用于激光测距前置放大电路检测的信号源设计(2)

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3.3 本章小结 25

结论 26

致谢 27

参考文献 28

1 引言

自1960年美国物理学家梅曼发明了世界上第一台激光器以来，激光技术日趋成熟、完善并广泛用到了各行各业中[1][2]。由于具有良好的单色性、方向性和相干性，激光技术可以应用在测距应用上，激光测距具有测程远、抗干扰、精度高、隐蔽性、方向性好等优点[3]，激光雷达是激光、雷达、光机电一体化和计算机等技术相结合的产物[4]。激光雷达在目标识别、光电对抗、精确制导等方向有着广泛的用途[5]。短短半个世纪以来，激光雷达已经走过了三代，从以麻省理工学院地面火池为代表的第一代激光雷达，到以美国国家航天局的车载二氧化碳激光雷达为代表的第二代，再到以NASA研制的车载和弹载激光雷达为代表的第三代[6][7]。进入21世纪步入信息化社会以来，激光雷达正向着第四代快速发展着，向着“人控制自主，大型向微型，精细向复合”的方向发展[8]。在国内，上海光机所开发出一款半导体激光测距仪样机[11][12]。南京理工大学陈钱教授开发出高频激光测距机[22]。哈尔滨工业大学的张宇开发了探测激光雷达信号的仿真模型软件[17]，付强等研制了可编程激光成像雷达回波信号模拟器[19]。电子科技大学研制了激光雷达的通用仿真模型[18]。在国外，90年代研制重点是LD激光雷达[9][10]。德国光电研究所开发模拟激光雷达信号的程序[13]。美国空军实验室研发了DLSM模型[14]。美国地球物理实验室研发了一款Irma系统生成各种信号的模拟器[15][16]。论文网

激光测距雷达基本组成主要分为发射部分、接收部分和信号处理及控制部分。在接收和探测电路中，激光雷达测距机检测信号源用来模拟激光雷达对目标产生的回波信号，模拟产生出和现实工作过程中激光雷达所接收的回波信号相同或相近的光信号。激光测距前置放大电路是激光测距雷达的主要模块之一，其性能的优劣将直接影响到激光测距机的性能。激光测距雷达设计初期要进行多次仿真和实验，但实验气候环境复杂，传统的检测方法需要在外部真实世界中做实验，由于不同时间、地点、大气传输特性、背景光等都会有一定差异，使得激光雷达的探测性能没有一个统一的标准，利用电子电路仿真技术设计的激光雷达探测信号源和前置放大电路检测信号源，可以代替真正的目标和激光雷达信号，实现了装配前对激光雷达及其各部分仿真与检测的目的。

1.1 本课题的设计目的文献综述

采用激光雷达检测信号源，用于设备装配前在实验室内完成对前置放大电路各项性能指标的检测，从而判断激光测距机工作性能的好坏，大大减少激光雷达的研发经费、缩短激光雷达的研制周期等。因此研制高性能的激光雷达前置放大电路的检测信号源是非常必要的。本课题通过对激光雷达探测原理的学习、对激光测距机发射与接收信号性质的研究，设计出能产生与回波信号相似的回波电信号。

信号源[25]，也叫做信号发生器，是一种能提供各种幅度、频率、波形并输出电平信号，用作电测试信号的仪器或激励源设备。按信号波形可分为函数波形信号、正弦信号、随机信号和脉冲信号生器四大类。由于各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示，所以函数信号发生器能够产生多种波形，如正弦波、矩形波、锯齿波、方波、三角波等。脉冲信号源，也叫脉冲信号发生器，即能产生波形、幅度、宽度和重复频率可调脉冲的发生器，可用以测试线性系统的瞬态响应特性，或者用于模拟信号来测试雷达、通信和其他数字系统的性能。脉冲发生器主要由振荡器、延时级、脉冲级、输出级组成。这里的振荡级和延时级就是下文设计中周期信号产生模块，脉冲级就是脉冲信号发生模块，输出级就是输出模块。设计一个用于模拟雷达回波电信号的脉冲信号发生器就是本毕业设计的主要任务，该脉冲信号发生器所产生的的钟形脉冲信号将输出给激光雷达前置放大电路，实现激光雷达回波信号的模拟仿真，达到了在室内检测激光测距雷达前置放大电路性能的要求。