[发明专利]一种零中频直流对消的电路及方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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，经过一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带的有用信号（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。

发明内容

针对背景技术的不足，本发明提供了一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增益，将零中频信号放大至适合A/D转换器采集的范围。

本发明的技术方案是：

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：所述步骤二中加法器的具体方法为：基于运算放大器组建加法器电路，为零中频信号增加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：所述步骤二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。

一种零中频直流对消的电路，包括电压跟随器Ⅰ、加法器、电压跟随器Ⅱ、电压跟随器Ⅲ、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。

本发明的有益效果是：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。

附图说明

图1为本发明零中频直流对消的原理框图；

图2为应用本发明的连续波雷达系统组成框图。

 

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的详细描述。

如图1所示为本发明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。