多通道激光回波信號模擬系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】多通道激光回波信號模擬系統(tǒng)，屬于光電探測【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及的多通道激光回波模擬信號的實(shí)現(xiàn)方法。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供各通道輸出信號幅值、信號上升時間和通道間延時可設(shè)置的多通道激光回波模擬系統(tǒng)。解決技術(shù)問題的技術(shù)方案是：通過RC充放電電路產(chǎn)生指數(shù)上升的電壓信號，后經(jīng)電容耦合得到脈沖信號，以模擬激光回波信號。RC充電電路電源為可變電源，通過改變充電電壓值來改變輸出信號幅值；通過改變電阻值或電容值或電阻值和電容值來設(shè)置輸出信號的上升時間；通過控制各輸出信號對應(yīng)RC充放電電路電控開關(guān)信號之間的延遲來控制各通道輸出信號間的延遲。采用本發(fā)明的激光回波信號模擬系統(tǒng)可以較低成本在實(shí)驗(yàn)室安全地完成激光成像系統(tǒng)電子學(xué)調(diào)試。
【專利說明】多通道激光回波信號模擬系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光電探測【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及多通道激光回波信號模擬系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]激光成像系統(tǒng)用于對地面目標(biāo)做激光主動成像與距離測量，產(chǎn)生含目標(biāo)和背景的角-角-距圖像以及目標(biāo)強(qiáng)度圖像。相比于被動成像方式，激光3D成像抗電磁干擾能力和抗隱身能力強(qiáng)，能識別隱身目標(biāo)；具有較高的距離、角度、速度分辨率；安全性比較高。按照使用探測器類型，激光成像系統(tǒng)可分為單點(diǎn)探測器激光成像系統(tǒng)和面陣探測器激光成像系統(tǒng)。單點(diǎn)探測器激光成像系統(tǒng)通過掃描獲取目標(biāo)區(qū)域的三維信息，效率較低，但其結(jié)構(gòu)簡單；相比而言，面陣探測器激光成像系統(tǒng)效率較高，通過選擇合適的面陣探測器，可一次性獲得目標(biāo)區(qū)域的三維信息，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
[0003]激光成像系統(tǒng)作用距離與激光器輸出功率息息相關(guān):作用距離越遠(yuǎn)，要求激光器輸出功率越大。激光器輸出功率越大，對人體，尤其是眼睛傷害越大。因此，在實(shí)驗(yàn)時，實(shí)驗(yàn)人員通常需要佩戴護(hù)膜鏡。在激光成像系統(tǒng)電子學(xué)調(diào)試階段，如果電子學(xué)系統(tǒng)直接和激光器進(jìn)行聯(lián)調(diào)，則對人體造成傷害的可能性會增加。通常的做法是，在實(shí)驗(yàn)室采用專用設(shè)備模擬激光回波信號作為電子學(xué)系統(tǒng)的輸入信號，在保證電子學(xué)調(diào)試人員人身安全的同時，可使各分系統(tǒng)同步進(jìn)行，縮短設(shè)備研發(fā)周期。
[0004]在本發(fā)明以前，通常采用任意信號發(fā)生器，通過編程設(shè)置輸出信號波形，以模擬激光回波信號。市場上有多種型號的任意信號發(fā)生器可供選擇，且其性能指標(biāo)較高，但其價格很高，無疑增加了激光成像系統(tǒng)研發(fā)成本。目前可供選擇的任意信號發(fā)生器多為兩通道或四通道，能夠滿足單點(diǎn)探測器激光成像系統(tǒng)電子學(xué)調(diào)試要求。對于面陣探測器激光成像系統(tǒng)電子學(xué)系統(tǒng)調(diào)試而言，一種方法是對面陣探測器多通道分多次調(diào)試，每次調(diào)試兩通道或四通道，該方法增加了系統(tǒng)調(diào)試周期；另一種方法是根據(jù)面陣探測器的通道數(shù)，購買多臺任意信號發(fā)生器串聯(lián)使用，鑒于單臺任意信號發(fā)生器的價格已經(jīng)很高，多臺串聯(lián)使用無疑會大大增加激光成像系統(tǒng)的研發(fā)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為解決現(xiàn)有激光回波信號模擬系統(tǒng)只能針對兩通道或四通道進(jìn)行模擬，采用任意信號發(fā)生器存在成本高的問題，提供一種各通道輸出信號幅值、信號上升時間和通道間延時可設(shè)置的多通道激光回波模擬系統(tǒng)。
[0006]多通道激光回波信號模擬系統(tǒng)，包括控制器、多路可變電源模塊、多路RC充放電電路模塊和電容耦合輸出端口 ；所述控制器控制多路可變電源模塊為多路RC充放電電路模塊提供RC充電電壓，并通過改變多路可變電源模塊中各路輸出電壓對應(yīng)改變各通道的輸出信號幅值；控制器通過改變多路RC充放電電路模塊中的電阻值、電容值或電阻值和電容值改變對應(yīng)的輸出信號的上升時間，并通過控制多路RC充放電電路模塊的各通道的控制開關(guān)信號間的延時來控制各通道輸出信號間的延遲；所述多路RC充放電電路模塊輸出信號經(jīng)電容耦合獲取交流分量，并經(jīng)電容耦合輸出端口輸出，實(shí)現(xiàn)多通道模擬激光回波信號。
[0007]本發(fā)明的有益效果:采用本發(fā)明的多通道激光回波信號模擬系統(tǒng)，可以獲得各通道信號幅值、信號上升時間及各通道之間延時可設(shè)置的多路激光回波模擬信號，以較低成本在實(shí)驗(yàn)室安全地完成激光成像系統(tǒng)電子學(xué)調(diào)試。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明所述的多通道激光回波信號模擬系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖2為采用數(shù)模轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)可變電源模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖3為采用可調(diào)穩(wěn)壓器和數(shù)字電位計實(shí)現(xiàn)可變電源模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖4為采用數(shù)字電位計和固定容值電容實(shí)現(xiàn)RC充放電電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖5為采用固定阻值電阻和電容陣列及模擬開關(guān)陣列實(shí)現(xiàn)RC充放電電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖6為采用數(shù)字電位計和電容陣列及模擬開關(guān)陣列實(shí)現(xiàn)RC充放電電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中:1、控制器，2、多路可變電源模塊，3、多路RC充放電電路模塊，4、顯示系統(tǒng)，
5、電容耦合輸出端口，6、鍵盤，7、電源模塊，8、單路可變電源模塊，9、單路RC充放電電路模塊，10、數(shù)模轉(zhuǎn)換器，11、可調(diào)穩(wěn)壓器，12、第一數(shù)字電位計，13、第二數(shù)字電位計，14、固定容值電容，15、RC充放電控制開關(guān)電路，16、固定阻值電阻，17、電容陣列，18、模擬開關(guān)陣列。
【具體實(shí)施方式】
[0015]【具體實(shí)施方式】一、結(jié)合圖1、圖2和圖4說明本實(shí)施方式，多通道激光回波信號模擬系統(tǒng)，通過RC充放電電路產(chǎn)生指數(shù)上升的電壓信號，后經(jīng)電容耦合得到脈沖信號，以模擬激光回波信號，RC充放電電路模塊為可變電源，通過改變電阻值或電容值或電阻值和電容值來設(shè)置輸出信號的上升時間；通過控制各輸出信號對應(yīng)RC充放電電路電控開關(guān)信號之間的延遲來控制各通道輸出信號間的延遲。包括控制器1、多路可變電源模塊2、多路RC充放電電路模塊3、顯不系統(tǒng)4、電容稱合輸出端口 5、鍵盤6及電源模塊7。多路可變電源模塊2分別為其對應(yīng)的多路RC充放電電路模塊3提供RC充電電壓，改變多路可變電源模塊各路輸出電壓可改變其對應(yīng)輸出信號幅值；通過改變多路RC充電電路模塊3中的電阻值，或電容值，或電阻值和電容值改變其對應(yīng)輸出信號上升時間；通過控制多路RC充放電電路模塊3各通道控制開關(guān)信號之間的延時來控制各通道輸出信號之間的延遲；多路RC充放電電路模塊3輸出信號經(jīng)電容耦合獲取交流分量，并經(jīng)電容耦合輸出端口 5輸出，以模擬激光回波信號；可通過鍵盤6設(shè)置各個通道輸出信號幅值、上升時間、各通道之間的延遲等信息。同時，鍵盤6可實(shí)現(xiàn)對所有或單個RC充放電電路9進(jìn)行充放電控制；所有設(shè)置信息可送入顯示系統(tǒng)進(jìn)行顯示；電源模塊7為整個系統(tǒng)提供所需的基準(zhǔn)電壓；整個系統(tǒng)工作過程由控制器I協(xié)同控制。
[0016]本實(shí)施方式所述的控制器I選擇FPGA或DSP或ARM等微處理器。
[0017]本實(shí)施方式所述的多路可變電源模塊2包括多個單路可變電源模塊8，所述單路可變電源模塊選擇數(shù)模轉(zhuǎn)換器10，結(jié)合圖2，通過控制器I向數(shù)模轉(zhuǎn)換器10寫入不同數(shù)值來設(shè)置其對應(yīng)多路可變電源模塊2輸出電壓。多路可變電源模塊2輸出電壓作為多路RC充放電電路模塊3的充電電壓,多路可變電源模塊2輸出電壓的不同使得其對應(yīng)輸出信號幅值不同。
[0018]本實(shí)施方式所述的多路RC充放電電路模塊3包括多個單路RC充放電電路模塊9，所述單路RC充放電電路模塊9中的電阻選擇第二數(shù)字電位計13，電容選擇固定容值電容14，結(jié)合圖4，通過控制器I向第二數(shù)字電位計13寫入不同數(shù)值得到不同阻值的電阻，從而控制其對應(yīng)單路RC充放電電路模塊9輸出信號的上升時間。多路RC充放電電路模塊3中的各單路RC充放電電路模塊9均包含RC充放電控制開關(guān)電路15，其用來決定RC充放電電路處于充電狀態(tài)或放電狀態(tài)，開關(guān)控制信號由控制器I給出。通過控制多路RC充放電電路模塊3各通道控制開關(guān)信號之間的延時來控制各通道輸出信號之間的延遲。RC充放電控制開關(guān)電路15可由工作在開關(guān)狀態(tài)的三極管或模擬開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。
[0019]本實(shí)施方式所述的顯示系統(tǒng)4可采用液晶顯示模塊或多個七段數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)，所有設(shè)置信息可送入顯示系統(tǒng)4進(jìn)行顯示。
[0020]【具體實(shí)施方式】二、結(jié)合圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:所述多路RC充放電電路模塊3中的單路RC充放電電路模塊9中的電阻選擇固定阻值電阻16，電容選擇電容陣列17和模擬開關(guān)陣列18實(shí)現(xiàn)，通過控制器I向模擬開關(guān)陣列18寫入不同數(shù)值來確定對應(yīng)模擬開關(guān)導(dǎo)通與否。每個模擬開關(guān)對應(yīng)一個電容，以便控制對應(yīng)電容是否接入電路，最終得到不同容值的等效電容，進(jìn)而控制其對應(yīng)單路RC充放電電路模塊9輸出信號的上升時間。其它與實(shí)施方式一相同。
[0021]【具體實(shí)施方式】三、結(jié)合圖6說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:所述多路RC充放電電路模塊3中的單路RC充放電電路模塊9中的電阻選擇第二數(shù)字電位計13，電容選擇電容陣列17和模擬開關(guān)陣列18實(shí)現(xiàn)，通過控制器I向第二數(shù)字電位計13寫入不同數(shù)值得到不同阻值的電阻；同時，通過控制器I向模擬開關(guān)陣列18寫入不同數(shù)值來確定對應(yīng)模擬開關(guān)導(dǎo)通與否。每個模擬開關(guān)對應(yīng)一個電容，以便控制對應(yīng)電容是否接入電路，最終得到不同容值的等效電容。通過不同電阻阻值和電容容值控制其對應(yīng)單路RC充放電電路模塊9輸出信號的上升時間。其它與實(shí)施方式一相同。
[0022]【具體實(shí)施方式】四、結(jié)合圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:所述單路可變電源模塊8由可調(diào)穩(wěn)壓器11和第一數(shù)字電位計12配合工作來實(shí)現(xiàn)，通過控制器I向第一數(shù)字電位計12寫入不同數(shù)值來改變可調(diào)穩(wěn)壓器11配置電阻阻值，從而使可調(diào)穩(wěn)壓器11輸出電壓發(fā)生變化?？烧{(diào)穩(wěn)壓器11輸出電壓作為對應(yīng)單路RC充放電電路模塊RC充電電壓，從而決定其對應(yīng)輸出信號幅值。其它與實(shí)施方式一相同。
[0023]【具體實(shí)施方式】五、結(jié)合圖3和圖5說明本實(shí)施方式,本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:所述單路可變電源模塊8由可調(diào)穩(wěn)壓器11和第一數(shù)字電位計12配合工作來實(shí)現(xiàn)，通過控制器I向第一數(shù)字電位計12寫入不同數(shù)值來改變可調(diào)穩(wěn)壓器11配置電阻阻值，從而使可調(diào)穩(wěn)壓器11輸出電壓發(fā)生變化?？烧{(diào)穩(wěn)壓器11輸出電壓作為對應(yīng)單路RC充放電電路模塊RC充電電壓，從而決定其對應(yīng)輸出信號幅值。所述多路RC充放電電路模塊3中的單路RC充放電電路模塊9中的電阻選擇固定阻值電阻16，電容選擇電容陣列17和模擬開關(guān)陣列18實(shí)現(xiàn)，通過控制器I向模擬開關(guān)陣列18寫入不同數(shù)值來確定對應(yīng)模擬開關(guān)導(dǎo)通與否。每個模擬開關(guān)對應(yīng)一個電容，以便控制對應(yīng)電容是否接入電路，最終得到不同容值的等效電容，進(jìn)而控制其對應(yīng)單路RC充放電電路模塊9輸出信號的上升時間。其它與實(shí)施方式一相同。
[0024]【具體實(shí)施方式】六、結(jié)合圖3和圖6說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:所述單路可變電源模塊8由可調(diào)穩(wěn)壓器11和第一數(shù)字電位計12配合工作來實(shí)現(xiàn)，通過控制器I向第一數(shù)字電位計12寫入不同數(shù)值來改變可調(diào)穩(wěn)壓器11配置電阻阻值，從而使可調(diào)穩(wěn)壓器11輸出電壓發(fā)生變化?？烧{(diào)穩(wěn)壓器11輸出電壓作為對應(yīng)單路RC充放電電路模塊RC充電電壓，從而決定其對應(yīng)輸出信號幅值。所述多路RC充放電電路模塊3中的單路RC充放電電路模塊9中的電阻選擇第二數(shù)字電位計13，電容選擇電容陣列17和模擬開關(guān)陣列18實(shí)現(xiàn)，通過控制器I向第二數(shù)字電位計13寫入不同數(shù)值得到不同阻值的電阻；同時，通過控制器I向模擬開關(guān)陣列18寫入不同數(shù)值來確定對應(yīng)模擬開關(guān)導(dǎo)通與否。每個模擬開關(guān)對應(yīng)一個電容，以便控制對應(yīng)電容是否接入電路，最終得到不同容值的等效電容。通過不同電阻阻值和電容容值控制其對應(yīng)單路RC充放電電路模塊9輸出信號的上升時間。其它與實(shí)施方式一相同。
[0025]上述實(shí)施方式僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而非對實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其他不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.多通道激光回波信號模擬系統(tǒng)，包括控制器(I)、多路可變電源模塊(2)、多路RC充放電電路模塊(3)和電容耦合輸出端口( 5);其特征是，所述控制器(I)控制多路可變電源模塊(2)為多路RC充放電電路模塊(3)提供RC充電電壓，并通過改變多路可變電源模塊(2) 中各路輸出電壓對應(yīng)改變各通道的輸出信號幅值；控制器(I)通過改變多路RC充放電電路模塊(3)中的電阻值、電容值或電阻值和電容值改變對應(yīng)的輸出信號的上升時間，并通過控制多路RC充放電電路模塊(3)的各通道的控制開關(guān)信號間的延時來控制各通道輸出信號間的延遲；所述多路RC充放電電路模塊(3)輸出信號經(jīng)電容耦合獲取交流分量，并經(jīng)電容I禹合輸出端口(5)輸出，實(shí)現(xiàn)多通道模擬激光回波信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道激光回波信號模擬系統(tǒng)，其特征在于，還包括顯示系統(tǒng)(4 )、鍵盤(6 )及電源模塊(7 )，通過鍵盤(6 )設(shè)置多路可變電源模塊(2 )的各通道輸出信號幅值和多路RC充放電電路模塊(3 )的各通道輸出信號之間的延遲，同時，鍵盤(6 )實(shí)現(xiàn)對多路RC充放電電路模塊(3)進(jìn)行充放電控制；并將設(shè)置的信息經(jīng)顯示系統(tǒng)(4)顯示；電源模塊(7)為整個多通道激光回波信號模擬系統(tǒng)提供基準(zhǔn)電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道激光回波信號模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述多路可變電源模塊(2)包括多個單路可變電源模塊(8)，多路RC充放電電路模塊(3)包括多個單路RC充放電電路模塊(9)，所述單路可變電源模塊(8)為對應(yīng)的單路RC充放電電路模塊(9)提供充電電壓，通過改變單路可變電源模塊(8)的輸出電壓值來改變對應(yīng)的輸出信號幅值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多通道激光回波信號模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述單路RC充放電電路模塊(9)包括RC充放電電路控制開關(guān)電路(15)，用于決定RC充放電電路處于充電狀態(tài)或放電狀態(tài)；通過控制多路RC充放電電路模塊(3)中的各單路RC充放電電路模塊(9)的控制開關(guān)信號間的延遲來控制各通道輸出信號之間的延遲。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道激光回波信號模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述多路可變電源模塊(2 )選擇數(shù)模轉(zhuǎn)換器(10 )，通過控制器(I)控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器(10 )輸出不同電壓作為多路RC充放電電路模塊(3 )的充電電壓，確定對應(yīng)的輸出信號幅值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道激光回波信號模擬系統(tǒng)，其特征在于，多路可變電源模塊(2)由可調(diào)穩(wěn)壓器(11)和第一數(shù)字電位計(12)配合，通過控制器(I)向第一數(shù)字電位計(12 )寫入不同數(shù)值來改變可調(diào)穩(wěn)壓器(11)配置電阻阻值，使可調(diào)穩(wěn)壓器(11)輸出電壓發(fā)生變化，可調(diào)穩(wěn)壓器(11)輸出電壓作為多路RC充放電電路模塊(3)的充電電壓，確定對應(yīng)的輸出信號幅值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道激光回波信號模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述多路RC充放電電路模塊(3)中電阻選擇第二數(shù)字電位計(13)，電容選擇固定容值電容(14)，通過控制器(I)控制第二數(shù)字電位計(13)的阻值，確定對應(yīng)的輸出信號上升時間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道激光回波信號模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述多路RC充放電電路模塊(3)中電阻選擇固定阻值電阻(16)，電容選擇電容陣列(17)和模擬開關(guān)陣列(18)，通過控制器(I)向模擬開關(guān)陣列(18)寫入不同數(shù)值來確定對應(yīng)數(shù)字開關(guān)導(dǎo)通與否；每個模擬開關(guān)對應(yīng)一個電容，用于控制對應(yīng)電容是否接入電路，最終得到不同容值的等效電容，控制對應(yīng)的單路RC充放電電路模塊(9)的輸出信號的上升時間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道激光回波信號模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述多路RC充放電電路模塊(3)中電阻選擇第二數(shù)字電位計(13)，電容選擇電容陣列(17)和模擬開關(guān)陣列(18)，通過控制器(I)向第二數(shù)字電位計(13)寫入不同數(shù)值得到不同阻值的電阻；通過控制器(I)向模擬開關(guān)陣列(18)寫入不同數(shù)值來確定對應(yīng)的模擬開關(guān)是否導(dǎo)通，每個模擬開關(guān)對應(yīng)一個電容，用于控制對應(yīng)電容是否接入電路，最終得到不同容值的等效電容；通過不同電阻阻值和電容容值控制對應(yīng)單路RC充放電電路模塊(9)的輸出信號的上升時間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道激光回波信號模擬系統(tǒng)，其特征在于，顯示系統(tǒng)(4)選擇液晶顯示模塊或多個七段數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)。
【文檔編號】G01S7/48GK103472442SQ201310434887
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月23日
【發(fā)明者】徐正平, 沈宏海, 許永森, 孫超 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所