CN102323576B - 一种增益可调的高带宽激光接收电路 - Google Patents

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本发明涉及一种增益可调的高带宽激光接收电路，属于激光技术领域。包括APD光电转化电路、前置放大电路和主放大电路；APD光电转化电路包括APD探测器、电源模块U、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电容Cv；前置放大电路包括增益可调的宽带放大器芯片AD8099、反馈网络元件Rf、Rg、Rs、CF、补偿网络元件Rc、Cc、C1、电源VCC、VEE、电容C2、C3、C4、C5；主放大电路包括射频增益模块ADL5530，隔值电容C6、C7，滤波电容C8、电感L1和电源VCC；本发明的电路与调频连续波激光器配合使用，其突出优点是高带宽、高增益，在提高测距精度、距离分辨率的同时，增加了抗干扰性能。

Description

一种增益可调的高带宽激光接收电路
技术领域
本发明涉及一种增益可调的高带宽激光接收电路，属于激光技术领域。
背景技术
传统的激光探测系统多采用单脉冲或者低重频（几十Hz量级）的激光器作为发射光源，其激光接收电路相对比较简单，且技术比较成熟。随着激光技术的发展，高频率、线性调频的激光器被使用在激光探测领域中，相应的激光接收电路也需要更新处理高宽带的激光信号。
发明内容
本发明的目的是提供一种增益可调的高带宽激光接收电路，作为调频连续波测距系统的接收装置。该装置可以接收带宽不大于550MHz激光信号，并且增益可调，解决了驱动激光二极管线性调制带宽高的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明的一种增益可调的高带宽激光接收电路，包括APD光电转化电路、前置放大电路和主放大电路；
其中，APD光电转化电路包括APD探测器、电源模块U、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电容Cv；其连接关系为：电源模块U与电阻R1的一端相连，电阻R1的另一端与电阻R2的一端、APD探测器的一端、电容Cv的一端相连，电阻R2的另一端和电容Cv的另一端都接地；APD探测器的另一端与负载电阻R3的一端、Rs的一端相连，负载电阻R3的另一端接地；
上述电源模块向APD探测器提供反向偏置高压；电阻R1和电阻R2为分压电阻，电容Cv为电源滤波电容，激光信号通过APD探测器后在负载电阻R3的两端形成电压信号。
其中，前置放大电路包括增益可调的宽带放大器芯片AD8099、反馈网络元件Rf、Rg、Rs、CF、补偿网络元件Rc、Cc、C1、电源VCC、VEE、电容C2、C3、C4、C5；其连接关系为：Rs的另一端与AD8099的管脚3相连输入信号，信号经过AD8099放大后从AD8099的管脚6输出，AD8099的管脚2与Rg的一端、Rf的一端、CF的一端相连，Rg的另一端接地；Rf的另一端、CF的另一端与AD8099的管脚1相连；AD8099的管脚8与DISABLE相连；AD8099的管脚7与电源VCC、C2的一端、C3的一端相连；AD8099的管脚4与电源VEE、C4的一端、C5的一端相连；AD8099的管脚5与Rc的一端、C1的一端相连；Rc的另一端、C1另的一端与Cc的一端相连；Cc的另一端与电源VEE、C2的另一端、C3的另一端相连。
其中，主放大电路包括射频增益模块ADL5530，隔直电容C6、C7，滤波电容C8、电感L1和电源VCC；其连接关系为：从AD8099的管脚6输出的信号经过隔直电容C6滤波后将信号通过ADL5530的管脚2输入，信号经过ADL5530放大后从ADL5530的管脚7输出；ADL5530的管脚8接地；ADL5530的管脚7与C7的一端、L1的一端相连；C7的另一端为输出端输出信号；L1的另一端与电源VCC、C8的一端相连，C8的另一端接地。
本发明主要以接收调频连续波激光引信信号为应用背景，也可用于低重频的脉冲激光信号的接收。调频连续波激光引信是将激光高亮度、单色性、方向性好等优点与调频测距的相关原理结合起来，利用线性调频的信号去调制激光器发射激光的强度。当接收到回波激光信号时，被强度调制的回波啁啾信号与本振信号之间存在一个由回波延时决定的固定频差，通过检测频差，就可以得到回波延时，进而得到目标距离信息。通过选配多种型号APD探测器，可以接收相应波长的激光信号。
本发明以高带宽激光接收电路为主要内容，应用于调频连续波激光测距系统中。利用采用APD探测器进行光电信号的高增益转换，利用高速放大芯片实现前置放大电路，中频放大芯片实现主放大电路，可以接收带宽为不大于550MHz激光信号。本发明利用APD探测器接收经过高频调制的空间激光信号，把光信号转换为电信号，然后通过前置放大电路和主放大电路来输出幅度合适、并已滤除掉大部分噪声的信号。
有益效果
本发明的电路可以选配多种型号APD探测器，用以探测所需要的波长信号，可以作为普通的脉冲激光探测电路，也可作为调频连续波激光测距系统的激光探测电路，具有良好的应用前景。此外，本发明在军事上有着重要的应用价值，将其与调频连续波激光器配合使用，其突出优点是高带宽、高增益，在提高测距精度、距离分辨率的同时，增加了抗干扰性能。
附图说明
图1为本发明的一种增益可调的高带宽激光接收电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
实施例
一种增益可调的高带宽激光接收电路，如图1所示，包括APD光电转化电路、前置放大电路和主放大电路；其原理是利用APD光电转化电路接收经过高频调制的空间激光信号，把光信号转换为电信号，然后输出幅度合适并已滤除噪声的信号；
其中，APD光电转化电路包括APD探测器、电源模块U、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电容Cv；其连接关系为：电源模块U与电阻R1的一端相连，电阻R1的另一端与电阻R2的一端、APD探测器的一端、电容Cv的一端相连，电阻R2的另一端和电容Cv的另一端都接地；APD探测器的另一端与负载电阻R3的一端、Rs的一端相连，负载电阻R3的另一端接地；
上述电源模块为DW-P401-2C32，用于向APD探测器提供200V反向偏置电压，APD探测器的型号为AD500-8TO52S3；电阻R1和电阻R2为分压电阻，电容Cv为旁路电容，激光信号通过APD探测器后在负载电阻R3的两端形成电压信号；
上述R1=1MΩ,R2=10MΩ,R3=50Ω，CV=0.1μF；
其中，前置放大电路包括AD8099、反馈网络元件Rf、Rg、Rs、CF、补偿网络元件RC、CC、C1、电源VCC、VEE、电容C2、C3、C4、C5；其连接关系为：Rs的另一端与AD8099的管脚3相连输入信号，信号经过AD8099放大后从AD8099的管脚6输出，AD8099的管脚2与Rg的一端、Rf的一端、CF的一端相连，Rg的另一端与接地；Rf的另一端、CF的另一端相连与AD8099的管脚1相连；AD8099的管脚8与DISABLE相连；AD8099的管脚7与电源VCC、C2的一端、C3的一端相连；AD8099的管脚4与电源VEE、C4的一端、C5的一端相连；AD8099的管脚5与RC的一端、C1的一端相连；RC的另一端、C1另的一端与CC的一端相连；CC的另一端与电源VEE、C2的另一端、C3的另一端相连。
上述Rf=250Ω，Rg=250Ω，Rs=250Ω，CF=1.5pF，RC=50Ω，CC=4pF，C1=1.5pF；电源VCC=+5V，VEE=-5V，C2=10μF，C5=10μF，C3=0.1μF，C4=0.1μF；
前置放大电路的增益G=+2dB，在电路焊接时可选择不同的反馈网络元件值和补偿网络元件值，可调节增益为2-20dB。在前置放大电路中，通过设置反馈网络和补偿网络中的元件值来设置增益大小，如表1所示。
表1    增益可调电路元器件取值表
其中，主放大电路包括射频增益模块ADL5530，隔直电容C6、C7，滤波电容C8、电感L1和电源VCC；其连接关系为：从AD8099的管脚6输出的信号经过隔直电容C6滤波后将信号通过ADL5530的管脚2输入，信号经过ADL5530放大后从ADL5530的管脚7输出；ADL5530的管脚8接地；ADL5530的管脚7与C7的一端、L1的一端相连；C7的另一端为输出端输出信号；L1的另一端与电源VCC、C8的一端相连，C8的另一端接地。
上述电源VCC=+5V，C6=10nF，C7=10nF，L1=470nH，C8=10nF；主放大电路的增益G=+16.5dB。
上述的一种增益可调的高带宽激光接收电路，可实现高调制带宽的调频连续波激光信号的光电转换及放大、滤波，同样可应用于脉冲激光的信号的光电转换及放大、滤波。

Claims (1)

1.一种增益可调的高带宽激光接收电路，其特征在于：包括APD光电转化电路、前置放大电路和主放大电路；
其中，APD光电转化电路包括APD探测器、电源模块U、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电容Cv；其连接关系为：电源模块U与电阻R1的一端相连，电阻R1的另一端与电阻R2的一端、APD探测器的一端、电容Cv的一端相连，电阻R2的另一端和电容Cv的另一端都接地；APD探测器的另一端与负载电阻R3的一端、Rs的一端相连，负载电阻R3的另一端接地；
上述电源模块向APD探测器提供反向偏置高压；电阻R1和电阻R2为分压电阻，电容Cv为电源滤波电容，激光信号通过APD探测器后在负载电阻R3的两端形成电压信号；
其中，前置放大电路包括增益可调的宽带放大器芯片AD8099、反馈网络元件电阻Rf、Rg、Rs、电容CF、补偿网络元件电阻Rc、电容Cc、C1、电源VCC、VEE、电容C2、C3、C4、C5；其连接关系为：Rs的另一端与AD8099的管脚3相连输入信号，信号经过AD8099放大后从AD8099的管脚6输出，AD8099的管脚2与Rg的一端、Rf的一端、CF的一端相连，Rg的另一端接地；Rf的另一端、CF的另一端与AD8099的管脚1相连；AD8099的管脚8与DISABLE相连；AD8099的管脚7与电源VCC、C2的一端、C3的一端相连；AD8099的管脚4与电源VEE、C4的一端、C5的一端相连；AD8099的管脚5与Rc的一端、C1的一端相连；Rc的另一端、C1另的一端与Cc的一端相连；Cc的另一端与电源VEE、C2的另一端、C3的另一端相连；
其中，主放大电路包括射频增益模块ADL5530，隔直电容C6、C7，滤波电容C8、电感L1和电源VCC；其连接关系为：从AD8099的管脚6输出的信号经过隔直电容C6滤波后将信号通过ADL5530的管脚2输入，信号经过ADL5530放大后从ADL5530的管脚7输出；ADL5530的管脚8接地；ADL5530的管脚7与C7的一端、L1的一端相连；C7的另一端为输出端输出信号；L1的另一端与电源VCC、C8的一端相连，C8的另一端接地。
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