[发明专利]一种月面巡视器测月雷达双通道非均匀采样接收机

说明书

技术领域

本发明涉及超宽带无载频脉冲探地雷达技术领域，尤其涉及一种月面巡视器测月雷达双通道非均匀采样接收机。

背景技术

测月雷达是探月工程二期重要载荷之一,其目标是实现巡视器路线上月壤厚度和次表层结构探测.为此，测月雷达配备了两个通道、分别为60MHz，500MHz的两个中心频率的收发天线，用以实现该目标。测月雷达的工作原理与超宽带探地雷达相同，其通过发射机经发射天线向月面发射毫微秒电磁脉冲信号，该脉冲信号经月壤和月壳内部结构不同介质分层产生反射，形成反射波。反射波经接收天线馈入接收机调理并数字化形成科学数据。借助巡视器的月面行驶就可实施长距离、大范围结构探测。

作为时域的超宽带毫微秒脉冲信号的接收来说，一般探地雷达上均采用等效采样体制的模拟接收机来实现。该接收机依靠取样门将超宽带毫微秒信号取样后，形成低频信号再由低速ADC进行量化。而取样门电路一般取样效率不高，动态范围有限，只能获得约40～60dB的动态范围。对于高动态范围应用则无法满足。而采用实时采样方式来直接接收超宽带毫微秒脉冲信号，则要求ADC具有高带宽高转换速率。那么势必造成功耗大，高等级的该类ADC无法获取的难题。

上述两种方式如果需要提高探地雷达系统的动态范围，就必须采取所谓的时变增益放大(TVG，Time Varying Gain)，而时变增益放大电路在信号频率比较高如超过100MHz时实现起来就相当困难了。故时变增益放大电路只是在低频探地雷达中有应用，无法适用于测月雷达。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种月面巡视器测月雷达双通道非均匀采样接收机，该接收机采用了双通道非均匀数字采样技术，通过门限电平-增益控制方式实现了大动态范围，高采样率结果，同时满足低功耗，轻量化需求。

本发明的一种月面巡视器测月雷达双通道非均匀采样接收机，该接收机设有接收通道，该接收通道均包括数控增益模块、单端转差分模块、直流偏置模块、权电阻网络模块、第一加载模块、第二加载模块、数字采样处理模块、增益控制模块和主控逻辑模块；

其中，所述主控逻辑模块产生并存储有256个其值为0至255的门限电平；主控逻辑模块按设定的重复频率将门限电平逐个发送给所述权电阻网络模块和所述增益控制模块；

所述增益控制模块存储有256个增益值，增益控制模块对接收到的每个门限电平索引其对应的增益值，并将索引得到的增益值按所述设定的重复频率发给数控增益模块；

所述数控增益模块根据接收到的增益值对回波信号做相应倍数的增益调整；

所述单端转差分模块将接收到的经过增益调整的回波信号转换成一对差分信号，分别定义为第一差分信号和第二差分信号，将第一差分信号送至第一加载模块，第二差分信号送至第二加载模块；

所述第一加载模块对第一差分信号加载所述直流偏置模块提供的偏置电压后输出至数字采样处理模块；

所述权电阻网络根据接收的每个门限电平形成对应的模拟参考比较电压；

所述第二加载模块对第二差分信号加载所述权电阻网络模块提供的模拟参考比较电压后输出至所述数字采样处理模块；

所述数字采样处理模块将接收到的两路加载后的差分信号进行比较，当加载后的第一差分信号高于加载后的第二差分信号时，输出1；否则输出0；如此，得到当前门限电平对应的包括0和1的1比特数据流；数字采样处理模块对1比特数据流进行并行交替采样，从而获得该门限电平下的1比特数字采样点；当数字采样处理模块接收到256个门限电平对应的256个数据流后，将256个数据流的相应采样时刻下的1比特采样点进行累积，得到等效的8位ADC的采样值。

进一步的，每个所述门限电平对应一个增益值；第1个到第256个所述增益值从两端向中间逐渐变大，且中部位置的多个增益值均为最大，256个增益值的大小相对于门限电平的中位值呈对称关系。

进一步的，所述数控增益模块包括高增益控制模式和低增益控制模式：

当雷达测月系统所述非均匀采样接收机需要低增益模式时，其增益值由按门限电平按从小到大顺序依次索引对应的增益值并输出，此时两次索引之间的步长定义为N；

当所述非均匀采样接收机雷达测月系统需要高增益模式时，针对接收到的小增益对应的门限电平，以mN作为索引的步长来索引对应的增益值；针对接收到的大增益值对应的门限电平，以N/m作为索引的步长来索引对应的增益值；