CN113948961A - 小型化空间交会对接激光发射电路 - Google Patents

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杨逸峰
姜丽辉
杨世坤
左乐
余路伟
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Abstract

本发明的一种小型化空间交会对接激光发射电路中，驱动信号增强模块将驱动信号进行整形、滤波、放大后传递给高速开关模块，在驱动信号的控制下，高速开关模块对激光发射器模块进行通断电，激光发射器模块向目标区域发射既定频率的面激光；温度控制与采集模块将激光发射电路的工作温度控制在正常范围内，导热散热模块将激光发射器模块与高速开关模块产生的热量进行转移与释放。本发明实现了激光雷达技术体系下的空间交会对接光源发射电路集成化，有效解决太空环境中温差大、散热慢等问题，在缩小装置体积，简化电路的同时，提高了可靠性与稳定性。

Description

小型化空间交会对接激光发射电路
技术领域
本发明涉及电子电路技术，尤其涉及一种小型化空间交会对接激光发射电路。
背景技术
激光驱动电路是激光雷达的重要组成部分，其直接影响激光雷达的作用距离、功耗、测距精度等指标。一般情况下激光器驱动电路采用恒流源等方式，该方式电路复杂，功耗较高，难以满足轻小型、空间环境应用的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种小型化空间交会对接激光发射电路，具备结构简单、效率高等特点，适合空间环境应用。
为了达到上述目的，本发明的技术方案在于提供一种激光发射电路，包括：激光发射器模块、高速开关模块、温度控制与采集模块、导热散热模块；
在驱动信号的控制下，所述高速开关模块对激光发射器模块进行通断电，所述激光发射器模块向目标区域发射既定频率的面激光；所述温度控制与采集模块将激光发射电路的工作温度控制在设定的正常范围内，所述导热散热模块将激光发射器模块与高速开关模块产生的热量进行转移与释放。
可选地，所述激光发射电路进一步包括驱动信号增强模块，其将驱动信号进行整形、滤波、放大后传递给高速开关模块。
可选地，所述驱动信号增强模块通过一个芯片实现。
可选地，所述高速开关模块的开关电路，设置有上电前保护模块、储能模块；所述开关电路还导热散热模块相连接；
所述上电前保护模块用于防止上电浪涌对开关电路的元器件造成损害；所述储能模块在开关开启前储存电荷，在开关开启的瞬间释放电荷。
可选地，所述温度控制与采集模块将激光发射电路的工作温度时刻控制在正常范围内，同时还采集激光发射器模块的温度；温度控制与采集模块中实施采集功能的电路与实施控制功能的电路具有同一种电路形式，互为备份。
可选地，所述温度控制与采集模块在实施采集功能的电路与实施控制功能的电路中，分别采用同一种金属材质的加热采集传感器，互为备份。
可选地，所述激光发射器模块包括激光发射源以及光源匀化外壳；所述光源匀化外壳用于控制激光发射时的照射范围。
可选地，所述激光发射器模块、温度控制与采集模块封装在同一个金属外壳内，所述外壳与导热散热模块相连接；所述外壳经过抗辐照及加固处理。
可选地，所述激光发射电路在宇航环境下用于为激光雷达体系的交会对接敏感器提供发射光源。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明公开了一种小型化空间交会对接敏感器激光发射电路，高频驱动信号通过两级信号增强后控制开关电路快速开关，光源发射器在高速开关的控制下，高频闪烁，为接收端提供高速发射的脉冲探测光源。
为解决空间环境下温度变化巨大、开关高频工作产生的高温问题，本发明的激光发射电路，通过增加温度控制装置，使得整个电路在温差巨大的太空环境工作时保持恒温状态。
本发明实现激光雷达技术体系下的空间交会对接光源发射电路集成化，能够有效地解决太空环境中温差大、散热慢等问题，在缩小装置体积，简化电路的同时，提高了可靠性与稳定性。
附图说明
图1是本发明示例的小型化空间交会对接激光发射电路的结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
如图1所示，本发明的实施例提供一种小型化空间交会对接激光发射电路，该激光发射电路是小型化宇航应用的激光雷达探测器中的关键电路。本发明所述的激光发射电路，包括：激光发射器模块(1)、驱动信号增强模块(2)、高速开关模块(3)、温度控制与采集模块(4)、导热散热模块(5)；
其中，驱动信号增强模块(2)将驱动信号进行整形、滤波、放大后传递给高速开关模块(3)；在驱动信号的控制下，高速开关模块(3)对激光发射器模块(1)进行通断电，激光发射器模块(1)用于向目标区域发射既定频率的面激光。在整个过程中，温度控制与采集模块(4)将激光发射电路的工作温度时刻控制在设定的正常范围内，导热散热模块(5)将激光发射器模块(1)与高速开关模块(3)产生的热量进行转移与释放。
驱动信号增强模块(2)对驱动信号进行整形、滤波、放大，增强驱动能力。优选地，将驱动信号增强模块(2)的上述三种功能集成在一个芯片上。
在增强处理后的高速驱动信号作用下，高速开关模块(3)对激光发射器模块(1)进行通断电；为保证高速开关模块(3)高效工作，可对其开关电路增加上电前保护模块、储能模块并与导热散热模块(5)相连。其中，上电前保护模块防止上电浪涌对开关元器件造成损害；储能模块在开关开启前储存电荷，开启的瞬间释放电荷，进一步增强驱动能力。
温度控制与采集模块(4)将激光发射电路的工作温度时刻控制在正常范围内，同时采集激光发射器模块(1)的温度；优选地，采集与控制均采用同一种电路形式并且采用同一种金属材质的加热采集传感器，实现互为备份。
激光发射器模块(1)包括激光发射源以及光源匀化外壳；光源匀化外壳控制激光发射器的照射范围。同时，激光发射器模块(1)、温度控制与采集模块(4)封装在同一个金属外壳内，并与导热散热模块(5)相连，并且对该封装外壳进行抗辐照加固处理。
综上所述，本发明提出一种小型化空间交会对接激光发射电路，能够实现在宇航环境下为激光雷达体系的交会对接敏感器提供稳定可靠的发射光源，很好的适应了宇航环境下辐射高温差大的特点，具有体积小、可靠性高及频率快的优点，同时为完成在宇航活动中对特定合作目标的自主停控对接和悬停等提供了技术保证。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种激光发射电路，其特征在于，包括：激光发射器模块(1)、高速开关模块(3)、温度控制与采集模块(4)、导热散热模块(5)；
在驱动信号的控制下，所述高速开关模块(3)对激光发射器模块(1)进行通断电，所述激光发射器模块(1)向目标区域发射既定频率的面激光；所述温度控制与采集模块(4)将激光发射电路的工作温度控制在设定的正常范围内，所述导热散热模块(5)将激光发射器模块(1)与高速开关模块(3)产生的热量进行转移与释放。
2.如权利要求1所述激光发射电路，其特征在于，
所述激光发射电路进一步包括驱动信号增强模块(2)，其将驱动信号进行整形、滤波、放大后传递给高速开关模块(3)。
3.如权利要求2所述激光发射电路，其特征在于，
所述驱动信号增强模块(2)通过一个芯片实现。
4.如权利要求1所述激光发射电路，其特征在于，
所述高速开关模块(3)的开关电路，设置有上电前保护模块、储能模块；
所述开关电路还导热散热模块(5)相连接；
所述上电前保护模块用于防止上电浪涌对开关电路的元器件造成损害；所述储能模块在开关开启前储存电荷，在开关开启的瞬间释放电荷。
5.如权利要求1所述激光发射电路，其特征在于，
所述温度控制与采集模块(4)将激光发射电路的工作温度时刻控制在正常范围内，同时还采集激光发射器模块(1)的温度；温度控制与采集模块(4)中实施采集功能的电路与实施控制功能的电路具有同一种电路形式，互为备份。
6.如权利要求1所述激光发射电路，其特征在于，
所述温度控制与采集模块(4)在实施采集功能的电路与实施控制功能的电路中，分别采用同一种金属材质的加热采集传感器，互为备份。
7.如权利要求1所述激光发射电路，其特征在于，
所述激光发射器模块(1)包括激光发射源以及光源匀化外壳；所述光源匀化外壳用于控制激光发射时的照射范围。
8.如权利要求1所述激光发射电路，其特征在于，
所述激光发射器模块(1)、温度控制与采集模块(4)封装在同一个金属外壳内，所述外壳与导热散热模块(5)相连接；所述外壳经过抗辐照及加固处理。
9.如权利要求1～8中任意一项所述激光发射电路，其特征在于，
所述激光发射电路在宇航环境下用于为激光雷达体系的交会对接敏感器提供发射光源。
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