光波導(dǎo)相控陣激光雷達(dá)接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn).pdf

1、光波導(dǎo)光學(xué)相控陣技術(shù)具有掃描角度大、掃描速度快、驅(qū)動(dòng)電壓低、體積小等優(yōu)點(diǎn)，在激光雷達(dá)、醫(yī)學(xué)成像及激光加工等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景,是光學(xué)相控陣技術(shù)發(fā)展的重要方向。激光雷達(dá)結(jié)合了現(xiàn)代激光技術(shù)和雷達(dá)技術(shù)的優(yōu)勢，具有極高的頻域、空域和時(shí)域分辨率，在目標(biāo)探測、跟蹤、成像與識別等方面得到了廣泛應(yīng)用。將光波導(dǎo)相控陣光束掃描技術(shù)應(yīng)用于激光雷達(dá)，設(shè)計(jì)、研制光波導(dǎo)相控陣激光雷達(dá)系統(tǒng)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，對于光波導(dǎo)相控陣技術(shù)的應(yīng)用推廣、提升激光雷達(dá)系統(tǒng)性能等方面

2、具有重要的意義和研究價(jià)值。
　　針對光波導(dǎo)相控陣光束掃描的技術(shù)特點(diǎn)，基于線陣 APD探測器，設(shè)計(jì)了大視場、凝視型的雷達(dá)接收與光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，并采用微透鏡陣列(MLA)提高探測器的填充因子，以提高回波信號能量利用率、實(shí)現(xiàn)視場的覆蓋率。首先給出了總體方案，設(shè)計(jì)確定了系統(tǒng)各部分的具體參數(shù)。基于最大信噪比原則設(shè)計(jì)了最佳接收處理系統(tǒng)，分析研究了APD探測器的工作點(diǎn)及接收系統(tǒng)帶寬的優(yōu)化；在對實(shí)現(xiàn)的光電接收系統(tǒng)視場、響應(yīng)度、噪聲特性實(shí)際測試的基礎(chǔ)

3、上，對系統(tǒng)的接收信噪比、探測概率等性能進(jìn)行了分析計(jì)算。
　　在光束掃描系統(tǒng)及接收光電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了光波導(dǎo)相控陣激光雷達(dá)目標(biāo)探測原理系統(tǒng)，分析討論了目標(biāo)測距與測角方法；并利用研制的信號檢測處理電路和上位機(jī)控制軟件，搭建了激光雷達(dá)原理驗(yàn)證系統(tǒng)，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)開展了目標(biāo)探測原理實(shí)驗(yàn)，對時(shí)間延遲、時(shí)空同步、目標(biāo)探測定位等系統(tǒng)功能和性能進(jìn)行了測試與分析。
　　研究結(jié)果表明，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的接收光電系統(tǒng)具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點(diǎn)，工作性