[發明專利]一種基于FPGA的高精度多路激光脈寬測量裝置及方法

有效

• 申請號: 202011166271.6
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112284529B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 張瑞;王志斌;石金;李孟委
• 申請（專利權）人: 中北大學南通智能光機電研究院
• 主分類號: G01J1/42
• 分類號: G01J1/42;G01J11/00
• 代理公司: 太原榮信德知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14119
• 代理人: 楊凱;連慧敏

本發明屬于激光脈寬測量技術領域，具體涉及一種基于FPGA的高精度多路激光脈寬測量裝置及方法，所述光電轉換模塊通過導線與放大電路連接，所述放大電路連接有微分電路，所述微分電路連接在FPGA?TDC模塊上，所述直流穩壓供電分別與光電轉換模塊、放大電路、微分電路、FPGA?TDC模塊連接。本發明只采用6個濾光片加高速光電探測器組成脈寬探測裝置來避免虛警、漏警引起的誤判；本發明采用FPGA模塊來實現高精度時間數字轉換來實現激光脈寬的測量，并且可以使測量精度達到皮秒級別；本發明采用FPGA模塊來同時控制6路高速光電探測器探測激光脈寬來降低激光測試系統的誤測率，提高系統的可靠性。本發明用于對激光脈寬測量。

技術領域

本發明屬于激光脈寬測量技術領域，具體涉及一種基于FPGA的高精度多路激光脈寬測量裝置及方法。

背景技術

隨著反衛星武器的發展，尤其是激光武器的發展，為提高衛星的生存率，各國對激光威脅的探測和告警工作極為關注，以美俄為首的軍事強國都在積極發展衛星技術的同時發展反衛星武器，并均已進行了大量激光反衛星的實驗和實戰。為了保護衛星，非常有必要開展星載激光告警技術研究。激光告警技術是光電對抗的重要組成，來襲激光的脈寬信息的快速精確獲取是激光告警技術研究的核心內容，只有準確獲取來襲激光的脈寬，才能為我方是否采取防衛或反擊措施提供依據；只有準確獲取了來襲激光的能量信息，判斷出威脅源的位置，才能為我方采取有效措施，干擾或者摧毀對方目標提供保障。

根據報道，目前星載激光告警探測系統中，比較有效的方式是采用單通道探測的告警方法，也就是通過一個通道探測的整個波段的脈沖激光信號，進而通過時間數字轉換來計算出激光脈寬。但是該方法探測波段有限、存在虛警、漏警等問題，不適合寬波段測量。

發明內容

針對上述傳統星載激光告警探測系統存在探測波段有限、存在虛警、漏警的技術問題，本發明提供了一種結構緊湊、波段寬、虛警率低、漏警率低的基于FPGA的高精度多路激光脈寬測量裝置及方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種基于FPGA的高精度多路激光脈寬測量裝置，包括光電轉換模塊、放大電路、微分電路、FPGA-TDC模塊、直流穩壓供電，所述光電轉換模塊與放大電路連接，所述放大電路連接有微分電路，所述微分電路連接在FPGA-TDC模塊上，所述直流穩壓供電分別與光電轉換模塊、放大電路、微分電路、FPGA-TDC模塊連接。

所述光電轉換模塊采用高速光電探測器陣列，所述高速光電探測器陣列包括六個高速光電探測器，所述高速光電探測器前均設置有帶通濾光片，所述帶通濾光片的帶寬為200nm，所述帶通濾光片的光譜范圍為400-1600nm。

所述微分電路分別連接有同相器、反相器，所述同相器、反相器均連接在FPGA-TDC模塊上。

所述FPGA-TDC模塊包括FPGA模塊、細時間測量模塊、粗時間測量模塊，所述細時間測量模塊有兩個，兩個細時間測量模塊和粗時間測量模塊均設置在FPGA模塊內，兩個細時間測量模塊和粗時間測量模塊均通過FPGA模塊編程實現。

所述細時間測量模塊包括延時單元、D觸發器，所述延時單元采用級聯的方式構造進位鏈，所述延時單元依次與D觸發器連接，所述延時單元采用加法器。

一種基于FPGA的高精度多路激光脈寬測量方法，包括下列步驟：

S1、通過光電轉換模塊將來襲脈沖激光信號轉換為電信號；

S2、通過放大電路對電信號放大濾波并輸出脈沖信號，脈沖信號經過微分電路將在上升沿和下降沿轉換成兩個尖峰脈沖，在上升沿轉換成正脈沖信號，在下降沿轉換成負脈沖信號，在微分電路后分別接入同向器和反相器，同相器和反相器分別輸出Start信號和Stop信號；