Ka波段连续波多普勒实验探测装置速度显示系统研制(5)
综上所述，最后采取方案二。
2.5.2 信号预处理模块
方案一：将收发前端接收到的微弱信号经过二阶同相型带通滤波器滤去高频干扰和低频漂移信号，并经过放大整形电路对信号进行放大和整形。整形采用A/D转换芯片将模拟信号转换为数字信号输出。
方案二：将收发前端接收到的微弱信号经过二阶反相型带通滤波器滤去高频干扰和低频漂移信号，并经过放大整形电路对信号进行放大和整形。其中两级放大放大电路采用两级反相放大，使电压满足要求，整形电路采用运算放大器，将缓慢变化的信号转变为边沿陡峭的矩形信号。
比较上述两种方案，有以下结论：
（1）同相放大电路抗干扰能力低，且除了差模信号外，还会产生较大的共模电压；另外，输入信号和输出信号同相还会产生自激振荡的问题。而反相放大电路的抗干扰能力强，且只有差模信号，并且确保输入信号输出信号反相。因此，应采用反相放大电路对信号进行放大。
（2）A/D转换芯片相比运算放大器而言效率高，不过在本设计所处的实验条件下，运用运算放大器已是绰绰有余。而且，A/D转换芯片的价格昂贵，考虑到整个设计的经济性以及运算放大器的性价比，最终决定采用运算放大器来完成波形整形的功能。
故综上所述，本设计的信号预处理电路采用方案二实现。
2.5.3 单片机数据处理模块
在整个系统中，速度测量与显示是关键。根据设计要求，本设计中单片机数据处理模块分为频率测量、速度换算、数制转换、速度显示四大部分。
2.5.3.1 频率测量
频率的测量方式很多，有计数法，鉴频法，窄带滤波法和周期法。在这些方法中，能用单片机进行频率测量的有计数法和周期法。
方案一：计数测频法。将整形后的方波输入到单片机，T1作为定时器，给出标准闸门信号；T0作为计数器，对外部脉冲的变化次数直接进行计数，这种方法有较好的线性范围和很宽的频带范围，可以将多普勒频率直接转换成数字信号，并易于显示或传递给计算机处理，应用这种方法频率越高，测量误差就会越小。实现原理如图2.3所示。
（2.8）
式（2.8）中， 为标准闸门信号， 为 的变化次数
图2.3 计数法测频原理图
方案二：周期测频法。将整形后的方波输入到单片机后，方波的第一个上升沿启动计时器，下一个上升沿关闭计时器。与方案一相反，这种方法频率越低 ，其周期就越长，测量误差就越小，测出的数据需取倒数才能得到频率。实现原理如图2.4所示。
（2.9）
式（2.9）中， 为标准闸门信号， 为时基信号的变化次数
图2.4 周期法测频原理图
对这两种方法进行比较，可得到如下结论：
（1）计数法有较好的线性范围和很宽的频带范围，可将多普勒频率直接转换成数字信号，并易于显示或传递给计算机处理。但是计数法对多普勒信号要求较高，信噪比要求高，且对于频率较高的测量精度取决于数字器件的转换速度。
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