用于单波束测深仪接收电路中的检波放大电路

技术领域

本发明涉及单波束测深仪接收电路技术领域，特别涉及用于单波束测深仪接收电路中的检波放大电路。

背景技术

超声波测深仪是现今常用的水下测量设备。由于超声波传输会产生明显的能量密度损失，主要是随着传输距离的增加而使定向发射的超声波信号扩散，扩散面积与传输距离成平方关系，远距离时单位面积上的声压非常小。因而接收到的超声波信号转换成电信号时非常微弱。需要高增益放大器对接收信号放大后才可被提取判别。高增益放大器产生的噪声对有效信号的影响是不可避免。通常选用低噪声元器件，带通滤波器等常规手段来抑制噪声。当有效信号的幅度与噪声幅度差异不够大时容易产生信号误判，影响测深仪的测量精度甚至测量错误。

用各种手段对高增益放大电路中噪声抑制、提高信噪比，能给信号识别提供可靠的依据，使测量更可靠、稳定、精准。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开了一种用于单波束测深仪接收电路中的检波放大电路，本发明通过对检波电路设计的适当改进可以阻断或抑制噪声，实现提高信噪比的目标。

本发明通过以下技术方案予以实现：

用于单波束测深仪接收电路中的检波放大电路，包括依次控制相连的检波电路和包络信号放大器；其中所述检波电路用于接收选频放大器的信号输入，所述包络信号放大器用于回波信号的输出。

优选的，所述检波电路包括：二极管V7、V8、V9、V10和电容C26；所述二极管V7、V8一正一反接到选频放大器的正输出端，V9、V10一正一反接到选频放大器的负输出端，V7、V9负极连接到C26上端且与R31一端连接，V8、V10正极连接到C26下端且与R32一端连接。

优选的，4个所述二极管V7、V8、V9、V10组成桥式检波电路，C26对检波后的高频脉动信号进行滤波。

优选的，所述包络信号放大器包括：电容C27、电容C28、电阻R31、R32、R33、R34和放大器N6A；所述电阻R31、R32的另一端分别连接到N6A的3脚和2脚；R33、C27并联后连接到+2.5V与N6A的3脚之间；R34、C28并联后连接到N6A的2脚与N6A的1脚之间。

优选的，所述放大器N6A的3脚和2脚分别为正输入端和负输入端。

优选的，所述选频放大器的静态输出电压为2.5V，此时C26两端没有电压差；R33给N6A的3脚引入2.5V静态工作电压，N6A的2脚为2.5V；R31、R32、R34上没有电流流过。

优选的，所述检波电路的所述二极管V7、V8、V9、V10的正向导通电压为0.4V；所述选频放大器的输出信号以2.5V为基础波动≤±0.4Vpp时，所述二极管V7、V8、V9、V10都不能导通，C26两端电压为0V，N6A的3脚电压没有改变，N6A的1脚没有检波信号输出。

优选的，所述选频放大器的输出信号以2.5V基础上波动＞±0.4Vpp时，大于2.9V的信号电压经V7、V9被减去0.4V后送到到R31与C26连接端；小于2.1V的信号电压经V8、V10被加上0.4V后送到到R32与C26连接端；C26两端电压为选频放大器交流峰峰值电压减去0.8V的直流电压。

优选的，所述电容C26两端电压值参照以下公式计算：

Uc26＝Uivpp-0.4×2；

上式中：Uc26为C26两端直流电压；Uivpp为选频放大器输出的交流信号峰峰值电压；式中Uivpp＜0.8V时不适合该公式。

优选的，所述包络信号放大器将检波信号放大两倍后叠加在2.5V的工作点上输出；电路中Uout端输出电压与C26两端电压的关系用以下公式表示：

上式中：Uout为N6A的1脚输出电压；Uout减去2.5V静态工作电压即为检波放大后的信号电压。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明适用于单波束测深仪接收电路中信号检波及放大，该检波放大电路滤除了杂散信号，有效信号被完整保留下来。

2、后续可将N6A的1输出端电压向下平移至0.1V左右，再将平移后的电压适当放大就可以作为数字化处理的理想信号。这可以使数字判别更趋简单，判别准确度大大提高。

3、此电路阻止了0.8Vpp以下小信号向后级传输，选频放大器最大增益时的噪声正落在这个被阻止的范围内。0.8Vpp以上信号被减去0.8V后再经包络信号放大器放大，N6A输出端得到纯净、稳定的输出信号。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的接收电路框图。

图2为本发明的检波电路原理图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1～2，本发明实施例提供了用于单波束测深仪接收电路中的检波放大电路，包括依次控制相连的检波电路200和包络信号放大器300；其中检波电路200用于接收选频放大器100的信号输入，包络信号放大器300用于回波信号的输出。

由于随超声波传输距离的增加而产生的信号能量会扩散，使接收信号动态范围相当大。因而超声信号放大器采用可控增益的选频放大器。

这类放大器的最大增益一般都会超过92db甚至超过95db，此时电路噪声，场景噪声都会被一定程度的放大输出到后级。用检波电路阻止小信号向后传输可以实现对噪声的抑制。

选频放大器与检波电路之间有信号输入的关系；与包络信号放大器有静态工作电压的关系。选频放大器的静态工作电压与包络信号放大器的静态工作电压是相等的。这两个相等的静态电压使得小于0.8Vpp的信号不能通过检波电路而被阻断。

检波电路200包括：二极管V7、V8、V9、V10、电容C26；二极管V7、V8一正一反接到选频放大器的正输出端，V9、V10一正一反接到选频放大器的负输出端，V7、V9负极连接到C26上端且与R31一端连接，V8、V10正极连接到C26下端且与R32一端连接。

4个二极管V7、V8、V9、V10组成桥式检波电路，C26对检波后的高频脉动信号进行滤波。

包络信号放大器300包括：电容C27、电容C28、电阻R31、R32、R33、R34和放大器N6A；电阻R31、R32的另一端分别连接到N6A的3脚和2脚；

R33、C27并联后连接到+2.5V与N6A的3脚之间；R34、C28并联后连接到N6A的2脚与N6A的1脚之间。该部分元器件组成了一个差动放大器。

放大器N6A的3脚和2脚分别为正输入端和负输入端。

选频放大器的静态输出电压为2.5V，此时C26两端没有电压差；R33给N6A的3脚引入2.5V静态工作电压，N6A的2脚为2.5V；R31、R32、R34上没有电流流过。

检波电路的二极管V7、V8、V9、V10的正向导通电压为0.4V；选频放大器的输出信号以2.5V为基础波动≤±0.4Vpp时，二极管V7、V8、V9、V10都不能导通，C26两端电压为0V，N6A的3脚电压没有改变，N6A的1脚没有检波信号输出。

选频放大器的输出信号以2.5V基础上波动＞±0.4Vpp时，大于2.9V的信号电压经V7、V9被减去0.4V后送到到R31与C26连接端；小于2.1V的信号电压经V8、V10被加上0.4V后送到到R32与C26连接端；C26两端电压为选频放大器交流峰峰值电压减去0.8V的直流电压。

电容C26两端电压值参照以下公式计算：

Uc26＝Uivpp-0.4×2；

上式中：Uc26为C26两端直流电压；Uivpp为选频放大器输出的交流信号峰峰值电压；式中Uivpp＜0.8V时不适合该公式。

包络信号放大器300将检波信号放大两倍后叠加在2.5V的工作点上输出；电路中Uout端输出电压与C26两端电压的关系用以下公式表示：

上式中：Uout为N6A的1脚输出电压；Uout减去2.5V静态工作电压即为检波放大后的信号电压。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。