波提取出零中頻信號內(nèi)的有用信號。
[0003]與傳統(tǒng)的超外差接收機相比，零中頻接收機的射頻信號沒有鏡像頻率，不需要鏡像抑制濾波器。變頻后的基頻信號在低頻(一般低于10kHz)，放大電路使用普通的運算放大器即可，濾波器的設計也更加簡單，對ADC的精度和采樣率的要求也有所降低。這樣大大降低了接收機設計的要求，同時體積和功耗也顯著降低。
[0004]在這些優(yōu)點之外，零中頻接收機存在一個必須解決的問題。下變頻的過程中，如果射頻信號與本振的頻率相同，則直接被變頻至直流。零中頻接收機變頻產(chǎn)生的信號是直流分量與射頻信號所攜帯的有用信號(下變頻后變?yōu)榱阒蓄l的交流分量)的疊加，這些直流分量會使放大電路飽和，導致有用信號無法被放大。因此，直流分量的消除是零中頻接收機的關鍵。
[0005]直流分量問題的主要來源包括:接收機接收到的目標反射回波，本振泄露以及本振在混頻器電路的多次反射，同頻帶干擾信號等。
[0006]目前主要的直流對消技術包括射頻對消、數(shù)字對消、交流耦合等。射頻對消是在接收通道引入一路額外信號，其相位與空間泄露信號相反，幅度基本相等，當2個信號相疊加時，使得泄露信號功率減小。數(shù)字對消是用ADC采集中頻信號，對中頻的直流分量進行累計，得到直流分量后減去對應的直流分量。交流耦合是在中頻端加隔直電容去直流。射頻對消需考慮多種來源的射頻成分，結構復雜。數(shù)字對消在ADC采集數(shù)據(jù)前需考慮直流分量放大飽和的問題，無法提供足夠的增益。交流對消有很大的局限性，只適用于中頻信號頻率較高，因為電容的特性是“阻直流，通交流”，直流信號無法通過隔直電容，有用信號頻率越低，通過隔直電容后信號損失越大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對【背景技術】的不足，本發(fā)明提供了ー種在中頻端進行直流對消的方法及電路，實時消除連續(xù)波變頻后產(chǎn)生的直流分量，使中頻信號只剩交流分量，從而能夠提供足夠的増益，將零中頻信號放大至適合Α/D轉換器采集的范圍。
[0008]本發(fā)明的技術方案是:
一種零中頻直流對消的方法，其特征包括如下步驟:
步驟一:將接收信號變頻至零中頻；
步驟二:零中頻信號經(jīng)加法器抬高電平，然后功分為兩路，一路經(jīng)有效值轉換器檢出直流分量送至差分放大器，另一路直接送至差分放大器，兩路信號經(jīng)差分放大器輸出差值，得到消去直流分量后的零中頻信號。
[0009]如上所述的零中頻直流對消的方法，其特征在于:所述步驟ニ中加法器的具體方法為:基于運算放大器組建加法器電路，為零中頻信號増加0.7V的直流分量。其有益效果是:避免零中頻信號出現(xiàn)負電壓。
[0010]如上所述的零中頻直流對消的方法，其特征在于:所述步驟ニ中差分放大器的具體方法為:使用運算放大器組建差分放大器，采用高精度電阻搭建差分放大器的平衡電橋以降低誤差，放大倍數(shù)為1。
[0011]ー種零中頻直流對消的電路，包括電壓跟隨器1、加法器、電壓跟隨器I1、電壓跟隨器II1、有效值轉換電路、差分放大器。零中頻信號輸入電壓跟隨器I。加法器的輸入端與電壓跟隨器I的輸出端相連，輸出端與電壓跟隨器II和電壓跟隨器III相連。電壓跟隨器II的輸出端與差分放大器的同相輸入端相連。電壓跟隨器III的輸出端與有效值轉換電路的輸入端相連，有效值轉換電路的輸出端與差分放大器的反相輸入端相連。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:實時消除下變頻后產(chǎn)生的所有直流分量，使零中頻信號只剩交流分量，這樣能夠通過后級放大器為零中頻信號的交流分量提供足夠的增益，避免直流分量導致放大時放大器飽和。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明零中頻直流對消的原理框圖；
圖2為應用本發(fā)明的連續(xù)波雷達系統(tǒng)組成框圖。
[0014]
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行進一歩的詳細描述。
[0016]如圖1所示為本發(fā)明零中頻直流對消技術的原理框圖。下變頻后產(chǎn)生的零中頻信號直接輸入電壓跟隨器I，然后通過加法器抬高零中頻的電平約0.7V，再功分為兩路，一路直接送至差分放大器，另一路送至有效值轉換器轉換成直流送至差分放大器。兩路信號經(jīng)差分放大器進行減法運算，得到零中頻信號的交流分量，即有用信號。
[0017]電壓跟隨器I的輸入端直接連接下變頻混頻器的中頻輸出端ロ，因電壓跟隨器的輸入阻抗可視為無窮大，可以使混頻器的中頻端輸出信號最大程度傳輸至后級。
[0018]加法器的輸入端連接電壓跟隨器I的輸出端，其作用是為零中頻信號加ー個直流分量，抬高零中頻信號電平，避免零中頻信號出現(xiàn)負電壓。根據(jù)測試，電壓有效值約0.7V時有效值轉換器的精度最高，因此直流分量取約0.7V。
[0019]加法器后，信號分為兩路，各經(jīng)過ー個電壓跟隨器進行緩沖，這樣的好處是降低兩路信號之間的相互影響。一路信號經(jīng)過電壓跟隨器II后，經(jīng)有效值轉換器，輸入差分放大器。另一路信號經(jīng)過電壓跟隨器III后，直接輸入差分放大器。
[0020]有效值轉換器用來轉換出信號的有效值。對于正弦波與直流疊加的信號，沒有負電壓時，信號的有效值等于直流的電壓值。因此，有效值轉換器輸出的電壓值即為零中頻信號的直流分量。本發(fā)明方案選用LTC1966，其轉換誤差低于0.25%，
使用運算放大器組建差分放大電路，其平衡電橋采用高精度電阻(不低于1%精度)以降低誤差。放大倍數(shù)設置為1，這樣的好處是平衡電橋使用的各個電阻值相等，易于匹配。
[0021]差分放大器后，輸出信號為兩路信號之差。由于有效值轉換器輸出的為另一路的直流分量，經(jīng)過差分放大器，輸出即不含直流分量的中頻信號。
[0022]ー種零中頻直流對消技木，適用于需要去除下變頻產(chǎn)生的直流分量的零中頻雷達系統(tǒng)。
[0023]如圖2所示為應用本發(fā)明直流對消技術的連續(xù)波雷達系統(tǒng)組成框圖，由發(fā)射天線、接收天線、頻率綜合器、接收機、信號處理、監(jiān)控終端組成。頻率綜合器提供射頻激勵信號由發(fā)射天線發(fā)射，并耦合出一路信號經(jīng)過移相器后作為本振送至接收機。接收天線接收到的信號送至接收機，輸出零中頻信號的交流分量送至信號處理。信號處理對采集的交流分量進行分析和計算，得到目標信息，由監(jiān)控終端顯示。
【權利要求】
1.ー種零中頻直流對消的方法，其特征包括如下步驟: 步驟ー:將接收信號變頻至零中頻； 步驟ニ:零中頻信號經(jīng)加法器抬高電平，然后功分為兩路，一路經(jīng)有效值轉換器檢出直流分量送至差分放大器，另一路直接送至差分放大器，兩路信號經(jīng)差分放大器輸出差值，得到消去直流分量后的零中頻信號。
2.如權利要求1所述的零中頻直流對消的方法，其特征在于:所述步驟ニ中加法器的具體方法為:基于運算放大器組建加法器電路，為零中頻信號増加0.7V的直流分量，其有益效果是:避免零中頻信號出現(xiàn)負電壓。
3.如權利要求1或2所述的零中頻直流對消的方法，其特征在于:所述步驟ニ中差分放大器的具體方法為:使用運算放大器組建差分放大器，采用高精度電阻搭建差分放大器的平衡電橋以降低誤差，放大倍數(shù)為1。
4.ー種零中頻直流對消的電路，包括電壓跟隨器1、加法器、電壓跟隨器I1、電壓跟隨器II1、有效值轉換電路、差分放大器，零中頻信號輸入電壓跟隨器I，加法器的輸入端與電壓跟隨器I的輸出端相連，輸出端與電壓跟隨器II和電壓跟隨器III相連，其特征在于:電壓跟隨器II的輸出端與差分放大器的同相輸入端相連，電壓跟隨器III的輸出端與有效值轉換電路的輸入端相連，有效值轉換電路的輸出端與差分放大器的反相輸入端相連； 所述的零中頻信號直接輸入電壓跟隨器I，然后輸入加法器，從加法器后分為兩路，一路經(jīng)電壓跟隨器II緩沖后送至差分放大器，另一路經(jīng)電壓跟隨器III緩沖后送至有效值轉換器得到有效值再送至差分放大器，兩路信號經(jīng)差分放大器進行減法運算，得到零中頻信號的交流分量。
【文檔編號】H04L25/06GK103457623SQ201310355188
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月15日 優(yōu)先權日:2013年8月15日
【發(fā)明者】沈金成, 韓喆, 苑鳳雨 申請人:武漢濱湖電子有限責任公司