[发明专利]一种基于交流耦合的TDI红外探测器信号处理系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种信号处理系统，特别是一种基于交流耦合的TDI红外探测器信号处理系统。

背景技术

TDI(时间延时积分)红外探测器属于第二代扫描型焦平面器件，是一种线阵器件，由于它比其他线阵器件具有更高的灵敏度，更好的非均匀性，因此被广泛应用在工业、医疗、军事侦察、航天遥感等多个领域中。TDI红外探测器的输出信号具有如下特点：1)输出内阻大，其通常要求负载电容为pF级，负载电阻为几百k欧甚至几M欧；2)对于每个像元来说在快速建立后保持一个电平值；3)其信号电压值是浮在一个正的直流电平上的(如信号电压范围为1.6V～4.4V，浮在3V直流电平上)；4)每行首先输出几个(具体个数随探测器型号不同而变化)复位参考信号，然后为有效信号，复位参考信号的电压值即为所浮直流电平值(如信号电压范围为1.6V～4.4V时，复位参考信号的电压值为3V)。针对这些信号特点，如何设计高质量的红外探测器信号处理系统对于提高整个红外成像系统的成像质量是非常关键的。

传统的TDI红外探测器信号处理系统，通常将探测器输出的单端模拟信号直接进行缓冲放大，然后送到单端输入的模数转换器进行模数转换，即基于直流耦合的单端处理方式。这种处理方式有以下一些不足之处：1)单端处理方式容易在直流电平信号传输过程中引入共模干扰和噪声，使系统成像质量降低；2)采用直流耦合方式，电路器件漂移对直流电平信号影响较大，导致成像系统的图像数据不稳定，影响成像质量；3)采用直流耦合方式时，为了保证信号调理电路输出的信号不失真，信号调理电路所用的运放通常采用正负供电，而探测器输出的信号都是正电压信号，这样电路一直工作在一个方向，共模信号一直存在，所有器件和传输路径上的共模偏差都会传递到最后AD量化后的结果，影响系统动态范围；4)采用直流耦合方式时，为了保证信号调理电路输出的信号不失真，信号调理电路所用的运放通常需采用较高的正负电压供电，电路功耗大；5)采用直流耦合方式，需要设计高精度的中心电平扣除电路，以只对变化的信号进行处理，这是使得电路设计难度和设计成本大大增加。

因此为了提高整个红外成像系统的成像质量，必须针对TDI红外探测器的输出信号特点，提出一种新的TDI红外探测器信号处理系统。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于交流耦合的TDI红外探测器信号处理系统。

本发明的技术解决方案是：

一种基于交流耦合的TDI红外探测器信号处理系统，包括：TDI红外探测器、高通滤波电路、信号调理电路、模数转换电路和数据处理电路；

TDI红外探测器将输出的单端模拟信号送入高通滤波电路，高通滤波电路将TDI红外探测器输出信号的直流成分滤除，得到交流信号之后送入信号调理电路，信号调理电路对交流信号先进行阻抗变换，再对阻抗变换之后的信号进行单端转差分的调理，输出差分模拟信号给模数转换电路，模数转换电路将差分模拟信号转换为数字信号并送至数据处理电路，数据处理电路以TDI红外探测器每行输出的复位参考信号对应的量化数据为基准，确定交流耦合后有效信号与该基准的相对差值，对TDI红外探测器输出的有效信号进行数字直流恢复。

所述的高通滤波电路由隔直电容C1和电阻R1组成，隔直电容C1的两端分别接至TDI红外探测器的信号输出端和信号调理电路的输入端V_I，电阻R1的两端分别接至信号调理电路的输入端V_I和电路地，

电容C1的容值和电阻R1的阻值应满足高通滤波电路的低频截至频率远小于行频率，即同时还应保证一行内信号的最大跌落满足系统量化位的要求，即其中，T为TDI红外探测器的行周期，N为所述

TDI红外探测器信号处理系统的量化位数。

所述的信号调理电路包括阻抗变换电路和单端转差分电路两部分；