[发明专利]一种激光半主动导引头自动增益控制电路及控制方法

摘要

本发明提供了一种激光半主动导引头自动增益控制电路及控制方法，该电路由四象限探测器组件、幅值预判组件、双通道增益仲裁组件、数模转换器、模数转换器和主控芯片组成。该电路具有四级增益控制，其中幅值预判组件对一级增益控制、二级增益控制和三级增益控制进行增益设定，双通道增益仲裁组件的仲裁结果对一级增益控制、二级增益控制、三级增益控制和四级增益控制进行增益设定。通过幅值预判组件和双通道增益仲裁组件的协同工作实现对整个电路中所有增益控制模块的增益设定。本发明有效克服了激光半主动导引头中激光脉冲信号到达模数转换模块时饱和或者小于检测阈值的问题，使导引头在捕获跟踪过程中不丢失制导信息，进而提高制导命中率。

主权项

1.一种激光半主动导引头自动增益控制电路，其特征在于，所述控制电路包括四象限探测器组件、幅值预判组件、双通道增益仲裁组件、数模转换器、模数转换器和主控芯片；所述四象限探测器组件包括四个探测器组件，每个探测器组件包括一级增益控制模块、二级增益控制模块和三级增益控制模块；所述双通道增益仲裁组件包括四级增益控制模块，所述四级增益控制模块包括第一可变增益放大器和第二可变增益放大器；所述幅值预判组件包括多个比较器和多个锁存器，每一个比较器对应一个锁存器；所述四象限探测器组件分别与幅值预判组件、双通道增益仲裁组件连接；所述双通道增益仲裁组件分别与数模转换器、模数转换器连接；所述主控芯片分别与四象限探测器组件、幅值预判组件、数模转换器、模数转换器连接；

所述探测器组件用于接收激光回波信号并将其转化为第一电信号，所述一级增益控制模块用于采用第一增益系数、二级增益控制模块用于采用第二增益系数、三级增益控制模块用于采用第三增益系数依次对第一电信号进行增益处理，得到第二电信号，并将第二电信号传输至幅值预判组件以及双通道增益仲裁组件；

所述幅值预判组件中的各个比较器用于将第二电信号与对应的各个预设阈值电压进行比较，并将比较结果存储于各个比较器对应的锁存器中；

所述主控芯片用于读取各个锁存器的比较结果，根据比较结果确定第二电信号的档位信息，并根据所确定的档位信息调节一级增益控制模块、二级增益控制模块的增益档位；

所述一级增益控制模块用于采用第一增益系数、二级增益控制模块用于采用第二增益系数依次对第一电信号进行增益处理，得到第三电信号，并将第三电信号传输至双通道增益仲裁组件；

所述第一可变增益放大器用于接收第二电信号，并采用第四增益系数对第二电信号进行增益处理，得到第四电信号，并使得第四电信号的大小位于模数转换器的输入范围内；所述第二可变增益放大器用于接收第三电信号，并采用第五增益系数对第三电信号进行增益处理，得到第五电信号，使得第五电信号的大小位于模数转换器的输入范围内；

所述模数转换器用于接收第四电信号和第五电信号，并分别将第四电信号和第五电信号转换为数字信号，以及将转换后的两个数字信号传输给主控芯片；

所述主控芯片用于判断两个数字信号与预设信号阈值的差值是否至少有一个位于预设误差范围内，若是则记录当前最优数字信号，所述最优数字信号为与预设信号阈值误差较小的数字信号；否则主控芯片用于根据两个数字信号与预设信号阈值的大小，通过数模转换器调整第一可变增益放大器的第四增益系数以及第二可变增益放大器的第五增益系数，并判断再次接收的两个数字信号与预设信号阈值的差值是否至少有一个位于预设误差范围内；重复判断步骤，直至两个数字信号与预设信号阈值的差值至少有一个位于预设误差范围内；

所述主控芯片用于根据四象限探测器组件对应的四个最优数字信号计算激光制导所需的失调角信息，每一探测器组件对应一个最优数字信号。

2.如权利要求1所述的激光半主动导引头自动增益控制电路，其特征在于，所述主控芯片还用于在判定接收的两个数字信号与预设信号阈值的差值均不位于预设误差范围内时，通过数模转换器调整三级增益控制模块的第三增益系数，以及通过数字开关调整一级增益控制模块的第一增益系数和二级增益控制模块的第二增益系数。

3.如权利要求1所述的激光半主动导引头自动增益控制电路，其特征在于，所述主控芯片还用于根据所确定的档位信息调节三级增益控制模块的增益档位，二级增益控制模块的增益档位的调整优先级高于三级增益控制模块，三级增益控制模块的增益档位的调整优先级高于一级增益控制模块。

4.如权利要求1所述的激光半主动导引头自动增益控制电路，其特征在于，所述比较器和锁存器的数量均为四个，所述比较器包括第一比较器、第二比较器、第三比较器和第四比较器；所述锁存器包括第一锁存器、第二锁存器、第三锁存器和第四锁存器；所述第一比较器与第一锁存器连接，所述第二比较器与第二锁存器连接，所述第三比较器与第三锁存器连接，所述第四比较器与第四锁存器连接；所述预设阈值电压包括第一预设阈值电压、第二预设阈值电压、第三预设阈值电压、第四预设阈值电压；

所述第一比较器用于判断第二电信号是否大于第一预设阈值电压，若是则将第一码值存储于第一锁存器中，否则将第二码值存储于第一锁存器中；

所述第二比较器用于判断第二电信号是否大于第二预设阈值电压，若是则将第一码值存储于第一锁存器中，否则将第二码值存储于第二锁存器中；

所述第三比较器用于判断第二电信号是否大于第三预设阈值电压，若是则将第一码值存储于第一锁存器中，否则将第二码值存储于第三锁存器中；

所述第四比较器用于判断第二电信号是否大于第四预设阈值电压，若是则将第一码值存储于第一锁存器中，否则将第二码值存储于第四锁存器中。

5.如权利要求1至4任一项所述的激光半主动导引头自动增益控制电路，其特征在于，所述预设信号阈值的大小为模数转换器输入量程四分之三对应的数字信号的大小。

6.一种激光半主动导引头自动增益控制方法，其特征在于，所述方法应用于激光半主动导引头自动增益控制电路，所述控制电路包括四象限探测器组件、幅值预判组件、双通道增益仲裁组件、数模转换器、模数转换器和主控芯片；所述四象限探测器组件包括四个探测器组件，每个探测器组件包括一级增益控制模块、二级增益控制模块和三级增益控制模块；所述双通道增益仲裁组件包括四级增益控制模块，所述四级增益控制模块包括第一可变增益放大器和第二可变增益放大器；所述幅值预判组件包括多个比较器和多个锁存器，每一个比较器对应一个锁存器；所述四象限探测器组件分别与幅值预判组件、双通道增益仲裁组件连接；所述双通道增益仲裁组件分别与数模转换器、模数转换器连接；所述主控芯片分别与四象限探测器组件、幅值预判组件、数模转换器、模数转换器连接；所述方法包括以下步骤：

探测器组件接收激光回波信号并将其转化为第一电信号，一级增益控制模块采用第一增益系数、二级增益控制模块采用第二增益系数、三级增益控制模块采用第三增益系数依次对第一电信号进行增益处理，得到第二电信号，并将第二电信号传输至幅值预判组件以及双通道增益仲裁组件；

幅值预判组件中的各个比较器将第二电信号与对应的各个预设阈值电压进行比较，并将比较结果存储于各个比较器对应的锁存器中；

主控芯片读取各个锁存器的比较结果，根据比较结果确定第二电信号的档位信息，并根据所确定的档位信息调节一级增益控制模块、二级增益控制模块的增益档位；

一级增益控制模块采用第一增益系数、二级增益控制模块采用第二增益系数依次对第一电信号进行增益处理，得到第三电信号，并将第三电信号传输至双通道增益仲裁组件；

第一可变增益放大器接收第二电信号，并采用第四增益系数对第二电信号进行增益处理，得到第四电信号，并使得第四电信号的大小位于模数转换器的输入范围内；第二可变增益放大器接收第三电信号，并采用第五增益系数对第三电信号进行增益处理，得到第五电信号，使得第五电信号的大小位于模数转换器的输入范围内；

模数转换器接收第四电信号和第五电信号，并分别将第四电信号和第五电信号转换为数字信号，以及将转换后的两个数字信号传输给主控芯片；

主控芯片判断两个数字