CN101334433A

CN101334433A - 一种高频电磁波测试信号接收与调理电路

Info

Publication number: CN101334433A
Application number: CNA2008101173229A
Authority: CN
Inventors: 马明学; 张雷; 师奕兵; 李焱骏
Original assignee: China Oilfield Services Ltd; China National Offshore Oil Corp CNOOC
Current assignee: China Oilfield Services Ltd; China National Offshore Oil Corp CNOOC
Priority date: 2008-07-29
Filing date: 2008-07-29
Publication date: 2008-12-31

Abstract

本发明涉及一种高频电磁波测试信号接收与调理电路，包括依次电连接的衰减模块、选通模块、放大模块、混频模块和采用有源低通滤波器的滤波模块，进一步采用集成乘法器、两级差分放大和两级差分衰减。这种信号接收与调理电路能适用于高频电磁波测试仪器，相对于现有技术，实现更简单、性能更稳定、信噪比和测量精度更高。

Description

一种高频电磁波测试信号接收与调理电路

技术领域

本发明涉及高频电磁波测试，具体涉及一种高频电磁波测试信号接收与调理电路。

背景技术

高频电磁波测试信号接收与调理电路主要由衰减模块、选通模块、放大模块、混频模块和滤波模块构成，其中：滤波模块用于从混频模块输出的高频和中频信号中选取中频信号，目前，滤波模块一般采用有源带通滤波器，而有源带通滤波器相频特性较为敏感，容易受到信号幅度的影响，因此影响高频电磁波测井仪的测试精度。同时，如图1所示，目前混频模块采用芯片SST441构建，结构相对复杂，同时由于其中电阻、电感等器件本身的精度误差，增益线性度以及相位线性度也会受到一定影响。另外，还有存在高频电磁波测井仪探头互扰、接收信号微弱和输入信号直接进入放大时可能会超过信号幅度范围等问题。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是如何提供一种高频电磁波测试信号接收与调理电路，能减少选取的中频信号受到信号幅度的影响，进一步能降低其中混频模块复杂度、提高高频电磁测试精度，进一步能减少探头互扰，进一步能增加其中放大模块放大倍数，进一步能避免刻度信号直接进入放大时可能会超过信号幅度范围。

本发明的上述技术问题这样解决，提供一种高频电磁波测试信号接收与调理电路，包括依次电连接的衰减模块、选通模块、放大模块、混频模块和滤波模块，所述滤波模块采用有源低通滤波器。

按照本发明提供的接收与调理电路，所述有源低通滤波器是反相型二阶低通滤波器。

按照本发明提供的接收与调理电路，所述混频模块采用集成乘法器。

按照本发明提供的接收与调理电路，所述集成乘法器信号输入端设置隔直电容。

按照本发明提供的接收与调理电路，所述放大模块采用两级差分放大电路单元。

按照本发明提供的接收与调理电路，所述差分放大电路单元包括模数转换ADC差分驱动器。

按照本发明提供的接收与调理电路，所述衰减模块采用两级差分衰减电路单元。

按照本发明提供的接收与调理电路，所述差分衰减电路单元包括ADC差分驱动器。

按照本发明提供的接收与调理电路，所述ADC差分驱动器采用芯片AD8139。

按照本发明提供的接收与调理电路，该电路内置于高频电磁波测井仪、传感器中传感信号的调理或RF调制器的音视频信号处理。

本发明提供的一种高频电磁波测试信号接收与调理电路，采用低通滤波、集成乘法器、两级差分放大和两级差分衰减，可以适用于具有多种高频电磁波测试仪器，该电路设计相对于现有技术，其功能实现更简单、性能更稳定、信噪比和测量精度更高。

附图说明

下面结合附图和具体实施例进一步对本发明进行详细说明。

图1是现有接收与调理电路中的混频模块结构示意图；

图2是一种具体的本发明接收与调理电路结构示意图；

图3是图2所示电路中的混频模块结构示意图；

图4是图2所示电路中的放大模块结构示意图；

图5是图2所示电路中的衰减模块结构示意图；

图6是图2所示电路中的滤波模块结构示意图。

具体实施方式

本发明提出的一种高频电磁波测试信号接收与调理电路，可以适用于具有多个接收探头和多个频率的阵列式高频电磁波测井仪器中，该电路相对于现有技术，功能实现更简单、性能更稳定、信噪比更高，下面以8个接收探头的双频率接收结构仪器为例详细阐述本发明：

该接收与调理电路，整体结构如图2所示，主要由衰减、选通、放大、混频以及滤波模块组成，相比现有技术，其主要创新点有四处，具体如下：

一、混频器采用集成乘法器电路，这样可以保证大动态范围内的增益线性度和相位线性度，满足仪器进行相位差和幅度比的测量要求，还能简化电路结构。

具体如图2所示，该混频器的前端采用隔直电容，避免直流干扰。在X1、X2处接入线圈输入信号(或刻度信号)，Y1、Y2处接入直接数字式频率合成器DDS时钟信号，通过对芯片外围电路的搭建，有相应的混频公式W＝[(X1-X2)(Y1-Y2)]/2。通过计算，

U_{W} = U_{X} U_{Y} / 2 = A_{X} \cos w_{X} t \cdot A_{Y} \cos w_{Y} t

= \frac{A_{X} A_{Y}}{4} [\cos (w_{Y} - w_{X}) t + \cos (w_{Y} + w_{X}) t]

式中，U_W为混频后得到的信号，U_X为接收到的线圈输入信号，U_Y为DDS时钟本振信号，A_X为线圈输入信号幅度，w_X为其信号频率，A_Y为DDS时钟本振信号幅度，w_Y为其信号的频率。可见，混频后得到了w_Y+w_X和w_Y-w_X两个频率的信号，通过一个中心频率为w_Y-w_X的低通滤波器就可以得到此中频信号，该中频信号保留了高频接收信号的幅度信息和相位信息。

二、放大模块采用两级差分放大电路单元，在不失真的前提下对接收信号进行放大，并有效抑制共模信号，同时抑制阵列探头的互扰。

具体如图4所示，接收信号直接输入到差分放大电路的输入端，即可以有效的抑制共模信号，又可以利用差分放大电路的高输入阻抗抑制阵列探头的互扰。

接收信号属于微弱信号的范畴，对共模信号抑制的要求很高。采用两级差分放大电路，在不失真的前提下对接收信号进行放大，并有效抑制共模信号。由于接收信号比较微弱，而单级差分电路受外围电阻的限制，并不能得到所需的较高增益值，所以采用两级放大电路以满足要求。AD8139的增益A_V＝R_F/R_G，故由图4知，总体增益A_V＝A_V1×A_V2。即增益可以达到100以上，满足要求。

三、增加差分衰减模块，刻度信号在选通前先输入到衰减模块的输入端，可以避免在后端差分放大时导致信号幅度过大，同时也有效地提高了每块通道板的一致性。

具体如图5所示，由于刻度信号的电压幅度较大，直接进入放大时会超过信号幅度范围，故采用差分衰减模块。同样采用AD8139来搭建衰减电路，只是通过改变R_F与R_G数值来使增益A_V≤001。

四、混频信号后的反相型二阶低通滤波器电路实现了在相位不受信号幅度影响的前提下提取中频信号。

混频信号后的滤波器电路并没有采用传统的有源带通滤波器，而是采用有源低通滤波器。主要原因是，前者的相频特性较为敏感，容易受到信号幅度的影响；而后者的相频特性稳定，实现了在相位不受信号幅度影响的前提下提取中频信号。此例确定R13＝R19，R15以及截止频率f_H，根据公式ω₁C₂₂R₁₉＝1和ω₂C₃₀R₁₅＝1计算得出C22和C30。

Claims

1、一种高频电磁波测试信号接收与调理电路，包括依次电连接的衰减模块、选通模块、放大模块、混频模块和滤波模块，其特征在于，所述滤波模块采用有源低通滤波器。

2、根据权利要求1所述接收与调理电路，其特征在于，所述有源低通滤波器是反相型二阶低通滤波器。

3、根据权利要求1所述接收与调理电路，其特征在于，所述混频模块采用集成乘法器。

4、根据权利要求3所述接收与调理电路，其特征在于，所述集成乘法器信号输入端设置隔直电容。

5、根据权利要求1所述接收与调理电路，其特征在于，所述放大模块采用两级差分放大电路单元。

6、根据权利要求5所述接收与调理电路，其特征在于，所述差分放大电路单元包括模数转换差分驱动器。

7、根据权利要求1所述接收与调理电路，其特征在于，所述衰减模块采用两级差分衰减电路单元。

8、根据权利要求8所述接收与调理电路，其特征在于，所述差分衰减电路单元包括模数转换差分驱动器。

9、根据权利要求6或8所述接收与调理电路，其特征在于，所述模数转换差分驱动器采用芯片AD8139。

10、根据权利要求1-8任一项所述接收与调理电路，其特征在于，该电路内置于高频电磁波测井仪、传感器中传感信号的调理或RF调制器的音视频信号处理。