高精度激光动态测试技术研究

在星载激光测距仪的研制过程中,如何通过地面检测方法对 测距仪的各项性能指标进行测试,是一项重要的工作内容。根据脉冲式激光测 距仪的工作原理,设计了一套基于光电延时法的高精度动态测试系统,并对影响系 统精度的系统误差进行了分析,最终实现了对激光测距仪测距精度的测量。与传 统的测试方法相比,该方法具有模拟距离动态范围大、精度高等特点。实验结果表明,这种测试系 统的模拟距离范围可达15 m～30 km,模拟精度优于0.15 m。由于操作简易且实用性强,该系统可以满足 目前各种激光测距仪的测试需求。     

宽温宽带高精度可调光纤延时线的设计与研究

针对宽温宽带大动态高精度光延时调控的需求,结合数控级联和空间光连续可调延时技术,设计了一种大动态高精度延时稳定可调的9 bit光纤延时线,并采用磁光开关和稳相光纤搭建了工程样机.试验结果表明,样机在60℃宽温范围内实现了工作频率1～18 GHz,以5 ns为步进,延时范围达2 555 ns,延时精度优于士5.8ps的任意可调;同时,针对某一延时点实现了动态范围为600 ps、精度优于1 ps的延时连续可调.     

红外测距仪电路延时模拟检测研究

对红外测距仪进行性能检测时,需要高精度稳定可调的模拟距离测试值。光纤作为一种理想的距离模拟器件具有稳定性好、精度高等特点,但随着模拟距离的增加其存在体积质量大、便携性和灵活性差等缺点。为弥补光纤延时模拟检测方法的不足,研究了基于电路延时的模拟距离产生方法,设计了模拟回波生成电路和高精度模拟回波延时控制电路,分析了系统的固有延时及误差。采用高精度时间-数字转换器件对模拟检测电路进行了验证,模拟距离控制精度可达0.5 m,形成了对光纤延时模拟检测方法的有力补充。     

引信点目标视频回波模拟器距离模拟电路设计

针对某伪码调相PD引信点目标视频回波模拟器的要求,提出了基于现场可编程门阵列（FPGA）与片外精密数控可编程延时线两级延时技术的引信点目标视频回波模拟器距离模拟电路的设计及实现方案。该距离模拟电路具有调整动态范围大、精度高等特点。调试表明，该电路能够满足精密测试引信截止距离的要求。     

用于超短激光脉冲技术的高精度数字同步机的研究

数字同步机是用来解决超短激光脉冲输出大晃动问题的一种高精度宽延时范围的数字同步系统.对于不同的延时时间,以巧妙地运用数字延时和模拟延时相结合的方法,满足不同延时时间的实验要求,保证了各延时段临界点的延时精度.数字同步机实现一路标准时钟脉冲输出,四路延时脉冲输出,输出脉冲的晃动值≤500ps,很好地满足了实验要求.     

多路纳秒延时同步脉冲的产生与传输

为了满足高功率“Z-pinch”装置对多路同步性的要求,多路纳秒延时同步脉冲产生与传输系统采用超大规模可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device,CPLD)技术与延迟线技术的结合,达到了延时精度为1ns,延时步进为1ns,延时范围为1ns～500μs,输出脉冲幅度为3～10V,脉冲前沿小于2ns,负载为50Ω,可独立输出3路延时脉冲的要求。经100m光纤传送后其抖动小于1ns,实现了计算机远程控制。     

基于TDC技术的引信回波模拟器距离模拟电路设计

由于引信近距盲区精确测试的需要，设计了引信点目标视频回波模拟器距离模拟电路。该电路采用基于FPGA的时间数字转换(TDC)技术,在单片FPGA内将计数延时技术、TDC技术及精密数控延时技术相结合，对引信发射脉冲包络实现了大范围高分辨率精密数控延时，实现了优于±0.3 m的距离模拟精度。     

具有多重PRF的雷达回波脉冲视频仿真电路的实现

在目标回波仿真原理的基础上，给出了一种新颖的脉冲多普勒雷达目标回波视频频脉冲仿真电路。通过计数分频和计数延时技术，该电路获得了大范围可变的脉冲重复频率和高精度的脉冲时延，能对距离不断变化的动目标进行实时模拟。给出了电路的结构框图，并对设计原理作了必要说明。     

用于激光调Q技术的高速电光门控系统设计

调制电信号的获取是激光调Q中的关键技术。此系统采用一种新方法获取高速调制电信号——基于FPGA的高速电光门控系统,分为门控脉冲和高压调控两个模块。门控脉冲模块由高速信号放大、FPGA延时、可控传输线延迟3个部分组成。利用FPGA高密度、高可靠性、可反复擦写和可以现场编程、灵活调制的特点,将整个系统的主要控制部分集成在FPGA中,并将延时分为数字延时和模拟延时两部分。然后利用FPGA实现数字延时,可控延时线实现模拟延时。经试验检测,高压部分可以产生重复频率1~9999Hz,步进1Hz,延时范围为0~9999ns,步进为1ns,幅度为8000V,前沿和后沿小于10ns,抖动小于1ns的高压矩形电脉冲,满足各种电光调制系统的需要。     

大量程脉冲激光测距仪性能检测方法

依据大量程红外脉冲式激光测距仪测距性能的检测需求,提出了一种基于MODTRAN数据库的激光回波信号模拟的检测方法。在室内环境下模拟激光测距大气回波信号,以实现对测距仪的测距精度及最大测程两项指标的检测。该方法调用MODRAN数据库计算出GJB2241A中仲裁实验的大气辐射透过率,在此基础上建立回波功率的数学模型,并采用FPGA以及模拟延时器件实现预设延时,使得距离模拟与能量模拟自成回路,实现了测距回波的真实模拟。实验结果表明:设计的回波信号模拟系统可实现50 m~22 km的大量程距离模拟,回波延时精度优于2 ns,最大测程的测准率可达90%,满足了激光测距仪性能测试的检测需求。     

面向车载激光雷达光源应用的窄脉冲驱动技术

随着目前车载激光雷达技术发展日渐成熟,为了提高探测精度及探测距离,对激光光源的窄脉冲、高峰值光功率指标要求也随之提高。提出了一种针对激光光源的窄脉冲驱动技术,包括理论分析、参数仿真、试验验证。具体从电路原理进行参数分析,并通过理论建模进行不同参数下的仿真,从仿真结果确定各元器件参数及选型,经过多轮试验验证并优化电路布线及布局,最终实现了窄脉冲驱动。经过装机验证,该窄脉冲驱动技术可以驱动激光光源实现窄脉冲(3ns)、高峰值光功率(80W)光电指标,整机装机应用后,可以提高整机的探测精度及探测距离。     

多通道升降沿产生激光驱动器超窄脉冲新方法

应用于不同领域的超窄脉冲激光驱动器要求输入脉冲宽度极窄,并且大范围内可调。传统的模拟器件可调性差难以满足要求,数字器件例如专用集成电路(ASIC)尽管脉冲宽度可以实现超窄输出,但是大范围内可调不易满足,并且存在可扩展性差,价格昂贵等特点,同样不利于推广。现场可编程门阵列(FPGA)程控性好,因此在脉冲激光驱动器中的数字脉冲源得到了很好的应用,但是传统的计数方法只能实现脉宽为时钟周期倍数的脉冲输出,因此只能应用于对窄脉宽要求不高的情形。为解决上述问题,本文基于FPGA设计了一种应用于超窄脉冲激光驱动器,在50 MHz时钟频率下利用锁相环倍频成多个通道的基准时钟,并分别利用上升下降沿计数器进行计数,再经不同逻辑运算输出的数字脉冲产生方法。最终的数字电路可以产生脉宽2～50ns,步长1ns可调,重复频率1 Hz～1 MHz的数字脉冲信号。最后分析了在高精度锁相环等硬件条件满足的情况下,该方法可以实现亚纳秒脉宽和步长的数字脉冲信号输出,因此具备了很好的可拓展性和前景。     

862nm扇面光束脉冲激光器模块

设计并制作了一种新颖的扇面光束半导体激光器模块,并在模块中集成了高输出电压、高重复频率驱动电路.该模块由多个LD芯片在慢轴方向沿圆弧排列而成,采用微柱透镜和平凸柱面镜对LD快轴光束进行准直.驱动电路采用DC-DC电路产生高电压、采用门电路延迟法产生驱动电脉冲.实验测试表明:该模块峰值光功率为1 750 W,光脉冲宽度为6 ns,脉冲间隔为20μs,光束水平发散角为41.2°,垂直发散角为0.23°;可以实现大视场空间、低间隔时间光束发射.     

数据发生器产生精密延时脉冲的可行性

针对数据发生器延时功能的研究,可增加一种时间间隔标准源选择方案。分析其工作原理,提出数据发生器数据输出时间与存储位数、时基周期之间关系的计算公式,找到一种利用数据发生器产生精密延时脉冲的方法,并通过了实验验证。该方法利用现有的数据发生器实现了精密延时器的精密延时功能,扩展了数据发生器的使用范围。     

基于MSP432的高精度质检秤设计

针对当前粮食储备行业中高精度质检秤测量电路硬件电路复杂、成本过高的问题,设计了一种基于MSP432单片机的高精度质检秤的设计方法。系统采用德州仪器公司最新的MSP432作为主控芯片,主要通过在MSP432单片机中实现数字锁相放大器来提高电子秤的测量精度。整个系统只采用了较少的放大、滤波模拟电路设计,多采用数字信号处理的方法来代替模拟电路设计。系统具有1~500 g的测量范围,在整个测量范围内系统的测量精度可达到0.1 g。此外,系统提出的在MSP432上实现的数字锁相放大器方法,在精密测量方面具有极高的参考性,适当改进算法就可以应用在温度、电阻、压力等测量电路中。     

数字化脉冲激光引信探测系统设计与信号处理

针对以往模拟脉冲激光引信探测系统存在的测距误差较大的缺点,为进一步提高脉冲激光引信的测距精度,设计了一种数字化脉冲激光引信探测系统.该探测系统包括发射、接收和信号处理3部分,其中信号处理部分主要实现脉冲回波信号的高速实时采样与缓存、信噪比增强与时延估计.采用双通道ADC并行采样,实现了以200 MHz的等效采样频率对脉冲回波信号进行高速采样.当脉冲回波信号很微弱时,采用多脉冲相干平均算法提高了其信噪比,增强了对微弱回波信号的检测能力.通过最小二乘时延估计算法得到了回波时延,进而计算得到目标距离.测距实验结果表明:该探测系统测距精度较高,最大测距误差为0.25 m.