激光雷達(dá)自上世紀(jì)60年代被提出以來(lái),經(jīng)過(guò)多年的研究和發(fā)展,其研究方向和領(lǐng)域眾多,其中線性調(diào)頻連續(xù)波激光雷達(dá)（LFMCW Ladar）的研究成了當(dāng)前重要的研究方向。應(yīng)用線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)進(jìn)行激光測(cè)距是近年來(lái)研究的熱點(diǎn),其具有高分辨率、測(cè)距精度高、無(wú)距離盲區(qū)等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于環(huán)境感知、氣象研究、高精度測(cè)距等領(lǐng)域。本課題針對(duì)基于線性調(diào)頻的激光雷達(dá)測(cè)距系統(tǒng)中分布反饋（DFB）半導(dǎo)體激光器的大寬帶線性調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生做了深入研究后,設(shè)計(jì)了基于光電鎖相環(huán)的線性調(diào)頻系統(tǒng),并對(duì)半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行迭代補(bǔ)償進(jìn)一步優(yōu)化了線性調(diào)頻系統(tǒng),從而實(shí)現(xiàn)激光器發(fā)出大寬帶線性調(diào)頻光。本論文設(shè)計(jì)的激光線性調(diào)頻系統(tǒng)是線性調(diào)頻激光雷達(dá)測(cè)距系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)。本文主要完成以下幾方面的內(nèi)容:1、介紹線性調(diào)頻連續(xù)波激光測(cè)距原理和DFB激光器的電流調(diào)頻特性,并指出和分析半導(dǎo)體激光器的電流調(diào)頻非線性對(duì)差頻信號(hào)的影響以及對(duì)測(cè)距的影響。2、針對(duì)DFB激光器的電流調(diào)頻非線性問(wèn)題提出解決方案——設(shè)計(jì)基于光電鎖相環(huán)的線性調(diào)頻系統(tǒng),詳細(xì)分析該線性調(diào)頻系統(tǒng)中光電鎖相環(huán)的原理。3、設(shè)計(jì)基于光電鎖相環(huán)的線性調(diào)頻系統(tǒng)的具體硬件電路,根據(jù)線性調(diào)頻系統(tǒng)框圖... 

【文章來(lái)源】：西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：92 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

蝶形半導(dǎo)體激光器

如圖 2.7 所示，右邊為理想的線性調(diào)頻的差頻信號(hào)的頻譜，其頻率比較單一。左邊為調(diào)頻非線性導(dǎo)致的差頻信號(hào)頻譜，其具有一定的頻譜展寬。圖2.7 調(diào)頻信號(hào)的非線性導(dǎo)致的差頻信號(hào)頻譜展寬2.5 本章小結(jié)本章首先介紹了激光測(cè)距的基本原理，然后具體介紹了線性調(diào)頻連續(xù)波激光測(cè)距原理，并根據(jù)三角波線性調(diào)頻測(cè)距模型推導(dǎo)出距離公式，距離分辨率和測(cè)距精度，且分析了測(cè)距精度的影響因素。然后介紹了 DFB 激光器以及它的電流調(diào)頻特性，具體分析了 DFB 激光器的電流調(diào)頻非線性所帶來(lái)的對(duì)差頻信號(hào)和測(cè)距精度的影響。本章的調(diào)頻測(cè)距原理和 DFB 激光器電流調(diào)頻非線性的分析為下文具體解決調(diào)頻非線性問(wèn)題并提出具體方案有著重要的意義。

4.2 光電鎖相環(huán)電路設(shè)計(jì)本光電鎖相環(huán)電路板卡設(shè)計(jì)實(shí)物圖和 PCB 圖如圖 4.2 所示：圖4.2 光鎖相環(huán)電路板卡（左圖為實(shí)物圖，右圖為 PCB 圖）光電鎖相環(huán)電路可等效為電學(xué)鎖相環(huán)，包含有等效的壓控振蕩器、鑒相器、環(huán)路低通濾波器和參考信號(hào)四部分。因此本節(jié)接下來(lái)將從這四個(gè)部分分別介紹具體的電路設(shè)計(jì)。其等效電學(xué)鎖相環(huán)的框圖如圖 4.3 所示壓流轉(zhuǎn)換器U-IDFB激光器 隔離器光功率分路器（90/10）光功率分路器（50/50）光學(xué)耦合器光電探測(cè)器（PD）鑒相器環(huán)路低通濾波器（LFP）積分器加法器三角波電壓驅(qū)動(dòng)信號(hào)90%輸出10%延時(shí)光纖，時(shí)延為正弦參考信號(hào)等效壓控振蕩器圖4.3 等效電學(xué)鎖相環(huán)框圖4.2.1 等效壓控振蕩器光電鎖相環(huán)電路等效的壓控振蕩器部分如圖 4.3 藍(lán)色虛線框所示，該等效壓控振蕩器是由壓流轉(zhuǎn)換電路、DFB 激光器、光纖光路部分、光電探測(cè)器、積分器和加法器

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于AD9106的超聲線性發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 俞毅剛.  中國(guó)醫(yī)療器械雜志. 2016(05)
[2]基于FPGA的DDS信號(hào)源研究與設(shè)計(jì)[J]. 南楠,趙立新.  沈陽(yáng)工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2016(01)
[3]石化企業(yè)總平面設(shè)計(jì)優(yōu)化方法問(wèn)題研究[J]. 李曉峰.  化工管理. 2015(18)
[4]一種窄脈沖激光的測(cè)量方法[J]. 于紅巖,榮憲偉,張偉光.  哈爾濱師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào). 2015(02)
[5]半導(dǎo)體激光器光電負(fù)反饋線性調(diào)頻技術(shù)研究[J]. 吳映,陳迪俊,孫延光,蔡海文,瞿榮輝.  中國(guó)激光. 2013(09)
[6]基于FPGA的DDS波形發(fā)生器的研究與設(shè)計(jì)[J]. 任星怡,孫靜.  黑龍江科技信息. 2011(13)
[7]頻率掃描干涉法絕對(duì)測(cè)距中運(yùn)動(dòng)誤差的補(bǔ)償研究[J]. 李志棟,江月松,桑峰,王林春,鄧士光,辛遙,郭涇平.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2011(03)
[8]MSM激光距離成像雷達(dá)中線性調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生[J]. 余明權(quán),李海廷,路英賓,高劍波,陳德章,卿光弼.  激光與紅外. 2010(09)
[9]基于FPGA的高精度多路同步脈沖產(chǎn)生系統(tǒng)研究[J]. 陳伯俊,周俊敏,馬軍勇.  科學(xué)技術(shù)與工程. 2010(19)
[10]FM/cw激光雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究[J]. 趙繼廣,張智銓,鄧陳.  裝備指揮技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào). 2009(03)

博士論文
[1]基于微流控芯片的微光電檢測(cè)系統(tǒng)研究[D]. 蔡恩林.浙江大學(xué) 2016

碩士論文
[1]LED光通信調(diào)制解調(diào)技術(shù)研究[D]. 商紅梅.電子科技大學(xué) 2016
[2]基于統(tǒng)一平臺(tái)的系列多參數(shù)生理信號(hào)監(jiān)測(cè)儀的硬件開(kāi)發(fā)[D]. 吳灶全.浙江大學(xué) 2016
[3]DFB半導(dǎo)體激光器線性調(diào)頻技術(shù)研究[D]. 趙清云.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[4]基于FPGA的任意波信號(hào)發(fā)生器的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 謝標(biāo).北京工業(yè)大學(xué) 2015
[5]基于拍頻法的線性調(diào)頻連續(xù)波激光測(cè)距研究[D]. 向康.哈爾濱工程大學(xué) 2015
[6]高精度激光測(cè)距雷達(dá)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)[D]. 林濤.西安電子科技大學(xué) 2014
[7]電力線多載波通信原型系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 董曄.南京航空航天大學(xué) 2014
[8]基于雙頻調(diào)制信號(hào)的相位法距離測(cè)量研究[D]. 范圓圓.中北大學(xué) 2014
[9]基于FPGA的高精度脈沖激光測(cè)距系統(tǒng)研究[D]. 李軍.西安工業(yè)大學(xué) 2014
[10]高精度半導(dǎo)體激光器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 馬超.曲阜師范大學(xué) 2014



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