[發明專利]一種光學相控陣電光掃描控制系統

在審

• 申請號: 201410600401.0
• 申請日: 2014-10-31
• 公開（公告）號: CN105629773A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 王耀斌
• 申請（專利權）人: 陜西高新能源發展有限公司
• 主分類號: G05B19/04
• 分類號: G05B19/04
• 代理公司: 西安億諾專利代理有限公司 61220
• 代理人: 劉斌

技術領域

本發明涉及光電技術-激光掃描領域，具體涉及一種一種光學相控陣電光掃描控制系統。

背景技術

激光掃描技術是激光應用的關鍵，被廣泛應用于激光雷達、激光制導、激光顯示等領域。激光掃描是指按照一定的軌跡和要求在空間移動激光束，實現激光束掃描的方式有機械式、聲光式和電光式。電光掃描是利用電光效應改變光束在空間的傳播方向。基于電光效應的光學相控陣技術是一種新的光束控制技術，其基本結構由若干個陣元構成，工作原理類似于微波相控陣，通過電壓來控制每個陣元中光的相位延遲改變光束的傳播方向。光學相控陣具有精確穩定，掃描速度快，方向任意控制，通過程序控制多光束同時掃描等優點。

一方面，由于制造光學相控陣工藝的限制，光學相控陣各個陣元有細微差異，因而每個陣元出射端光場的實際附加相位與理論計算值出現誤差，必須通過各陣元控制電壓的細微調整才能實現激光束的精確掃描。另一方面，當陣元的響應時間一定時，激光束掃描的速度取決于陣元外加電壓的更新速率，在陣元的響應時間內，外加電壓的更新速度越快、精度越高，激光束掃描的速度越快。因此，相應的電控系統設計成為光學相控陣電光掃描的關鍵。

發明內容

本發明旨在提出一種使用CPLD控制數模轉換模塊輸出精確模擬電壓的一種光學相控陣電光掃描控制系統。

本發明的技術方案在于：

一種光學相控陣電光掃描控制系統，由CPLD核心控制單元、手動控制單元、串口通信單元、數模轉換單元、存儲單元、光學相控陣以及電源模塊組成：其中，手動控制單元、串口通信單元、數模轉換單元以及存儲單元均與CPLD核心控制單元相連接，數模轉換單元與光學相控陣相連接;電源模塊與其分別連接。

優選地，所述的數模轉換單元由基準電壓芯片REF5010、運算放大器以及數模轉換芯片AD544構成。

優選地，所述的串口通信單元采用MAX3232作為驅動芯片，與串口接口相連。

更優選地，所述的電源模塊采用12V穩壓電源與手動控制單元連接；通過SPX1117-5與數模轉換芯片連接；通過SPXlll7-2.5與SPXlll7-3.3給CPLD核心控制單元連接；通過MAX660與運算放大器相連。

或者優選地，所述的CPLD核心控制單元采用Altera的EPM1270型號。

本發明的技術效果在于：

通過本發明提供的方式控制的數模轉換模塊工作穩定，輸出電壓穩定，輸出紋波小，且數模轉換模塊溫飄小且可靠性強。

附圖說明

圖1為本發明光學相控陣電光掃描控制系統的結構示意圖。

具體實施方式

一種光學相控陣電光掃描控制系統，由CPLD核心控制單元、手動控制單元、串口通信單元、數模轉換單元、存儲單元、光學相控陣以及電源模塊組成：其中，手動控制單元、串口通信單元、數模轉換單元以及存儲單元均與CPLD核心控制單元相連接，數模轉換單元與光學相控陣相連接;電源模塊與其分別連接。

其中，數模轉換單元由基準電壓芯片REF5010、運算放大器以及數模轉換芯片AD544構成。串口通信單元采用MAX3232作為驅動芯片，與串口接口相連。電源模塊采用12V穩壓電源與手動控制單元連接；通過SPX1117-5與數模轉換芯片連接；通過SPXlll7-2.5與SPXlll7-3.3給CPLD核心控制單元連接；通過MAX660與運算放大器相連。CPLD核心控制單元采用Altera的EPM1270型號。

本發明通過CPLD對數模轉換模塊進行控制，將數字信號轉換成對應的模擬電壓，控制光學相控陣掃描，CPLD與計算機的通信采用串口通信方式，利用串口通信對電控系統的系統誤差進行快速校準。存儲單元存儲已校準的電壓數據，用以自動或者手動掃描的電壓數據的快速讀取。控制鍵盤對CPLD進行手動控制，選擇自動掃描或者手動掃描，在自動掃描時可選擇掃描速度。數模轉換單元接受CPLD發送的數字控制信號和數字電壓信號，輸出對應模擬電壓。

手動控制系統采用12V穩壓電源供電，額定電流為1A，電路中使用SPXlll7-5芯片將12V電平轉換成5V電平，為數模轉換芯片供電，使用SPXlll7-2．5與SPXlll7-3．3分別將5V電平轉換為2．5V和3．3V電平，用以CPLD供電。在數模轉化模塊上則使用MAX660可將5V電平轉換成一5V電平，用來給數模轉換部分的運算放大器供電。