一种用于激光雷达接收机的高通滤波器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于激光雷达接收机的高通滤波器，包括：偏置电路，用于提供偏置信号；高通滤波模块，连接所述偏置电路，用于处理所述偏置信号和前级电路提供的第一信号生成第二信号，输出第二信号至后级电路；电荷补充模块，连接所述偏置电路，用于当所述第二信号发生变化时，为所述偏置电路与所述后级电路之间提供充电放电路径。本发明专利技术实施例用电荷补充模块，可以在前级电路发生切换、高通滤波模块的输出工作点发生变化时为偏置电路与后级电路之间提供低阻充电放电路径，最大程度的缩短切换时间，快速的使输出工作点达到稳定状态，从而使得系统可以很快恢复到正常工作的状态，缩短了电位恢复时间，保证了激光雷达检测和输出的连续性。

A High Pass Filter for Lidar Receiver

The invention relates to a high-pass filter for a lidar receiver, which comprises a bias circuit for providing a bias signal, a high-pass filter module for connecting the bias circuit, for processing the bias signal and the first signal provided by the front circuit to generate a second signal, for outputting the second signal to the later circuit, and a charge supplement module for connecting the bias circuit for when the bias circuit is used. When the second signal changes, a charging and discharging path is provided between the bias circuit and the subsequent stage circuit. In the embodiment of the present invention, the charge supplement module can provide a low resistance charging and discharging path between the bias circuit and the back circuit when the front circuit is switched and the output working point of the high pass filter module changes, shorten the switching time to the greatest extent, and make the output working point reach a stable state quickly, so that the system can quickly return to the normal working state. It shortens the recovery time of potential and ensures the continuity of detection and output of lidar.

【技术实现步骤摘要】
一种用于激光雷达接收机的高通滤波器
本专利技术属于激光雷达光电检测接收系统
，具体涉及一种用于激光雷达接收机的高通滤波器。
技术介绍
随着科技的发展，激光雷达的应用范围越来越广泛，譬如汽车或航天器的导航与防撞、三维空间概貌扫描、气象侦测、地质检测等等。目前，无人驾驶汽车的各主要研究机构如谷歌、福特、百度等均采用扫描式激光雷达来收集数据；汽车高速行驶时，通过激光雷达实时扫描两车之间的距离和相对速度，为行车系统提供障碍物信息，可以降低事故发生的概率。激光雷达利用激光发射器发出激光照射在被探测的物体上，由目标物反射回的激光回波被工作在线性模式的雪崩光电二极管接收并转换为电流信号，再由前端模拟接收器将雪崩光电二极管产生的脉冲电流线性地转换为电压信号，然后利用时间数字转化电路得出脉冲的飞行时间信息，或者由模数转换器采集回波脉冲的幅值，最后提供给后续的数字信号处理器做进一步处理。因为目标物的探测距离和表面反射率的不同，由目标物反射回的激光回波的强度变化范围非常大，因此要求激光雷达光电检测接收机的前级电路接收范围非常大且增益可动态调节，或采用多个复用的前端接收电路模块。当前级电路采用不同增益级或是不同工作模块时，前级电路的输出直流工作点是不一样的，需要通过高通滤波器的耦合以获得直流工作点一致的稳定输出。在传统的高通滤波器中，请参见图1，图1为传统的RC高通滤波器拓扑结构示意图，在电容一端的直流电位发生阶跃突变时，另一极板的电位恢复时间为：其中，R为电阻阻值，C为电容容值，N为电压恢复比(已恢复的电压幅度与阶跃变化的电压幅度的比值)。对于激光雷达中高通滤波器的应用，由于R和C的值大，系统恢复时常数大，同时高探测精度要求高电压恢复比，因此造成传统高通滤波器的电位恢复时间极长，对于激光雷达检测和输出的连续性造成极大的影响。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种用于激光雷达接收机的高通滤波器。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：本专利技术实施例提供了一种用于激光雷达接收机的高通滤波器，包括：偏置电路，用于提供偏置信号；高通滤波模块，连接所述偏置电路，用于处理所述偏置信号和前级电路提供的第一信号生成第二信号，输出所述第二信号至后级电路；电荷补充模块，连接所述偏置电路，用于当所述第二信号发生变化时，为所述偏置电路与所述后级电路之间提供充电放电路径。在本专利技术的一个实施例中，所述高通滤波模块包括：电容，连接在所述前级电路和所述后级电路之间；伪电阻，连接在所述偏置电路与所述后级电路之间。在本专利技术的一个实施例中，所述伪电阻包括电位钳制模块、第一MOS管(M1)和第二MOS管(M2)，其中，所述第一MOS管(M1)的第一电极与所述后级电路连接，所述第一MOS管(M1)的第二电极连接所述第二MOS管(M2)的第三电极和所述电位钳制模块，所述第一MOS管(M1)的栅极连接所述第二MOS管(M2)的栅极和所述电位钳制模块；所述第二MOS管(M2)的第三电级连接所述电位钳制模块，所述第二MOS管(M2)的第四电极与所述偏置电路连接，所述第二MOS管(M2)的栅极连接所述电位钳制模块。在本专利技术的一个实施例中，所述电荷补充模块包括控制电路和充电开关，其中，所述控制电路与所述充电开关连接；所述充电开关连接在所述偏置电路和所述后级电路之间。在本专利技术的一个实施例中，所述控制电路包括控制脉冲电路和反相器，其中，所述控制脉冲电路连接所述反相器的输入端，所述反相器的输出端连接所述充电开关。在本专利技术的一个实施例中，所述充电开关包括第三MOS管(M3)和第四MOS管(M4)，其中，所述第三MOS管(M3)的第五电极和所述第四MOS管(M4)的第七电极均连接所述后级电路；所述第三MOS管(M3)的第六电极和所述第四MOS管(M4)的第八电极均连接所述偏置电路；所述第三MOS管(M3)的栅极连接所述控制脉冲电路；所述第四MOS管(M4)的栅极连接所述反相器的输出端。在本专利技术的一个实施例中，所述第三MOS管(M3)和所述第四MOS管(M4)为互补对称结构的MOS管。本专利技术的另一个实施例提供的一种用于激光雷达接收机的高通滤波器，包括：偏置电路；电容，连接在所述前级电路和所述后级电路之间；伪电阻，连接在所述偏置电路与所述后级电路之间。在本专利技术的一个实施例中，所述伪电阻包括电位钳制模块、第一MOS管(M1)和第二MOS管(M2)，其中，所述第一MOS管(M1)的第一电极与所述后级电路连接，所述第一MOS管(M1)的第二电极连接所述第二MOS管(M2)的第三电极和所述电位钳制模块，所述第一MOS管(M1)的栅极连接所述第二MOS管(M2)的栅极和所述电位钳制模块；所述第二MOS管(M2)的第三电极连接所述电位钳制模块，所述第二MOS管(M2)第四电级与所述偏置电路连接，所述第二MOS管(M2)的栅极连接所述电位钳制模块。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1、本专利技术采用电荷补充模块，可以在前级电路发生切换、高通滤波模块的输出工作点发生变化时为偏置电路与后级电路之间提供低阻充电放电路径，最大程度的缩短切换时间，快速的使输出工作点达到稳定状态，从而使得系统可以很快恢复到正常工作的状态，缩短了电位恢复时间，保证了激光雷达检测和输出的连续性。2、本专利技术的高通滤波模块采用伪电阻，利用了MOS管的衬底偏置以及电压钳制亚阈值特性，大幅度提高了对于低频信号的交流电阻，随着信号频率升高，等效交流电阻阻值滚降减小；这使得在不使用大电阻、不增加版图面积的情况下获得了极低的高通截止频率，改进了截止频率、通频带和面积之间的折中问题，大幅提高了系统的连续性检测能力以及检测准确性。附图说明图1为传统的RC高通滤波器拓扑结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种用于激光雷达接收机的高通滤波器的模块示意图；图3为本专利技术实施例提供的应对前级电路切换快速稳定的高通滤波器拓扑结构示意图；图4为传统高通滤波器的仿真结果图；图5为电荷补充模块采用一个NMOS管的仿真结果图；图6为本专利技术实施例提供的电荷补充模块采用互补对称结构的MOS管的仿真结果图；图7为本专利技术实施例提供的另一种高通滤波器拓扑结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例一请参见图2，图2为本专利技术实施例提供的一种用于激光雷达接收机的高通滤波器的模块示意图，包括偏置电路、高通滤波模块100和电荷补充模块200，其中，高通滤波模块100与偏置电路连接，并且跨接在前级电路和后级电路之间，其中，偏置电路提供偏置信号，偏置信号包括偏置工作点；前级电路提供第一信号，第一信号包括前级电路的工作点和交流信号AC。进一步的，高通滤波模块100包括电容和伪电阻，电容连接在前级电路和后级电路之间，伪电阻连接在偏置电路和后级电路之间。当高通滤波模块接收到前级电路输出的工作点和交流信号AC时，电容将前级电路输出的工作点进行隔离，偏置电路通过伪电阻提供偏置工作点电压，交流信号AC被加载至偏置工作点电压上，生成第二信号，然后将第二信号(即偏置工作点电压与交流信号AC)输出至后级电路。当前级电路未输出交流信号AC时，偏置电路通过伪电阻提供偏置工作点电压并输出至高通滤波器输出点。请参见图3，图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于激光雷达接收机的高通滤波器，其特征在于，包括：偏置电路，用于提供偏置信号；高通滤波模块，连接所述偏置电路，用于处理所述偏置信号和前级电路提供的第一信号生成第二信号，输出所述第二信号至后级电路；电荷补充模块，连接所述偏置电路，用于当所述第二信号发生变化时，为所述偏置电路与所述后级电路之间提供充电放电路径。

【技术特征摘要】
1.一种用于激光雷达接收机的高通滤波器，其特征在于，包括：偏置电路，用于提供偏置信号；高通滤波模块，连接所述偏置电路，用于处理所述偏置信号和前级电路提供的第一信号生成第二信号，输出所述第二信号至后级电路；电荷补充模块，连接所述偏置电路，用于当所述第二信号发生变化时，为所述偏置电路与所述后级电路之间提供充电放电路径。2.如权利要求1所述的高通滤波器，其特征在于，所述高通滤波模块包括：电容，连接在所述前级电路和所述后级电路之间；伪电阻，连接在所述偏置电路与所述后级电路之间。3.如权利要求2所述的高通滤波器，其特征在于，所述伪电阻包括电位钳制模块、第一MOS管(M1)和第二MOS管(M2)，其中，所述第一MOS管(M1)的第一电极与所述后级电路连接，所述第一MOS管(M1)的第二电极连接所述第二MOS管(M2)的第三电极和所述电位钳制模块，所述第一MOS管(M1)的栅极连接所述第二MOS管(M2)的栅极和所述电位钳制模块；所述第二MOS管(M2)的第三电级连接所述电位钳制模块，所述第二MOS管(M2)的第四电极与所述偏置电路连接，所述第二MOS管(M2)的栅极连接所述电位钳制模块。4.如权利要求1所述的高通滤波器，其特征在于，所述电荷补充模块包括控制电路和充电开关，其中，所述控制电路与所述充电开关连接；所述充电开关连接在所述偏置电路和所述后级电路之间。5.如权利要求4所述的高通滤波器，其特征在于，所述控制电路包括控制脉冲电路和反相器，其中，所述控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玮，马瑞，刘马良，朱樟明，刘帘曦，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61