[發明專利]一種基于聲光掃描的自適應同步積分光接收機

有效

• 申請號: 201410647029.9
• 申請日: 2014-11-14
• 公開（公告）號: CN104316173A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 吳冉;張澤紅;陳永峰;廖婷
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十六研究所
• 主分類號: G01J1/42
• 分類號: G01J1/42
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 李海華

技術領域

本發明涉及微弱光信號探測技術的改進，具體指一種采用聲光掃描技術實現信號自適應同步積分的光接收機，屬于光電技術領域。

?

背景技術

以光波作為信息和能量載體實現傳感、傳輸、探測等功能的光電系統，在通信、雷達、精導、導航、觀瞄、測量等領域獲得廣泛應用。應用于這些場合的光電系統具體構成形式盡管各不相同，但都具有光發射機、光學信道和光接收機這一基本構型。光接收機的任務是收集入射的光場并以最小的附加噪聲及失真，恢復出光載波所攜帶的信息。光電探測器在完成光電轉換的過程中，對信號光和背景噪聲光是無法區分的，因此光接收機僅靠光電探測器檢測淹沒在噪聲中的弱信號是無能為力的，還必須運用相關檢測方法抑制噪聲改善系統的輸出信噪比，實現信噪比最大化的接收系統。在光接收機的光電轉換環節中，利用噪聲和信號特性的區別，采取一定的措施和處理方法可以實現噪聲的壓縮，從而實現信噪比最大的目的。當已知被測信號為周期信號并知曉其產生時刻，就可以利用其時間相關性，通過取樣積分技術將深埋在噪聲中的信號提取、恢復和記錄下來。把每個信號周期分成若干個時間間隔（間隔的大小取決于恢復信號所要求的精度），然后對這些時間間隔的信號進行取樣，并將各周期中處于相同位置的取樣進行積分。利用各個周期內采樣平均信號的總體反映待測信號的真實波形。其信噪比改善SNIR與信號積累次數N_S有關，即???????????????????????????????????????????????。對于非周期的慢變信號，也可用調制或斬波的方式人為賦予其一定的周期性，再利用上述方法進行檢測。

傳統光接收機的掃描取樣積分系統是將光信號轉化成電信號后利用電路模塊產生取樣門脈沖，使每個周期內電信號的取樣位置從前向后逐次移動，控制信號積分僅在取樣時間內進行，其余時間積分結果處于保持狀態。這種方式在每個信號周期中只取樣和積分一次，對被測信號的利用率很低，需要經過很多信號周期才能得到測量結果。為了提高對被測信號的利用率也可采用多點式取樣積分技術，其包括多個電子開關和積分電容，相當于多個單點取樣積分技術的組合，但這種系統不僅復雜，取樣點數也有限制（一般為50～100點）。為達到最佳檢測效果，傳統取樣積分系統參數的設置和調整比較復雜而且輸出信號的頻率變得極低（周期變為幾秒、幾分，甚至長達幾小時），只能用X-Y記錄儀和長余輝慢掃描示波器觀測。X-Y記錄儀體積大，也不經濟；長余輝慢掃描示波器對周期超過余輝時間的信號顯示也無能為力。

?

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的是提供一種參數設置調整方便靈活、信噪比顯著改善、信號輸出保真度高的基于聲光掃描的自適應同步積分光接收機。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種基于聲光掃描的自適應同步積分光接收機，包括順序設置在同一光軸上建立光路系統的聚光整形系統、聲光偏轉器、聚焦系統和線陣光電探測器，線陣光電探測器的光敏面設置在聚焦系統的焦平面上；被測光信號通過聚光整形系統進入該光路系統。該光路系統用于將接收的信號光進行程控周期性線偏轉掃描并聚焦，由線陣光電探測器的光敏像元對掃描軌跡上的光強按位進行光電轉換并積分，達到積累次數后再依次對全幀像元數據串行輸出。

本光接收機還包括一觸發電路，觸發電路用于接收與被測信號同頻的參考信號并根據參考信號產生與被測光信號同步的觸發脈沖；觸發電路通過掃描驅動信號源接聲光偏轉器，該同步脈沖控制掃描驅動信號源定時輸出與被測信號周期一致的掃頻信號驅動聲光偏轉器，通過掃頻信號的頻率變化幅度和快慢控制聲光偏轉器輸出光束的偏轉角度和速度，從而實現對信號光掃描位置和掃描周期的控制；

觸發電路同時還通過時序控制電路接線陣光電探測器，觸發電路產生的同步脈沖輸出到時序控制電路，使時序控制電路產生同步的時序信號驅動線陣光電探測器工作，使掃描光點在線陣光電探測器的像元陣列上按序完成光電轉換、積分和數據輸出。該輸出信號具有被測信號的時間和幅度信息，可實現對被測信號的提取、恢復和記錄。

所述線陣光電探測器的輸出接數據處理模塊，由數據處理模塊對線陣光電探測器輸出的電信號進行分析、處理和顯示。當光電探測器的讀出幀速與被測信號頻率匹配時，其輸出全幀像元信號的時間可以完全等同于被測信號周期，只是信號幅度值變為多次累加積分值。只做簡單測試時，可直接在線陣光電探測器的輸出端接示波器，用示波器觀測被測信號時域波形。