一种基于声光扫描的自适应同步积分光接收机制造技术

本发明专利技术公开了一种基于声光扫描的自适应同步积分光接收机，包括顺序设置在同一光轴上建立光路系统的聚光整形系统、声光偏转器、聚焦系统和线阵光电探测器，线阵光电探测器的输出接数据处理模块。还包括触发电路，用于接收与被测信号同频的参考信号并根据参考信号产生与被测光信号同步的触发脉冲，触发电路通过扫描驱动信号源接声光偏转器；触发电路同时还通过时序控制电路接线阵光电探测器。本发明专利技术信噪比显著改善，弱信号检测能力突出。参数设置、调整更加方便灵活，对各种信号适应能力较强。信号输出保真度高，便于直接观测和信号恢复。体积小，重量轻，功耗低，适于多种平台应用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于声光扫描的自适应同步积分光接收机
本专利技术涉及微弱光信号探测技术的改进，具体指一种采用声光扫描技术实现信号 自适应同步积分的光接收机，属于光电
。
技术介绍
以光波作为信息和能量载体实现传感、传输、探测等功能的光电系统，在通信、雷 达、精导、导航、观瞄、测量等领域获得广泛应用。应用于这些场合的光电系统具体构成形 式尽管各不相同，但都具有光发射机、光学信道和光接收机这一基本构型。光接收机的任 务是收集入射的光场并以最小的附加噪声及失真，恢复出光载波所携带的信息。光电探测 器在完成光电转换的过程中，对信号光和背景噪声光是无法区分的，因此光接收机仅靠光 电探测器检测淹没在噪声中的弱信号是无能为力的，还必须运用相关检测方法抑制噪声 改善系统的输出信噪比，实现信噪比最大化的接收系统。在光接收机的光电转换环节中， 利用噪声和信号特性的区别，采取一定的措施和处理方法可以实现噪声的压缩，从而实现 信噪比最大的目的。当已知被测信号为周期信号并知晓其产生时刻，就可以利用其时间 相关性，通过取样积分技术将深埋在噪声中的信号提取、恢复和记录下来。把每个信号周 期分成若干个时间间隔（间隔的大小取决于恢复信号所要求的精度)，然后对这些时间间隔 的信号进行取样，并将各周期中处于相同位置的取样进行积分。利用各个周期内采样平 均信号的总体反映待测信号的真实波形。其信噪比改善SNIR与信号积累次数N s有关，即 SMS = 对于非周期的慢变信号，也可用调制或斩波的方式人为赋予其一定的周期性， 再利用上述方法进行检测。 传统光接收机的扫描取样积分系统是将光信号转化成电信号后利用电路模块产 生取样门脉冲，使每个周期内电信号的取样位置从前向后逐次移动，控制信号积分仅在取 样时间内进行，其余时间积分结果处于保持状态。这种方式在每个信号周期中只取样和积 分一次，对被测信号的利用率很低，需要经过很多信号周期才能得到测量结果。为了提高对 被测信号的利用率也可采用多点式取样积分技术，其包括多个电子开关和积分电容，相当 于多个单点取样积分技术的组合，但这种系统不仅复杂，取样点数也有限制(一般为50? 100点）。为达到最佳检测效果，传统取样积分系统参数的设置和调整比较复杂而且输出信 号的频率变得极低(周期变为几秒、几分，甚至长达几小时)，只能用X-Y记录仪和长余辉慢 扫描示波器观测。X-Y记录仪体积大，也不经济；长余辉慢扫描示波器对周期超过余辉时间 的信号显示也无能为力。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的是提供一种参数设置调整方便灵 活、信噪比显著改善、信号输出保真度高的基于声光扫描的自适应同步积分光接收机。 为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下： 一种基于声光扫描的自适应同步积分光接收机，包括顺序设置在同一光轴上建立光路 系统的聚光整形系统、声光偏转器、聚焦系统和线阵光电探测器，线阵光电探测器的光敏面 设置在聚焦系统的焦平面上；被测光信号通过聚光整形系统进入该光路系统。该光路系统 用于将接收的信号光进行程控周期性线偏转扫描并聚焦，由线阵光电探测器的光敏像元对 扫描轨迹上的光强按位进行光电转换并积分，达到积累次数后再依次对全帧像元数据串行 输出。 本光接收机还包括一触发电路，触发电路用于接收与被测信号同频的参考信号并 根据参考信号产生与被测光信号同步的触发脉冲；触发电路通过扫描驱动信号源接声光 偏转器，该同步脉冲控制扫描驱动信号源定时输出与被测信号周期一致的扫频信号驱动声 光偏转器，通过扫频信号的频率变化幅度和快慢控制声光偏转器输出光束的偏转角度和速 度，从而实现对信号光扫描位置和扫描周期的控制； 触发电路同时还通过时序控制电路接线阵光电探测器，触发电路产生的同步脉冲输出 到时序控制电路，使时序控制电路产生同步的时序信号驱动线阵光电探测器工作，使扫描 光点在线阵光电探测器的像元阵列上按序完成光电转换、积分和数据输出。该输出信号具 有被测信号的时间和幅度信息，可实现对被测信号的提取、恢复和记录。 所述线阵光电探测器的输出接数据处理模块，由数据处理模块对线阵光电探测器 输出的电信号进行分析、处理和显示。当光电探测器的读出帧速与被测信号频率匹配时，其 输出全帧像元信号的时间可以完全等同于被测信号周期，只是信号幅度值变为多次累加积 分值。只做简单测试时，可直接在线阵光电探测器的输出端接示波器，用示波器观测被测信 号时域波形。 进一步地，所述数据处理模块再连接至时序控制电路，可按需根据初测数据产生 反馈控制信号到时序控制电路，对信号积分时间(积累次数Ns)等参数进行自适应调整。 相比现有技术，本专利技术具有如下有益效果： 1、信噪比显著改善，弱信号检测能力突出。 2、参数设置、调整更加方便灵活，对各种信号适应能力较强。 3、信号输出保真度高，便于直接观测和信号恢复。 4、体积小,重量轻,功耗低,适于多种平台应用。 【附图说明】 图1-本专利技术基于声光扫描的自适应同步积分光接收机结构示意图。 其中，1-聚光整形系统；2-声光偏转器；3-扫描驱动信号源；4-触发电路；5-聚焦 系统；6-线阵光电探测器；7-时序控制电路；8-数据处理模块。 【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。 如图1所示，本专利技术基于声光扫描的自适应同步积分光接收机，包括聚光整形系 统I，声光偏转器2,扫描驱动信号源3,触发电路4,聚焦系统5,线阵光电探测器6,时序控 制电路7,数据处理模块8。上述组成中，光学部件聚光整形系统1，声光偏转器2,聚焦系统 5,线阵光电探测器6顺次设置在同一光轴上建立光路系统，线阵光电探测器6的光敏面设 置在聚焦系统5的焦平面上。该光路系统用于将接收的信号光进行程控周期性线偏转扫描 并聚焦，由线阵光电探测器的光敏像元对扫描轨迹上的光强按位进行光电转换并积分，达 到积累次数后再依次对全帧像元数据串行输出。触发电路通过扫描驱动信号源接声光偏转 器，触发电路同时还通过时序控制电路接线阵光电探测器。 扫描驱动信号源3是产生步进射频输出的扫频信号源，采用直接数字频率合成技 术（DDS芯片)可以实现。本专利技术还包括一触发电路，触发电路用于接收与被测信号同频的参 考信号，触发电路4根据输入的参考信号产生与被测光信号同步的触发脉冲去触发扫描驱 动信号源3输出周期性扫频信号以驱动声光偏转器2,扫频速率可按被测信号周期进行自 适应调整，确保一个信号周期正好完成一次全程扫频。通过扫频信号的频率变化幅度和快 慢控制声光偏转器输出光束的偏转角度和速度，从而实现对信号光扫描位置和扫描周期的 控制。被测信号光束首先通过聚光整形系统1对其形状和准直度进行调整处理，使之与声 光偏转器2的有效通光孔径相匹配。该光束通过声光偏转器2时将产生与其驱动扫频频率 一一对应的衍射光，并按扫频周期进行全程反复偏转扫描，其按时间进程在扫描路径上留 下的光斑强弱印记正好对应被测信号一个周期内的幅度信息。紧接声光偏转器2的聚光系 统5将扫描光束分别聚焦成离散光点对应入射到线阵光电探测器6的光敏像元上对各自的 取样部分进行多周期光电转换和积分，由此便本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于声光扫描的自适应同步积分光接收机，其特征在于：包括顺序设置在同一光轴上建立光路系统的聚光整形系统、声光偏转器、聚焦系统和线阵光电探测器，线阵光电探测器的光敏面设置在聚焦系统的焦平面上；被测光信号通过聚光整形系统进入该光路系统；    还包括一触发电路，触发电路用于接收与被测信号同频的参考信号并根据参考信号产生与被测光信号同步的触发脉冲；触发电路通过扫描驱动信号源接声光偏转器，该同步脉冲控制扫描驱动信号源定时输出与被测信号周期一致的扫频信号驱动声光偏转器，通过扫频信号的频率变化幅度和快慢控制声光偏转器输出光束的偏转角度和速度，从而实现对信号光扫描位置和扫描周期的控制；触发电路同时通过时序控制电路接线阵光电探测器，触发电路产生的同步脉冲输出到时序控制电路，使时序控制电路产生同步的时序信号驱动线阵光电探测器工作，使扫描光点在线阵光电探测器的像元阵列上按序完成光电转换、积分和数据输出；所述线阵光电探测器的输出接数据处理模块，由数据处理模块对线阵光电探测器输出的电信号进行分析、处理和显示。

【技术特征摘要】
1. 一种基于声光扫描的自适应同步积分光接收机，其特征在于：包括顺序设置在同一 光轴上建立光路系统的聚光整形系统、声光偏转器、聚焦系统和线阵光电探测器，线阵光电 探测器的光敏面设置在聚焦系统的焦平面上；被测光信号通过聚光整形系统进入该光路系 统； 还包括一触发电路，触发电路用于接收与被测信号同频的参考信号并根据参考信号产 生与被测光信号同步的触发脉冲；触发电路通过扫描驱动信号源接声光偏转器，该同步脉 冲控制扫描驱动信号源定时输出与被测信号周期一致的扫频信号驱动声光偏转器，通过扫 频信号的频率变化幅度和快慢控制声光偏转器输出光束的偏转角度和速度，从而实现对信 号光扫描位置和扫描周期的控制； 触发电路同时通过时序控制电路接线阵光电探...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴冉，张泽红，陈永峰，廖婷，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十六研究所，
类型：发明
国别省市：重庆;85