本文關鍵詞：光波導相控陣激光雷達接收系統設計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：光學相控陣光束掃描方法不同于傳統的平面鏡等機械掃描手段,能夠高速地完成無慣性隨機指向。光波導光學相控陣掃描器件相對其他電控掃描器件,產生的功耗較小,掃描速度高,掃描角度大,具有發(fā)展?jié)摿Α９獠▽嗫仃囯姽鈷呙柘到y驅動電壓低,掃描頻率可達到1MHz,掃描角度可達±10°,其大掃描角度和極快的掃描速度給接收系統的設計帶來了困難,針對極高掃描頻率下的相控陣掃描器件的接收系統的設計具有一定的挑戰(zhàn)。針對光波導相控陣掃描系統,論文分別基于直接探測和外差探測的方法設計了兩種接收系統。首先,使用直接探測的方法,基于掃描系統MHZ量級的掃描頻率,采取了凝視型光學接收系統;針對強背景光產生的背景噪聲,采用了陣列光學接收系統,在保證接收系統總視場角的前提下,減小了單個光學接收系統的視場角,從而有效抑制了背景噪聲;設計了單個視場為1°,口徑為50mm的陣列接收光學系統,綜合考慮日光環(huán)境下背景光影響和探測激光信號的強弱,選用靈敏度較高的APD探測器,使接收系統既具有一定微弱光探測能力,同時可用于普通白天室外環(huán)境。其次,論文設計了針對光波導相控陣掃描系統的外差探測方案。為了實現大視場角接收,采用愛里斑原理法降低本振光與信號光的空間相干條件;為了保證本振光與信號光的相干性,兩束光源于同一個窄線寬激光器。最后,分析了直接探測與外差探測方案的信噪比,并對兩種方案的實現條件進行了比較,結果顯示外差探測方法對微弱信號有極高的探測能力,信噪比較高,但實現條件較為復雜;直接探測實現條件簡單,但由于背景光影響,不適用于微弱光的探測。
【關鍵詞】：激光雷達 光學相控陣 外差探測 背景噪聲
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN958.98
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 符號對照表9-11
• 縮略語對照表11-14
• 第一章 緒論14-20
• 1.1 光學相控陣概念介紹14
• 1.2 光學相控陣掃描器件發(fā)展14-15
• 1.3 光學相控陣激光雷達發(fā)展概況15-16
• 1.4 激光雷達外差探測接收體制發(fā)展概況16-17
• 1.5 本文的研究內容與結構安排17-20
• 第二章 光波導相控陣原理及激光雷達相關知識20-32
• 2.1 光波導相控陣掃描原理20-23
• 2.1.1 光波導相控陣的掃描原理20-21
• 2.1.2 基于光柵衍射理論的掃描分析21-23
• 2.2 激光雷達方程與系統探測性能分析23-27
• 2.2.1 激光雷達方程23-26
• 2.2.2 激光雷達接收系統背景光噪聲的計算方法26-27
• 2.3 直接探測與外差探測基本原理27-29
• 2.3.1 直接探測基本原理27-28
• 2.3.2 激光外差探測基本原理28-29
• 2.4 光波導相控陣介紹29-30
• 2.5 本章小結30-32
• 第三章 直接探測接收系統設計32-46
• 3.1 直接探測接收系統噪聲分析32-38
• 3.1.1 接收光學系統回波功率32-33
• 3.1.2 背景噪聲分析33-34
• 3.1.3 光電探測器的選擇34-36
• 3.1.4 探測器噪聲分析36-38
• 3.2 直接探測接收光學系統設計38-43
• 3.2.1 光學系統設計概論38-39
• 3.2.2 光電探測器的光敏面尺寸和光學系統視場角39-41
• 3.2.3 接收光學系統設計41-43
• 3.3 直接探測接收系統方案43-44
• 3.4 本章小結44-46
• 第四章 外差探測接收系統設計46-54
• 4.1 外差探測的空間相干條件46-49
• 4.1.1 信號光與本振光夾角對外差探測的影響46-48
• 4.1.2 愛里斑原理法降低空間相干條件48-49
• 4.2 大視場接收光學系統設計49-50
• 4.3 外差探測的頻率條件50-51
• 4.3.1 光源的選取50-51
• 4.3.2 信號光的調制和移頻51
• 4.4 外差接收系統總體設計方案51-52
• 4.5 本章小結52-54
• 第五章 兩種接收方案的比較54-62
• 5.1 信噪比分析54-58
• 5.1.1 直接探測信噪比54-55
• 5.1.2 外差探測信噪比55-58
• 5.2 直接探測與外差探測方案比較58-59
• 5.3 本章小結59-62
• 第六章 結論和展望62-64
• 6.1 研究結論62
• 6.2 研究展望62-64
• 參考文獻64-68
• 致謝68-70
• 作者簡介70-71

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前1條

1 王迎強;;相干多普勒激光雷達技術[J];雷達科學與技術;2007年02期

中國碩士學位論文全文數據庫 前1條

1 盧兆林;寬光譜激光探測光學系統設計[D];西安電子科技大學;2006年

  本文關鍵詞：光波導相控陣激光雷達接收系統設計，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：351002