[實用新型]一種基于可變OSK射頻調制的增益程控聲光光譜探測系統

有效

• 申請號: 201520736441.8
• 申請日: 2015-09-22
• 公開（公告）號: CN205037969U
• 公開（公告）日: 2016-02-17
• 發明（設計）人: 李飛飛;何志平;李春來;徐睿;陳凱;陳爽;王建宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G01J3/02
• 分類號: G01J3/02;G01J3/433
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 郭英

1.一種基于可變OSK射頻調制的增益程控聲光光譜探測系統，包括前置光學(1)、探測器及前放組(2)、模擬光譜信號處理及采集(3)、射頻驅動生成(4)、FPGA主控(5)和上位機(6)，其特征在于：

所述的前置光學(1)包括成像鏡(101)、視場光闌(102)、準直鏡(103)、第一分光鏡(104)、第N分光鏡(105)和反射鏡(106)；目標光經成像鏡(101)成像于視場光闌(102)，隔離雜散光，然后經準直鏡(103)準直為平行光入射第一分光鏡(104)，其透射光可經多個分光鏡繼續分光，最后一個分光鏡即第N分光鏡(105)的透射光入射反射鏡(106)；N+1為探測譜段數目；

所述的探測器及前放組(2)包括第一AOTF晶體(201)、第一會聚鏡(202)、第一譜段探測器(203)、第一互阻抗放大器(204)，第NAOTF晶體(205)，第N會聚鏡(206)、第N譜段探測器(207)、第N互阻抗放大器(208)，第N+1AOTF晶體(209)、第N+1會聚鏡(210)、第N+1譜段探測器(211)和第N+1互阻抗放大器(212)；第一分光鏡(104)的反射光經第一AOTF晶體(201)分光得到準單色光，經第一會聚鏡(202)聚焦于第一譜段探測器(203)光敏面，所得光電流通過第一互阻抗放大器(204)轉換為第一路電壓信號；第N分光鏡(105)的反射光經第NAOTF晶體(205)分光得到準單色光，經第N會聚鏡(206)聚焦于第N譜段探測器(207)光敏面，所得光電流通過第N互阻抗放大器(208)轉換為第N路電壓信號；反射鏡(106)的反射光經第N+1AOTF晶體(209)分光得到準單色光，經第N+1會聚鏡(210)聚焦于第N+1譜段探測器(211)光敏面，所得光電流通過第N+1互阻抗放大器(212)轉換為第N+1電壓信號；

所述的模擬光譜信號處理及采集(3)包括第一模擬通道選擇器(301)、程控增益放大器(302)、窄帶濾波器(303)、壓控增益放大器(304)、同相1倍放大器(305)、反相1倍放大器(306)、第二模擬通道選擇器(307)、低通濾波器(308)、模數轉換器(309)、第一電壓基準源(310)、第二電壓基準源(313)、數模轉換器(312)和射極跟隨器(311)；探測器及前放組(2)所輸出的N+1路電壓信號作為系統待測模擬光譜信號，同時接入第一模擬通道選擇器(301)，其輸出信號先經程控增益放大器(302)進行增益粗調，再通過窄帶濾波器(303)濾除帶外噪聲和干擾頻率，然后利用壓控增益放大器(304)進行增益細調，由第一基準源(310)為壓控增益放大器(304)提供固定的負向增益控制電壓V_GENG，數模轉換器(312)的輸出經射級跟隨器(311)隔離后為壓控增益放大器(304)提供可變的正向增益控制電壓V_GPOS，第二基準源(313)為數模轉換器(312)提供基準電壓；然后，壓控增益放大器(304)的輸出同時接入同相1倍放大器(305)和反相1倍放大器(306)，將兩路輸出同時引入第二模擬通道選擇器(307)，繼而實現待測信號和模擬通道選擇器(307)選通控制信號的互相關鎖相，鎖相輸出經低通濾波器(308)提取直流成分，再由模數轉換器(309)進行A/D采樣；

所述的射頻驅動生成(4)包括DDS合成器(401)、射頻功率放大器(402)和射頻繼電器(403)；由FPGA主控(5)控制DDS合成器(401)合成所需的射頻信號，并利用DDS芯片的OSK功能對其合成的射頻驅動信號直接進行數控OSK調制，再經射頻功率放大器(402)調整射頻信號功率，然后輸入射頻繼電器(403)，其輸出分別接至各AOTF晶體的驅動注入端；

FPGA主控(5)控制射頻繼電器(403)切換射頻輸出通道驅動各個AOTF，并控制第一模擬通道選擇器(301)選通相匹配的探測器及前放輸出；FPGA主控(5)配置DDS芯片的信號合成和OSK調制，實現單光譜信號的電調制，并將該OSK調制信號適當數字移相，補償待測光譜信號在電子學系統中產生的附加相移，作為第二模擬通道選擇器(307)的選通控制信號；最終采樣結果經FPGA主控(5)處理后，傳輸至上位機(6)進行顯示。