留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

星载激光测距仪APD最佳雪崩增益控制技术研究

李旭,  彭欢,  王春辉

downloadPDF
文章导航 > 红外与激光工程  > 2016 >  45(5): 520001-0520001(5)
李旭, 彭欢, 王春辉. 星载激光测距仪APD最佳雪崩增益控制技术研究[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(5): 520001-0520001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0520001
引用本文: 李旭, 彭欢, 王春辉. 星载激光测距仪APD最佳雪崩增益控制技术研究[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(5): 520001-0520001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0520001
shu
Li Xu, Peng Huan, Wang Chunhui. APD optimal gain control investigation for spaceborne laser range finder[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(5): 520001-0520001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0520001
Citation: Li Xu, Peng Huan, Wang Chunhui. APD optimal gain control investigation for spaceborne laser range finder[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(5): 520001-0520001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0520001
shu

星载激光测距仪APD最佳雪崩增益控制技术研究

doi: 10.3788/IRLA201645.0520001
  • 1.

    北京空间机电研究所,北京 100094

基金项目: 

中国空间技术研究院CAST基金

详细信息
    作者简介:

    李旭(1979-),男,工程师,硕士,主要从事激光总体技术相关方面的研究。Email:10557314@qq.com

    通讯作者: 彭欢(1987-),男,工程师,硕士,主要从光电检测相关方面的研究。Email:penghuan622@163.com

  • 中图分类号: TP212.1

APD optimal gain control investigation for spaceborne laser range finder

  • 1.

    Beijing Institute of Space Mechanics & Electricity,Beijing 100094,China

  • 摘要: 针对激光测距仪星载应用环境的特殊性,研究了星载激光测距仪APD最佳增益控制技术。通过引入星载激光测距仪APD电流信噪比模型,分析了影响星载激光测距仪APD信噪比的关键因素。针对某星载激光测距仪的具体应用,展开了APD最佳增益控制技术研究,设计了温度增益反馈控制电路,并推导建立了温度增益数字反馈控制算法,实验验证了控制电路及算法的正确性和良好的温度适应性。实验结果表明,该控制电路和算法能够使得APD在-25~60℃温度范围下保持恒定增益,适用于星载激光测距仪APD最佳增益控制。
    Abstract: Based on space applications, avalanche photodiode (APD) optimal gain control was investigated in terms of space borne laser range finder. By introducing current SNR(signal to noise ratio) model, the key factors were analyzed which mainly affects SNR of APD in space borne laser range finder. According to special application of space borne laser range finder, optimal gain control of APD was studied. Temperature feedback control circuit for APD optimal gain was designed, temperature digital feedback control algorithm for APD optimal gain was deduced, and the validity and temperature adaptability of the control circuit and the algorithm were demonstrated. It is shown from the experiment that, because of the designed control circuit and algorithm, the gain factor of APD maintains is constant in the temperature range from -25℃ to 60℃, which meets the requirement for space borne applications.
  • [1] Lv Hua, Wang Ri. Application of constant false alarm rate of APD in laser imaging system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2002, 31(1): 44-47. (in Chinese)吕华, 王日. 雪崩光电二极管恒虚警率控制在激光成像系统中的应用[J]. 红外与激光工程, 2002, 31(1): 44-47.
    [2] He Junfeng, Liu Wenqing, Zhang Yujun, et al. Temperature compensation circuit design of laser diode ceilomerer's APD Receiver[J]. Applied Laser, 2011, 31(3): 254-257. (in Chinese)何俊峰, 刘文清, 张玉钧, 等. 半导体激光云高仪接收APD温度补偿电路设计和应用[J]. 应用激光, 2011, 31(3): 254-257.
    [3] Frederic Laforce. Low noise optical receiver using Si APD[C]//SPIE, 2009, 7212: 721210.
    [4] Zhao Xi, Di Jiajun. One kind applies to DC/DC that the APD opposite direction bias voltage controls shift circuital realization[J]. Journal of Jilin Teachers Institute of Engineering and Technology, 2008, 24(1): 67-68. (in Chinese)赵希, 狄甲军. 一种高性能APD反向偏压控制电路的实现[J]. 吉林工程技术师范学院学报, 2008, 24(1): 67-68.
    [5] Huang Genghua, Ouyang Junhua, Shu Rong, et al. Influence of background radiant power on the signal-to-noise ratio of space-borne laser altimeter[J]. Infrared Millim Waves, 2009, 28(1): 58-61. (in Chinese)黄庚华, 欧阳俊华, 舒嵘, 等. 背景辐射功率对星载激光高度计信噪比的影响研究[J]. 红外与毫米波学报, 2009, 28(1): 58-61.
    [6] Ouyang Junhua, Huang Genghua, Cheng Pengfei, et al. Study of constant false alarm rate controlling technique based on FPGA in lidar[J]. Infrared Millim Waves, 2009, 28(1):50-53. (in Chinese)欧阳俊华, 黄庚华, 程鹏飞, 等. 基于FPGA的激光雷达恒虚警率控制技术研究[J]. 红外与毫米波学报, 2009, 28(1):50-53.
    [7] Zhu Jin, Sun Shijun. Simulation Analysis of spaceborne Laser Altimeter Echo Signal[J]. Spacecraft Recovery Remote Sensing, 2013, 34(1): 67-78. (in Chinese)朱近, 孙世军. 星载激光测距仪回波信号仿真分析[J]. 航天返回与遥感, 2013, 34(1): 67-78.
    [8] Wu Nan, Sun Shijun, Li Xu. Space-borne laser full-waveform ranging technology[J]. Spacecraft Recovery Remote Sensing, 2014, 35(3): 68-75. (in Chinese)吴南, 孙世军, 李旭. 星载激光测距仪全波形测距技术[J]. 航天返回与遥感, 2014, 35(3): 68-75.
    [9] Rong TaiPing Miao lin. Temperature compensation of APD optimal bias by MAX6605[J]. Huazhong Univ of Sci Tech(Nature Science Edition), 2004, 32(4): 16-18. (in Chinese)容太平, 苗林. 采用MAX6605实现APD最佳偏压温度补偿[J]. 华中科技大学学报(自然科学版), 2004, 32(4): 16-18.
    [10] Wang Dong, Zhang Fan, Huang Guangming, et al. The design of the circuit for APD bias control base on FPGA[J]. Nuclear Electronics Detection Technology, 2008, 28(6): 1219-1222. (in Chinese)王东, 张凡, 黄光明, 等. 基于FPGA的光电倍增管APD偏压控制电路设计[J]. 核电子学与探测技术, 2008, 28(6): 1219-1222.
    [11] Feng Ying, Zhang He, Zhang Xiangjin, et al. Real time compensation of laser detection system APD[J]. Journal of Nanjing University of Science and Technology(Natural Science), 2010, 34(6): 787-791. (in Chinese)冯颖, 张合, 张祥金, 等. 激光探测系统雪崩管实时补偿研究[J]. 南京理工大学学报(自然科学版), 2010, 34(6): 787-791.
    [12] Song Jianhua. Digital control bias circuit of APD with temperature compensation[J]. Optics Optoelectronic Technology, 2013, 11(2): 12-15. (in Chinese)宋建华. 具有温度补偿的APD数控偏压电路[J]. 光学与光电技术, 2013, 11(2): 12-15.
  • [1] 廖晶晶, 祝连庆, 宋言明, 辛璟焘, 吕峥.  基于双金属结构的光纤光栅温度不敏感滤波器 . 红外与激光工程, 2023, 52(3): 20220505-1-20220505-8. doi: 10.3788/IRLA20220505
    [2] 张应旭, 陈虓, 李立华, 赵鹏, 赵俊, 班雪峰, 李红福, 龚晓丹, 孔金丞, 郭建华, 李雄军.  碲镉汞线性雪崩焦平面器件评价及其应用（特邀） . 红外与激光工程, 2023, 52(3): 20220698-1-20220698-12. doi: 10.3788/IRLA20220698
    [3] 赵慧洁, 张晓元, 贾国瑞, 邱显斐, 翟亮.  运动补偿下双通道星载高光谱成像仪图像配准 . 红外与激光工程, 2021, 50(3): 20211022-1-20211022-9. doi: 10.3788/IRLA20211022
    [4] 蔡李靖, 周凯来, 沈桂竹, 姚一杨, 邱兰馨, 字崇德, 曹汛.  红外热像仪高精度测温标定技术 . 红外与激光工程, 2021, 50(10): 20210043-1-20210043-8. doi: 10.3788/IRLA20210043
    [5] 韩天, 张雨霖, 缪存孝, 刘建丰, 薛帅.  VCSEL激光器抗干扰温度控制 . 红外与激光工程, 2020, 49(7): 20190461-1-20190461-10. doi: 10.3788/IRLA20190461
    [6] 赵庆川.  基于NDIR技术的超低功耗甲烷检测系统研究 . 红外与激光工程, 2020, 41(): 1-7. doi: 10.3788/IRLA20200140
    [7] 曹杰, 郝群, 张芳华, 徐辰宇, 程阳, 张佳利, 陶禹, 周栋, 张开宇.  APD三维成像激光雷达研究进展 . 红外与激光工程, 2020, 49(9): 20190549-1-20190549-10. doi: 10.3788/IRLA20190549
    [8] 白涛, 陈远金, 戴放, 徐春叶, 刘小淮, 吕江萍, 刘成玉, 李秋利, 沈吉.  大面阵InGaAs基线性APD单片激光雷达读出电路 . 红外与激光工程, 2020, 49(8): 20190529-1-20190529-6. doi: 10.3788/IRLA20190529
    [9] 丁春楠, 叶茂, 夏显召, 谢绍禹, 李尧, 赵毅强.  面向LiDAR应用的APD单片前端读出电路设计 . 红外与激光工程, 2019, 48(S1): 21-26. doi: 10.3788/IRLA201948.S106004
    [10] 王帅, 孙华燕, 赵延仲, 曾海瑞, 刘田间.  基于光学相控阵的提高APD阵列三维成像分辨率方法 . 红外与激光工程, 2019, 48(4): 406003-0406003(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0406003
    [11] 赵洪常, 汪之国.  热传递对异面腔四频差动激光陀螺温度漂移补偿的影响 . 红外与激光工程, 2019, 48(9): 905005-0905005(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0905005
    [12] 谢绍禹, 赵毅强, 王永乐, 吕华, 贾晓东.  基于盖革APD阵列的微扫描激光成像技术 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1206010-1206010(5). doi: 10.3788/IRLA201847.1206010
    [13] 刘畅, 王双, 梁应剑, 江俊峰, 梅运桥, 刘琨, 齐晓光, 李鑫, 李元耀, 刘铁根.  光纤法珀压力传感系统设计与风洞初步实验 . 红外与激光工程, 2018, 47(7): 722002-0722002(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0722002
    [14] 薛莉, 翟东升, 李祝莲, 李语强, 熊耀恒, 李明.  激光测距中APD阵列探测信噪比分析 . 红外与激光工程, 2017, 46(3): 306001-0306001(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0306001
    [15] 陈晨, 秦佳男, 张雪, 林君, 王言章.  用于SERF原子磁力仪的DFB激光器温度控制系统 . 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1205004-1205004(7). doi: 10.3788/IRLA201645.1205004
    [16] 穆生博, 宋俊儒, 李洋, 焦文春.  星载激光测距仪扩束系统的高精度装调 . 红外与激光工程, 2016, 45(3): 306006-0306006(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0306006
    [17] 李建中, 彭其先, 李泽仁, 李剑, 王荣波.  弹载激光主动成像制导技术发展现状分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(4): 1117-1123.
    [18] 谭秋林, 杨明亮, 熊继军, 薛晨阳, 刘俊, 张文栋.  红外光学气体检测中的参数修正函数浓度计算与补偿方法 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1396-1400.
    [19] 于旭东, 徐瑜浓, 魏国, 龙兴武.  基于人工鱼群算法的机抖激光陀螺温度补偿 . 红外与激光工程, 2014, 43(1): 81-87.
    [20] 李宗轩, 金光, 张雷, 闫勇, 解鹏, 孔林.  空间光学遥感器大型分束棱镜支撑结构设计 . 红外与激光工程, 2012, 41(8): 2096-2101.
  • 加载中
WeChat 点击查看大图
计量
  • 文章访问数:  375
  • HTML全文浏览量:  49
  • PDF下载量:  223
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2015-09-10
  • 修回日期:  2015-10-13
  • 刊出日期:  2016-05-25

星载激光测距仪APD最佳雪崩增益控制技术研究

doi: 10.3788/IRLA201645.0520001
  • 1. 北京空间机电研究所,北京 100094
    • 作者简介:

    李旭(1979-),男,工程师,硕士,主要从事激光总体技术相关方面的研究。Email:10557314@qq.com

    通讯作者: 彭欢(1987-),男,工程师,硕士,主要从光电检测相关方面的研究。Email:penghuan622@163.com
  • 收稿日期: 2015-09-10
  • 修回日期: 2015-10-13
  • 刊出日期: 2016-05-25
基金项目:

中国空间技术研究院CAST基金

  • 中图分类号: TP212.1

摘要: 针对激光测距仪星载应用环境的特殊性,研究了星载激光测距仪APD最佳增益控制技术。通过引入星载激光测距仪APD电流信噪比模型,分析了影响星载激光测距仪APD信噪比的关键因素。针对某星载激光测距仪的具体应用,展开了APD最佳增益控制技术研究,设计了温度增益反馈控制电路,并推导建立了温度增益数字反馈控制算法,实验验证了控制电路及算法的正确性和良好的温度适应性。实验结果表明,该控制电路和算法能够使得APD在-25~60℃温度范围下保持恒定增益,适用于星载激光测距仪APD最佳增益控制。

English Abstract

    全文HTML

参考文献 (12)

目录

    /

    返回文章
    返回

    版权所有 © 2019 《红外与激光工程》编辑部｜ 地址: 天津市空港经济区中环西路58号｜ 邮政编码: 300308

    津ICP备19007885号-1

    本系统由 北京仁和汇智信息技术有限公司 开发    百度统计