一种基于四象限探测器的信号自动控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于四象限探测器的信号自动控制系统，四象限探测器接收光信号并将光信号分为四路模拟电信号输出，分别依次与光学跨阻放大器、电压控制增益放大器、末级信号放大器相连接，信号检波器经耦合电阻耦合接收末级信号放大器的输出信号，信号检波器输出检波信号输入单片机，单片机运算处理后调整电压控制增益放大器的输出信号。通过在输出信号末端加入信号检波器，实时监测输出信号幅值大小，与电压控制增益放大器构成信号闭环负反馈控制链路，实现信号链路的自动增益控制，在实际应用中可补偿激光通信终端有效距离内的大范围变化，大大提高了设备对不同环境的适用性，提高了设备的工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于四象限探测器的信号自动控制系统
本技术涉及激光光通信设备
，尤其涉及一种基于四象限探测器的信号自动控制系统。
技术介绍
随着全球经济的快速发展，空间探测技术也迅猛发展，航天活动也越来越频繁。卫星激光通信具有通信容量大、传输距离远、保密性强等优点及其结构轻便，设备经济，已发展为建设空间信息高速公路不可替代的手段，也是当前国际信息领域的前沿科学技术，尤其是高轨星地激光通信技术，技术难度极大，是当前各国竞相开发的热点。深入挖掘和利用空间激光通信蕴含的巨大应用价值，对增强当前空间信息传输的实时性、安全性以及未来深空探测意义重大。现在随着各种星间通信、星地通信的快速发展，光终端的距离也越来越远，造成接收信号大小不一，影响后级输出采样信号大小，对系统的编码解算也会有一定的影响。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于四象限探测器的信号自动控制系统，解决现有激光通信终端在实际应用过程中通信距离的变化造成输出信号幅值的变化过大问题。为实现上述目的，本技术的技术方案如下：一种基于四象限探测器的信号自动控制系统，包括四象限探测器、光学跨阻放大器、电压控制增益放大器、末级信号放大器、信号检波器、单片机；所述四象限探测器接收光信号并将光信号分四路模拟电信号输出，分别依次与光学跨阻放大器、电压控制增益放大器、末级信号放大器相连接，所述信号检波器经耦合电阻连接末级信号放大器的输出端，用于耦合接收末级信号放大器输出的信号，信号检波器的输出端连接单片机，所述单片机的输出端与电压控制增益放大器相连接。进一步地，所述信号检波器、单片机和电压控制增益放大器构成信号闭环负反馈控制链路；电压控制增益放大器的放大信号输出端分别经电容C87和电容C88连接末级信号放大器输入端，电阻R65和电阻R66一端分别接入末级信号放大器的信号正负输入端，另一端接地；电阻R65和电阻R66和电容C87和电容C88组成滤波电路，用于消减输入信号中的噪声；电容C51和电容C52一端接入电阻R67一端，另一端接地，电阻R67另一端接入VCC+5V电压端，组成滤波电路，用于消减正电源噪声；电阻R68一端接入电容C53和电容C54并联的一端，另一端接入VCC-5V电压端，电容C53和电容C54的另一端接地，用于消减负电源的噪声；末级信号放大器输出端分别经电阻R87和电容C57电容后并联接入耦合电阻R70和外部系统单元控制板；耦合电阻R70另一端连接信号检波器的信号采集输入口，采样信号Deo连接单片机的信号输入口；电阻R88一端接入末级信号放大器的信号输出端口，另一端连接电阻R89一端，电阻R89另一端接地，电阻R88/R89构成信号放大反馈链路。进一步地，所述电压控制增益放大器的信号放大倍数由单片机输出控制电压决定，电阻R14一端经CON-Gain端口连接单片机控制电压输出端，另一端连接电压控制增益放大器的增益控制输入端，单片机的输入端Deo连接信号检波器的输出端；电容C26和电容C27并联后一端接入VCC+5V，另一端连接电阻R15和电阻R16的一端，电阻R15和电阻R16并联后的另一端分别接入电压控制增益放大器的电压输入端，用于消减电源噪声；电容C30和电阻R17串联后分别连接电压控制增益放大器的参考信号输入端；电阻R18和电阻R19一端接入VCC+5V端，另一端分别连接电容C31和电容C32的一端，并分别连接电压控制增益放大器的电压输入端，电容C31和电容C32另一端接地，用于消减电源噪声。进一步地，所述光学跨阻放大器输出差分信号，分别经电阻R12和电阻R13连接电压控制增益放大器的信号输入端，电容C28和电容C29一端接地，另一端连接电压控制增益放大器的信号输入端，电容C28、电容C29、电阻R12和电阻R13组成噪声滤波通路，电压控制增益放大器输出端分别经电容C33和电容C34连接末级信号放大器的信号输入端。进一步地，所述单片机预设末级信号放大器输出信号的幅值范围，当采样信号大于最大幅值时，电压控制增益放大器根据单片机的调整信号降低输出信号，当采样信号小于最小幅值时，电压控制增益放大器根据单片机的调整信号提高输出信号。与现有技术相比，本技术主要有以下有益效果：本技术在输出信号末端加入信号检波器，实时监测输出信号幅值大小，经单片机与电压控制增益放大器构成信号闭环负反馈控制链路，在实际应用中可补偿激光通信终端有效距离内的大范围变化；如果通信距离过大则探测器接收的信号较弱，此时采样的检波信号值也同样较小，不在事先设定的信号阈值范围之内，则单片机会对电压增益控制放大器进行增益调整，提高信号放大倍数，使输出信号幅值变大；反之则反操作，大大提高了设备对不同环境的适用性，提高了设备的工作效率。本技术选用的输出信号检波器动态范围高达80dB，可对-70～+10dbm范围内输入信号进行有效检波，检波器输出信号可直接输入单片机进行运算处理；同时选用的电压控制增益放大器输出信号增益调整范围为50dB，可以在检波器的信号可检有效范围内选取一段范围进行调整，比如可对-70～-20dbm，或者-50～0dbm，或者-40～+10dbm范围输出信号进行增益调整，大大提高了信号链路增益调整的灵活性。本技术相较传统的光接收前端直接放大输出信号，增加了增益自动控制功能，可根据链路增益算法控制链路输出信号无论在在较大的光输入信号情况下，还是在较小的光输入信号情况下，通过单片机调整电压控制增益放大器增益设置值，使整体信号输出幅值不超过线性输出范围，满足后级信号数据采样需要。附图说明附图用来提供对本技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本技术，并不构成对本技术的限制。在附图中：图1为本技术提出的一种基于四象限探测器的信号自动控制系统的原理框图；图2为本技术提出的一种基于四象限探测器的信号自动控制系统的链路信号框图；图3为本技术电压控制增益放大器的局部电路图；图4为本技术末级信号放大器的局部电路图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“APD”、“TIA”、“VGA”、“OPA”、“DEC”、“MCU”等指示的属于或定义为基于附图所示的逻辑关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的逻辑关系，因此不能理解为对本技术的限制。如图1所示，本技术的一种基于四象限探测器的信号自动控制系统，包括四象限探测器AP本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于四象限探测器的信号自动控制系统，其特征在于：包括四象限探测器、光学跨阻放大器、电压控制增益放大器、末级信号放大器、信号检波器、单片机；/n所述四象限探测器接收光信号并将光信号分四路模拟电信号输出，分别依次与光学跨阻放大器、电压控制增益放大器、末级信号放大器相连接，所述信号检波器经耦合电阻连接末级信号放大器的输出端，用于耦合接收末级信号放大器输出的信号，信号检波器的输出端连接单片机，所述单片机的输出端与电压控制增益放大器相连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于四象限探测器的信号自动控制系统，其特征在于：包括四象限探测器、光学跨阻放大器、电压控制增益放大器、末级信号放大器、信号检波器、单片机；
所述四象限探测器接收光信号并将光信号分四路模拟电信号输出，分别依次与光学跨阻放大器、电压控制增益放大器、末级信号放大器相连接，所述信号检波器经耦合电阻连接末级信号放大器的输出端，用于耦合接收末级信号放大器输出的信号，信号检波器的输出端连接单片机，所述单片机的输出端与电压控制增益放大器相连接。


2.根据权利要求1所述的基于四象限探测器的信号自动控制系统，其特征在于：所述信号检波器、单片机和电压控制增益放大器构成信号闭环负反馈控制链路；电压控制增益放大器的放大信号输出端分别经电容C87和电容C88连接末级信号放大器输入端，电阻R65和电阻R66一端分别接入末级信号放大器的信号正负输入端，另一端接地；电阻R65和电阻R66和电容C87和电容C88组成滤波电路，用于消减输入信号中的噪声；电容C51和电容C52一端接入电阻R67一端，另一端接地，电阻R67另一端接入VCC+5V电压端，组成滤波电路，用于消减正电源噪声；电阻R68一端接入电容C53和电容C54并联的一端，另一端接入VCC-5V电压端，电容C53和电容C54的另一端接地，用于消减负电源的噪声；末级信号放大器输出端分别经电阻R87和电容C57电容后并联接入耦合电阻R70和外部系统单元控制板；耦合电阻R70另一端连接信号检波器的信号采集输入口，采样信号连接单片机的信号输入口；电阻R88一端接入末级信号放大器的信号输出端口，另一端连接电阻R89一端，电阻R89另一端接地，电阻R88/R89构成信号放大反馈链路。

【专利技术属性】
技术研发人员：肖创易，刘红恩，
申请(专利权)人：南京航星通信技术有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32