适用于激光相干测速测距系统的前放电路及其控制方法技术方案

本发明专利技术属于激光雷达技术领域，公开了一种适用于激光相干测速测距系统的前放电路，包括用于利用跨阻放大电路对光电流信号进行一级放大的一级放大模块，用于利用低通滤波器去除在模拟信号数字化过程中高频信号折叠到低频段的混叠现象的低通滤波模块，用于利用通道选择电路控制测速和测距两种情况下的回波信号通带的通道选择模块，用于切换信号经过全通滤波器或高通滤波器的滤波器切换模块，用于利用差分放大电路将全通滤波器或高通滤波器输出的差分电压信号转为单端信号的二级放大模块。本发明专利技术在同一装置下实现了测量目标速度和距离两种信息，能够准确提取出目标回波信号，并进行放大，提高了信号提取和处理的灵活性和准确性。确性。确性。

【技术实现步骤摘要】
适用于激光相干测速测距系统的前放电路及其控制方法


[0001]本专利技术属于激光雷达
，尤其涉及一种适用于激光相干测速测距系统的前放电路及其控制方法。

技术介绍

[0002]目前主流放大电路采用单一通带测量速度和距离两种信息。若单纯使用全通滤波器，在测距阶段无法去除能量极大的直流信号，经过前放后直流信号能量更大，掩盖了远距目标的微弱回波，对测距结果产生影响。若使用高通滤波器，在测速阶段，会对目标距离较远、微弱但是有用的速度多普勒频率进行抑制，造成速度测量误差。目前，激光雷达是以激光作为载波的雷达，是传统雷达技术与现代激光技术相结合的产物，与微波雷达相比，具有更高的分辨率。随着激光器及各种相关技术的发展和成熟，激光雷达得到了长足的发展，已经广泛应用于各种测量。
[0003]相干激光测距仪系统分光纤光学、望远镜和电子学三个部分。电子学部分包括激光器驱动和温控电路、探测器及前放电路、信息处理电路，其中探测器及前放电路实现光学桥接器输出的信号的光电转换并放大。当目标距离较远时，被测物体表面反射回来的激光回波信号极其微弱，在此系统中，回波能量仅为pW量级，很容易被淹没在杂波中，因此该前放电路要保证放大倍数的同时去除干扰信号，是整个系统接收部分的关键电路。
[0004]在激光相干测速测距系统中，为在同一个系统中实现测速与测距两种功能，首先使用固定频率的信号对目标速度进行测量，然后根据速度方向产生正线性连续调频信号或负线性连续调频信号，用于测量目标的距离信息。
[0005]在测速阶段，由于使用的点频信号，目标回波中不会存在其他明显干扰信号，在放大电路中通常使用全通滤波器，不衰减任何频率的信号。在测距阶段，由于光学系统中存在大量环形器、镜片、镀膜等会产生后向光路反射的器件，且这些器件距离本身较近，会在探测过程中产生一直存在的能量远高于目标回波能量的直流信号，当能量达到一定程度时，会使接收支路的中频信号饱和，从何掩盖了远距目标的微弱回波信号，造成目标丢失。因此，现有放大电路中通常使用高通滤波器用于去除光学系统自身光路反射等干扰信号。
[0006]所以，放大电路需要能够同时具有处理测速、测距回波的不同特征小信号，若放大电路中间通道单纯选择全通滤波器，在测距阶段不能去除能量为uW量级的直流信号，无法获得准确的回波信号，对距离测量产生影响。而若放大电路中间通带选择高通滤波器，该通带在会在目标距离较远、能量强度不够时对微弱但是有用的速度多普勒频率进行抑制，造成速度测量误差。因此，电路中用单一通带测量速度和距离两种信息，使用现有技术中的放大电路必会有一种信息存在测量误差。
[0007]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
[0008]现有激光相干测速测距系统的放大电路中，采用单一通带测量速度和距离两种信息，会导致一种信息存在测量误差。

技术实现思路

[0009]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种适用于激光相干测速测距系统的前放电路及其控制方法。
[0010]本专利技术是这样实现的，一种适用于激光相干测速测距系统的前放电路包括：
[0011]一级放大模块，用于利用跨阻放大电路对光电流信号进行一级放大；
[0012]低通滤波模块，用于利用低通滤波器去除在模拟信号数字化过程中高频信号折叠到低频段的混叠现象；
[0013]通道选择模块，用于利用通道选择电路控制测速和测距两种情况下的回波信号通带；
[0014]滤波器切换模块，用于根据通道选择电路的控制信号切换信号经过全通滤波器或高通滤波器；
[0015]二级放大模块，用于利用差分放大电路将全通滤波器或高通滤波器输出的差分电压信号转为单端信号。
[0016]进一步，所述跨阻放大电路包括一级前置放大器与一级主放大器；
[0017]所述一级前置放大器用于将转换后的电流信号放大，将信号转变为电压信号；
[0018]所述一级主放大器用于经过将电压信号经过可变增益主放增加信号幅度。
[0019]进一步，所述通道选择电路包括信号输入端、输出端以及信号输入端连接的逻辑开关电路。
[0020]进一步，所述高通滤波器包括SLFH系列叠层片式高通滤波器。
[0021]进一步，所述低通滤波器包括ZL2012PXX系列工业级叠层片式低通滤波器。
[0022]进一步，所述跨阻放大器包括型号为AD80XX系列芯片。
[0023]本专利技术的另一目的在于提供一种适用于激光相干测速测距系统的前放电路的控制方法，所述适用于激光相干测速测距系统的前放电路的控制方法包括：
[0024]步骤一，激光回波信号反射回来后通过接收光学系统接收，转换为电流信号后进入一级放大电路，跨阻前放将转换后的电流信号放大，此时信号变为电压信号，然后经过可变增益主放增加信号幅度；
[0025]步骤二，经过跨阻放大器的信号进入低通滤波器，滤除产生频率混叠现象的频率成分；
[0026]步骤三，利用通道选择电路控制测速和测距两种情况下的回波信号通带，在测速时使用全通滤波器，在测距时使用高通滤波器；
[0027]步骤四，经过全通滤波器或低通滤波器的输出的差分电压信号接至差分接收放大器的输入端，并在输出得到放大后的单端信号，为第二级放大。
[0028]进一步，所述步骤二中的通道选择电路通过逻辑开关电路切换信号SW1和SW2的控制下，被选通信号经过高通滤波器或全通滤波器后由输出端输出。
[0029]进一步，在测速模式下，逻辑开关电路切换信号SW2为高电平H，输入信号input2进入IC的PIN2被设定连接到PIN2B，由PIN2B通过电容C3，经过全通滤波器后输出；与此同时，所述的切换信号SW1为低电平L，输入信号input1进入IC的PIN1且被设定连接到PIN1A，因PIN1A通过第三电容C2接地，故输入信号input1对的短路。
[0030]进一步，在测距模式下，逻辑开关电路切换信号SW2为低电平L、SW1为高电平H，输
入信号input2对的短路；输入信号input1由pin1B通过第二电容C1，经过高通滤波器后输出。
[0031]结合上述的技术方案和解决的技术问题，请从以下几方面分析本专利技术所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
[0032]第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本专利技术的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本专利技术技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：
[0033]本专利技术在二级放大电路之间加入通道选择电路，由主控系统(外部电路)给出通带选择信号，用于控制回波信号的通带为全通滤波或高通滤波，在测速模式下使用全通滤波器，则不会衰减任何有用信号，提高了速度测量精度。
[0034]测距模式下使用高通滤波器，有效地去除了由于光学系统自身反射产生的干扰信号，防止接收支路的中频信号饱和。本专利技术在同一装置下实现了测量目标速度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于激光相干测速测距系统的前放电路，其特征在于，所述适用于激光相干测速测距系统的前放电路包括：一级放大模块，用于利用跨阻放大电路对光电流信号进行一级放大；低通滤波模块，用于利用低通滤波器去除在模拟信号数字化过程中高频信号折叠到低频段的混叠现象；通道选择模块，用于利用通道选择电路控制测速和测距两种情况下的回波信号通带；滤波器切换模块，用于根据通道选择电路的控制信号切换信号经过全通滤波器或高通滤波器；二级放大模块，用于利用差分放大电路将全通滤波器或高通滤波器输出的差分电压信号转为单端信号。2.如权利要求1所述的适用于激光相干测速测距系统的前放电路，其特征在于，所述跨阻放大电路包括一级前置放大器与一级主放大器；所述一级前置放大器用于将转换后的电流信号放大，将信号转变为电压信号；所述一级主放大器用于经过将电压信号经过可变增益主放增加信号幅度。3.如权利要求1所述的适用于激光相干测速测距系统的前放电路，其特征在于，所述通道选择电路包括信号输入端、输出端以及信号输入端连接的逻辑开关电路。4.如权利要求1所述的适用于激光相干测速测距系统的前放电路，其特征在于，所述高通滤波器包括SLFH系列叠层片式高通滤波器。5.如权利要求1所述的适用于激光相干测速测距系统的前放电路，其特征在于，所述低通滤波器包括ZL2012PXX系列工业级叠层片式低通滤波器。6.如权利要求1所述的适用于激光相干测速测距系统的前放电路，其特征在于，所述跨阻放大器包括型号为AD80XX系列芯片。7.一种用于实施权利要求1～6任意一项所述的适用于激光相干测速测距系统的前放电路的控制方法，其特征在于，所述适用于激光相干测速测距系统的前放...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱思悦，叶道焕，徐卫明，刘云猛，裴浩东，倪盛浩，强佳，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：