激光测距机接收放大器带宽的实验选择
激光测距机接收放大器带宽的实验选择
作者:张硕卫 庞文欣
自激光问世以来, 激光测距仪机发展极为迅速。 我国也已有儿种定型产品。 但激光测距机 接收放大器的频率特性与激光脉冲之间的参数匹配关系, 何为最佳 我们人为尚有研究的必要。 经验表明, 在其它条件完全相同的情况下(包括有相同的错报几率和漏报几率), 仅是 放大器不同, 测距能力可有成倍的差别, 这里就有个放大器对能缰的传递问堕。 也就是说, 接收放大器要有合适的频带宽度, 以使激光脉冲能量绝大部份传递到放大器输出端, 而又不 能因频带过宽而使噪声增大。 我们做了不同频率特性的放大器, 在同 一 台激光测距机上进行 了测距实验, 探索了接收放大器带宽与激光脉冲参数的匹配关系.
二、 接收放大器频率响应特性与激光脉冲
如果放大器频带宽度足够宽,则能量无损失地传递到放大器输出端。但是,放大器的频 带过分加宽,系统的噪声迅速增大,反而会降低系统的信噪比。所以频带无须很宽。
三、 实 验部份
为了找出放大器的带宽与脉冲参数的最佳匹配关系, 我们装调了十个不同频率响应特性一的放大器, 放大器后接有整形单稳, 其灵敏度统 调整到噪声推动单稳有大致相同的儿率。而后在其他各种条件相同的情况下, 做测距实验, 然后对放大器以测距能力的好坏排队。 实验中, 我们首先拍照了激光脉冲经光电元件直接输出的波形。 我们用的光电元件是硅光电二极管, 负载电阻330欧, 工作电压90伏。 实验指出, 在这 使用条件下, 硅光电二极管输出 波形与光电倍增管820欧负载及强流光电管输出波形基本相同。 我们测出激光脉冲半宽度约 为40毫微秒。 示波器用的是SS-212型200兆赫示波器。 考虑到回波形状与目标表面特征有 关, 我们也拍照了不同目标的回波波形。 拍照回波 时, 是用光电倍增管作探测器, 负载电阻820欧。
我们选的目标是:山坡塌方-目标表面与投射光束近于垂直,回波脉冲半宽度约为50毫微秒;山腰-目标表面与透射光束有一定斜度,回波脉冲半宽约为70毫微秒;山头-目标表面与投射光束斜度较大,回波脉冲半宽约为80毫微秒。测距时,保持相同条件不变,用这十个放大器分别对同一目标测距,改变接收口径,使刚能测回。这样,接收口径大小就反映了放大器测距能力的好坏。为消除能见度变化的影响,十个放大器以不同先后秩序,对同一目标测距,结果重复性好者,表明数据可靠,否则数据作废。用这种方法共测了四个不同的目标(同一目标是同一天做的实验,能见度相同;不同目标,不是同一天做的实验,能见度不同。)依测距能力由好到差排队。
四、分析和结论
1 .10号放大器对几种不同目标测距能力都是最好的。在这10个放大器中,它的带宽是15兆赫,是其中最宽的,且低频起始点也低。
2 . 2号放大器, 对几种不同目标的测距能力都是最差的。 它的带宽M= 6兆赫, 低频起始点f1 = 1兆赫。 与3号(M= 3,4兆赫, f 1 = 0.l兆赫)和6号(i:\f= 4兆赫, f 1 = 0. 5 兆 赫)放大器作一对比, 便可以认为, 2号放大器的低频起始点高, 影响了它的测距能力。 从脉冲能量的频谱分布曲线可以看出, 能景集中在低频部分。 如果放大器低频响应差, 对脉冲 能量传递损失大, 测距能力也差。
3.测距能力居中的那些放大器, 它们测距能力的差别不明显, 表现出的差别, 也与统 一调门限不可能做到严格一致有关。
4. 结论:
a.激光测距接收用放大器频带宽度, 应以原始激光波形为依据, 其能量传递应大千90%。
b.低频起始点应低一些为好, 因为脉冲能藉集中在低频部分, 但要避开1/f噪声。
c.频率特性曲线在频宽内应尽可能做到平一些为好。
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