一种InGaAs短波红外探测器信号处理系统的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种信号处理系统，特别是一种InGaAs短波红外探测器信号处理系 统，属于信号处理领域。
【背景技术】
[000引InGaAs短波红外探测器是近年来新兴一种线阵非制冷红外探测器，相比于传统的 制冷型红外器件，在具备相近性能的情况下，兼具体积小、成本低、功耗低等特点，特别适合 应用在军事侦察和航天遥感领域。InGaAs短波红外探测器的输出信号具有如下特点；1)输 出内阻大，通常要求较小的负载电容和较大的负载电阻；2)较高的电路噪声指标要求；3) 一般采用差分模拟输出方式；4)每个像元信号在建立后保持一个固定的电平值。针对上述 信号输出特点，如何设计一套能够满足要求的信号处理系统对于成像电路的达到理想的成 像效果是非常关键的。
[0003] 传统的InGaAs短波红外探测器信号处理系统，通常采用射级跟随电路对每个通 道的信号分别实现阻抗匹配，然后在经过差分运算放大器对输出的模拟差分信号直接进行 放大和滤波，最后送入模数转换器进行模数转换。该种处理方式有W下几点不足之处；1) 采用射级跟随电路对两个通道分别进行阻抗匹配，会由于两通道电路的参数差异，特别是 运算放大器的参数差异导致差分信号失衡，相当于引入了差模噪声；2)采用设计跟随电路 的方式，两通道由于器件漂移对直流电平信号影响较大，会导致成像系统的图像数据不稳 定；3)采用设计跟随电路的方式只能将对模拟信号的放大环节置于模拟信号通道的后级， 不利于对整个系统电路噪声的抑制；4)两个通道采用两片运算放大器构成射级跟随电路， 相比于单片器件会增加额外的功耗，同时也会增大电路占用的面积；5)传统的设计都没有 考虑模拟信号主备份接口的支持问题，该无疑限制了系统的应用范围，不利于系统可靠性 的提升。
【发明内容】
[0004] 本发明的技术解决问题是；克服现有技术的不足，提供了一种InGaAs短波红外探 测器信号处理系统，解决了传统同类系统所存在的两通道信号失衡、信号放大环节位于信 号通道后级引入额外的电路噪声W及传统系统不支持输入端主备接口的问题。
[0005] 本发明的技术解决方案是；一种InGaAs短波红外探测器信号处理系统，包括： InGaAs短波红外探测器、信号输入端、差分单端转换电路、信号调理滤波电路、模数转换电 路、数据处理电路；其中InGaAs短波红外探测器，负责将探测到的光信号转换为差分电信 号送至信号输入端；信号输入端包括第一源端电阻R1和第二源端电阻R2;
[0006] 信号输入端，将差分电信号经第一源端电阻R1和第二源端电阻R2匹配后，输出与 差分单端转换电路匹配的差分电信号，作为差分单端转换电路的输入，第一源端电阻R1和 第二源端电阻R2的一端分别接至InGaAs短波红外探测器信号输出端，第一源端电阻R1和 第二源端电阻R2的另一端作为差分单端转换电路的输入；
[0007] 差分单端转换电路，将输入的差分信号转换为单端信号送至信号调理滤波电路， 并对输入的差分信号实现阻抗匹配，将输入的差分信号进行放大，同时差分单端转换电路 也作为系统主备份的接口；
[000引信号调理滤波电路，对差分单端转换电路送来的单端信号进行滤波和调理，得到 模数转换电路输入动态范围内的模拟差分信号，送至模数转换电路；
[0009] 模数转换电路，将信号调理滤波电路送来的模拟差分信号转换为并行的数字信 号，送至数据处理电路；
[0010] 数据处理电路，对模数转换电路送来的数字信号实现数字滤波然后进行并串转 换，得到相应的串行数据，并将该数据打包成所需的数据格式。
[0011] 本发明与现有技术相比的优点在于：
[0012] (1)本发明在差分单端转换电路中采用具备断电零输出特性的差分单端运算放大 器，能够支持输入信号主备份接口。
[001引 似本发明将模拟信号的放大环节置于系统前级，即差分单端转换电路中，可W有 效的避免对后级电路引入噪声的放大。
[0014] (3)本发明差分单端转换电路中所用差分单端运算放大器构成的阻抗匹配电路较 之射级跟随电路具备更好的电路对称特性。
[0015] (4)本发明采用的各部分电路有更少的元件、更小的占用面积和更小的功耗。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明信号处理系统的原理图；
[0017] 图2为本发明差分单端转换电路原理图；
[001引图3为本发明信号调理滤波电路原理图；
[0019] 图4为本发明所实现的成像电路信噪比实测图。
【具体实施方式】
[0020] 本发明的思路是；根据InGaAs短波红外探测器输出信号的特点，首先通过差分单 端转换电路将探测器输出的差分信号转换为单端信号并对信号进行放大，然后对信号进行 调理滤波并完成模数转换，最终将转换后的数据进行数字滤波、并串转换，之后打包成所需 的数据格式；同时根据所选差分单端运算放大器的断电零输出特点，实现对输入信号主备 份接口的支持。
[0021] 下面结合附图对本发明进行详细说明。
[002引如图1所示，为本发明一种InGaAs短波红外探测器信号处理系统的原理图，包括InGaAs短波红外探测器、信号输入端、差分单端转换电路、信号调理滤波电路、模数转换电 路、数据处理电路，其中数据处理电路采用可编程逻辑器件实现。InGaAs短波红外探测器将 探测到的光信号转换为差分电信号送至信号输入端；信号输入端包括第一源端电阻R1和 第二源端电阻R2;
[0023] 信号输入端，将差分电信号经第一源端电阻R1和第二源端电阻R2匹配后，输出与 差分单端转换电路匹配的差分电信号，作为差分单端转换电路的输入，第一源端电阻R1和 第二源端电阻R2的一端分别接至InGaAs短波红外探测器信号输出端，第一源端电阻R1和 第二源端电阻R2的另一端作为差分单端转换电路的输入；
[0024] 差分单端转换电路，将输入的差分信号转换为单端信号送至信号调理滤波电路， 并对输入的差分信号实现阻抗匹配，将输入的差分信号进行放大，同时差分单端转换电路 也作为系统主备份的接口；
[0025] 信号调理滤波电路，对差分单端转换电路送来的单端信号进行滤波和调理，得到 模数转换电路输入动态范围内的模拟差分信号，送至模数转换电路；
[0026]模数转换电路，将信号调理滤波电路送来的模拟差分信号转换为并行的数字信 号，送至数据处理电路；
[0027] 数据处理电路，对模数转换电路送来的数字信号实现数字滤波然后进行并串转 换，得到相应的串行数据，并将该数据打包成所需的数据格式。
[002引如图1所示，第一源端电阻R1、第二源端电阻R2同差分单端转换电路中差分单端 运算放大器221的等效输入电容构成低通滤波电路，第一源端电阻R1、第二源端电阻R2的 两端分别接至InGaAs短波红外探测器的输出端和差分单端运算放大器221的输入端Vi+、 Vi-。第一源端电阻R1、第二源端电阻R2的阻值的选择需满足W下要求；1)差分信号的信 号对称要求，即R1 =R2 ;2)源端匹配要求，一般选取R1 =R2<50Q。第一源端电阻R1和 第二源端电阻R2主要作为输入接口的源端匹配电阻使用，目的是防止电路的信号反射。
[0029] 差分单端转换电路主要实现差分电信号的阻抗匹配、差分电信号的放大和系统的 主备份接口支持功能，其原理图如图2所示，包括第一电阻R3、第二电阻R4、第S电阻R5 和差分单端运算放大器211，差分单端运算放大器221包括差分输入端1+、差分输入端1-、 差分输入端化、差分输入端2-、输出端VsW及等效输入电容，差分输入端1+、差分输入端 1-分别连接第一源端电阻R1和第二源端电阻R2的一端，同时第一源端电阻R1和第二源 端电阻R2的一端也同差分单端运算放大器221的等效输入电容相连。第一电阻R3-端 接至差分单端运算放大器221的输入端化，另一端接至电路地，第二电阻R4 -端接至差分 单端运算放大器221的输入端2-，另一端接至电路地，第=电阻R5 -端接至差分单端运算 放大器221的输入端2-，另一端同差分单端运算放大器221的输出端Vs相连。差分单端 转换电路将差分信号转换为单端信号，主要是为了去除差分电信号中所含有的共模直流电 平，差分单端转换电路将信号放大环节置于系统的最前端，是为了避免将后级的电路噪声 放大，同时兼顾阻抗匹配的功能，差分单端运算放大器211为输入阻抗大于75化Q、输入电 容小于15pF并具备断电零输出特性的器件，其中高输入阻抗、低输入电容特性是为了满足 同InGaAs短波红外探测器输出差分电信号的匹配，而断电零输出特性则是为了实现对主 备份接口的支持，为保证电路平衡，第一电阻R3、第二电阻R4、第=电阻R5的取值应满足R3 =R4//R5 ;差分单端转换电路的电路增益为G=l+ ^-。 R4
[0030] 信号调理滤波电路，包括单端转差分电路和低通滤波电路两部分，原理图如图3 所示，单端转差分电路包括差分运算放大器231、第四电阻R6、第五电阻R7、第六电阻R8、第 ^；：电阻R9 ;低通滤波电路包括第八电阻310、第九电阻R11和电容C1 ;差分运算放大器231 包括同相输入端、反相输入端、同向输出端、反相输出端、共模输入端VvcM;第四电阻R6的一 端接至差分单端运算放大器221的输出端V,，第四电阻