[發明專利]一種光電探測系統自動增益的控制電路及控制方法

有效

• 申請號: 202110025016.8
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112688649B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 張麗燕;劉科;劉曉楠;張燚
• 申請（專利權）人: 北京軒宇空間科技有限公司
• 主分類號: H03G3/20
• 分類號: H03G3/20
• 代理公司: 成都誠中致達專利代理有限公司 51280
• 代理人: 曹宇杰

本發明提供一種光電探測系統自動增益的控制電路及控制方法，控制電路包括：依次連接的四象限探測器、前置放大單元、可變增益放大單元、運放信號調理單元，與運放信號調理單元連接的閾值比較電路單元、峰值保持電路單元，與峰值保持電路單元連接的A/D采樣電路單元，以及與A/D采樣電路單元、峰值保持電路單元、閾值比較電路單元分別連接的控制單元。可以根據四象限探測器探測到的激光能量大小，由控制單元實時調節可變增益控制信號Vsubgt;CG/subgt;的大小，從而調節可變增益放大單元的增益Gsubgt;1/subgt;，使得可變增益放大單元的輸出信號在一個合理的區間范圍之內，實現了系統的非飽和接收，從而實現了光電探測系統的寬范圍動態探測。

技術領域

本發明涉及電子技術領域，尤其與一種光電探測系統自動增益的控制電路及控制方法有關。

背景技術

目前，在激光探測系統中，通常采用四象限探測器作為激光跟蹤的探測單元，由激光光源照射目標，目標的發射回波經光學系統投射到四象限探測器的光敏面上，四象限探測器將含有角度信息的光信號轉換為電流信號。

常用的光電探測器包括PIN四象限探測器和APD四象限探測器。然而，隨著目標距離由遠及近，PIN或APD四象限光電探測器探測到的激光信號強度均由弱變強，接收到的能量由小變大。當四象限探測器接收到的能量小時，探測器前置放大單元輸出的四路電壓幅度過低，信號的信噪比受噪聲影響較大；當四象限探測器接收到的能量大時，探測器前置放大單元輸出的四路電壓幅度過高，則輸出信號可能存在著飽和現象。因此，在實際使用過程中，對光電探測系統增益的實時調節和控制，顯得至關重要。現有技術中通過調整探測器偏壓來實現增益控制的技術，僅能適用于探測器偏壓不固定，需要隨溫度變化進行實時調整補償的情況，如APD探測器；而對于PIN探測器，若是調節探測器偏壓，一般僅能獲得比較小的動態范圍，并不能達到理想的增益控制效果。

發明內容

針對上述現狀，本發明提供一種光電探測系統自動增益的控制電路及控制方法，可以根據四象限探測器探測到的激光能量大小，由控制單元實時調節可變增益控制信號V_CG的大小，從而調節可變增益放大單元的增益G₁，使得可變增益放大單元的輸出信號在一個合理的區間范圍之內，實現了系統的非飽和接收，從而實現了光電探測系統的寬范圍動態探測。

為了實現本發明的目的，擬采用以下方案：

一種光電探測系統自動增益的控制電路，包括：依次連接的四象限探測器、前置放大單元、可變增益放大單元、運放信號調理單元，與運放信號調理單元連接的閾值比較電路單元、峰值保持電路單元，與峰值保持電路單元連接的A/D采樣電路單元，以及與A/D采樣電路單元、峰值保持電路單元、閾值比較電路單元分別連接的控制單元；

四象限探測器和前置放大單元，用于光信號轉換為電壓信號V_0X（X=1,2,3,4），之后輸入至可變增益放大單元；

可變增益放大單元，用于根據控制單元產生的增益控制信號V_CG對輸入的電壓信號V_0X（X=1,2,3,4），進行放大或縮小后，得到電壓信號V_1X（X=1,2,3,4）作為運放信號調理單元的輸入；

運放信號調理單元，用于對電壓信號V_1X（X=1,2,3,4）進行幅值調理后得到電壓信號V_2X（X=1,2,3,4）分別輸入至閾值比較電路單元、峰值保持電路單元；

閾值比較電路單元，用于將電壓信號V_2X（X=1,2,3,4）之和與控制單元提供的閾值信號TH進行比較，并根據比較結果向控制單元返回比較信號CMP；