[发明专利]基于直流偏置放大电路的微波辐射计通道电压控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流偏置放大电路及基于直流偏置放大电路的微波辐射计通道自动电压控制方法，属于微波遥感领域。

背景技术

自动电压控制是微波辐射计系统必不可少的环节。自动电压控制主要解决由于接收放大链路的增益变化导致的输入到AD变换器的电压超出AD变换器量程的问题。微波辐射计系统一般包括天线、接收机、检波器、视频放大器和AD变换器，微波信号被天线接收到之后在接收机内完成射频和中频的放大，放大的信号经过检波之后进行视频放大和AD变换，获得数字信号。微波辐射计观测目标一般为亮温为3-350K的噪声，叠加在普通的接收机本身几百K的噪声上，在检波器前得到功率变换通常在2dB左右，检波后的信号十分微弱，并且包含大量的无用的直流信息，为获得足够的电压分辨率，需要对这些信号进行超过几千倍的视频放大后进行AD变换，因此当射频或者中频电路产生一点的增益波动在视频电路都会产生较大波动，导致视频电路输出的电压范围超出AD变换器的量程，造成系统功能丧失。

为了避免由于射频或者路的增益波动造成的影响，通常的设计是在射频或者中频增加一级自动增益控制电路(AGC)，对AD变换后的数据进行计算获得需要的控制参数，控制参数通过DA变换器变换成模拟电压，送入到AGC的控制端实现自动增益控制。

通常的微波辐射计原理框图如图1所示，射频或者中频AGC控制的不足在于需要在射频或者中频链路增加一级AGC电路，并且对控制精度的要求较高。

经过AGC控制后的信号经过检波后被视频放大电路放大，通常放大倍数在几千倍以上，因此由于AGC控制电压波动导致的波动直接被放大数千倍，产生无法消除的波动，降低系统的测量精度，控制AGC电路的电压由DA变换器产生，因此对DA变换器的性能要求较高，电路的电磁兼容设计要求较高，增加设计难度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种直流放大电路及基于直流偏置放大电路的微波辐射计通道电压自动控制方法，通过直流偏置放大电路实时补偿微波辐射计由于工作温度波动和器件老化等因素造成的接收机增益波动，使接收机检波后输出的直流电压不至于超出AD变换器的输入动态范围，并能有效的降低了对产生偏置电压器件的性能要求，同时降低直流偏置放大电路对微波辐射计本身性能的影响。

本发明目的主要是通过如下技术方案予以实现：

一种直流偏置放大电路，包括直流偏置放大模块、AD变换模块、控制参数产生模块和偏置电压产生模块，其中：

直流偏置放大模块：接收外部微波辐射计检波器输出的通道观测信号，接收偏置电压产生模块产生的直流偏置电压，形成一个加法器电路，将输入的通道观测信号减去直流偏置电压模块产生的直流偏置电压，相减结果按照设计的放大倍数放大后输出给AD变换模块；

AD变化模块：接收直流偏置放大模块输出的电压信号，将模拟电压信号转换为数字信号，并输出到控制参数产生模块；

控制参数产生模块：外部微波辐射计开机的起始时刻，将预置在内部的固定参数发送到偏置电压产生模块，产生偏置电压发送到直流偏置放大模块；外部微波辐射计开机工作之后，接收AD变换模块输出数字信号，通过计算获得需要的电压控制参数，将电压控制参数输出到偏置电压产生模块；

偏置电压产生模块：接收控制参数产生模块发送的电压控制参数，将电压控制参数进行数模转换后得到小于等于+5V的模拟电压，与内部产生的+5V电压进行比较，即所述小于等于+5V的模拟电压减去所述内部产生的+5V电压，得到一个小于等于0的偏置电压，输出给直流偏置放大模块。

在上述直流偏置放大电路中，偏置电压产生模块包括DA变换模块、比较器模块和高稳电压产生模块，其中DA变换模块接收控制参数产生模块输出的电压控制参数，将电压控制参数进行数模转换后得到小于等于+5V的模拟电压，输出到比较器模块的正端；高稳电压产生模块产生高稳+5V电压，输出到比较器模块负端；比较器模块将从DA变换模块接收的小于等于+5V的模拟电压与从高稳电压产生模块接收的高稳+5V电压进行比较，即所述小于等于+5V的模拟电压减去所述内部产生的+5V电压，得到一个小于等于0的偏置电压，输出给直流偏置放大模块。

在上述直流偏置放大电路中，控制参数产生模块在外部微波辐射计开机工作之后，通过如下方法获得需要的电压控制参数：