[发明专利]一种线列型红外焦平面读出电路及信号处理方法

说明书

本发明公开了一种线列型红外焦平面读出电路及信号处理方法。该线列型红外焦平面读出电路在现有的TDI线列型读出电路基础上做了功能上的优化，包括增益TDI模块、非增益TDI模块、信号检测模块及输出模块，并将增益TDI模块和信号检测模块有效地结合起来，无需外部调控，实现电路工作模式的自动切换，既能处理微小信号保证信噪比，同时又能处理大信号保证信号输出范围。而这种自适应信号的设计方法不需要对现有的TDI线列型读出电路结构进行颠覆性的改动，原理容易理解，相关电路模块设计简单，为读出电路的多功能化和智能化提供了一种可行的解决方案。

技术领域

本发明涉及微电子学领域，特别涉及一种线列型红外焦平面读出电路及信号处理方法。

背景技术

红外焦平面探测器具有隐蔽性强、获得地面目标信息广、不受可见光限制全天候工作、抗干扰能力较强等优点，被广泛应用于预警探测、情报侦察以及农牧业、森林资源的调查、气象预报、太空天文探测等军事和民用领域。

读出电路是红外焦平面探测器的关键组成部分，其功能在于实现对红外探测器感应到的红外辐射信号进行前端处理。红外信号经过读出电路积分、采样、放大、滤波后，进入成像系统，实现图像显示。目前，红外焦平面读出电路主要分为面阵型和线列型两种，而线列型读出电路因其扫描速度快、扫描范围广的特点，多应用于高空预警和侦查等活动。而线列型读出电路越来越多的应用场合，对读出电路提出了更多的挑战：

1、因探测器所能感应的红外信号较小，读出电路通常要求高信噪比。TDI结构的电路因其信噪比高成为常用线列型读出电路结构。采用多元平均算法的TDI结构，可以在提高信噪比的同时保证信号准确读取，不被噪声淹没。TDI结构在信号累加平均的同时，对电路等效输入噪声也进行了平均，这样，使电路的信噪比提高了倍，其中，N为参与TDI的像元个数。

2、高空应用要求红外探测器能够适应大幅度的信号变化。这样，就要求读出电路能够处理的信号从极微弱达到极大。对于极微弱信号，甚至可能与电路的噪声相当，这对读出电路的信号识别和处理能力是极大的挑战。而对于极大信号，则要求电路有强大的电荷处理能力，避免迅速达到饱和。现有TDI多元累加后平均的算法，对微小信号的处理能力有限，因此需要对其进行优化设计，增强其处理小信号的能力。

3、对于外部参数不明确的条件下，通过修改积分时间等实现大小信号处理的转换是无法实现的。这时，需要对内部电路的功能进行扩展和优化，实现信号处理的自适应。对于读出电路来说，处理大信号和小信号时电路的关注点是不一样的。小信号时需考虑将信号放大，保证信噪比和后级信号的传输；大信号则考虑的是电荷处理能力，电路的输出范围。在高空探测时，通常会出现较大幅度的信号变化，若电路采用统一处理模式则无法同时兼顾大、小两种信号的处理。这就要求电路能够采用一种全新的工作方式，可以同时处理大、小信号两种信号。

发明内容

为了使线列型红外焦平面读出电路能同时处理大、小两种信号，向多功能、智能化、高集成度的方向发展，本发明提供了一种线列型红外焦平面读出电路及信号处理方法。

本发明提供的线列型红外焦平面读出电路，与N个像素单元连接，包括增益TDI模块、非增益TDI模块、信号检测模块及输出模块；

所述非增益TDI模块，用于接收单个像素单元发送的信号，将所述信号进行积分和存储，得到非增益电压信号；

所述增益TDI模块，用于接收N个所述像素单元发送的电信号，进行积分处理，并将积分处理后的结果进行累加，得到总的增益电压信号；

所述信号检测模块，用于根据饱和参考电平判断所述总的增益电压信号是否饱和，根据判断结果导通所述增益TDI模块与所述输出模块间的链路或者导通所述非增益TDI模块与所述输出模块间的链路；