一種提高連續波信號微光探測放大電路增益的裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術屬于工程測量技術領域，具體涉及一種提高連續波信號微光探測放大電路增益的裝置，目的是解決技術現有連續波信號微光探測技術中，放大電路有限的增益帶寬積難以實現高增益的問題。該裝置包括光電探測器APD、放大器AMP、本振信號源VLO、偏置電壓HV、限流電阻R1、負載電阻R2、端接電阻R3、跨阻R4、濾波電容C1、交流耦合電容C2和旁路電容C3。本方案將光電探測器APD本身作為混頻單元，將本振信號加到光電探測器的基準電壓端，通過本振信號調制光電探測器的偏置電壓來實現對APD探測器增益的調制。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于工程測量
，具體涉及一種提高連續波信號微光探測放大電路增益的裝置。
技術介紹
微光探測技術廣泛用于激光測距、激光雷達、長距離無線激光通信、激光敵我識別等領域。由于要提取出深埋于散彈噪聲和電路熱噪聲的微弱信號，獲得一定的信噪比滿足后續處理電路的要求，所以對探測放大電路噪聲、增益、工藝設計提出了較高要求。在連續波信號微光探測放大電路中，除光電探測器本身的限制因素外，限制放大電路增益的主要因素是放大器有限的增益帶寬積，即調制頻率越高，獲得的增益就越低。然而，在大多數的應用場合中，連續波信號都具有較高的調制頻率。因此，在高調制頻率的情況下，提高放大電路的增益是連續波信號微光探測中的關鍵技術，能夠提高連續波信號微光探測系統的探測能力。目前，尚沒有提高連續波信號微光探測放大電路增益的裝置的相關報道。
技術實現思路
本專利技術的目的是解決技術現有連續波信號微光探測技術中，放大電路有限的增益帶寬積難以實現高增益的問題，提供一種提高連續波信號微光探測放大電路增益的裝置。本專利技術是這樣實現的：一種提高連續波信號微光探測放大電路增益的裝置，包括光電探測器APD、放大器AMP、本振信號源VLO、偏置電壓HV、限流電阻R1、負載電阻R2、端接電阻R3、跨阻R4、濾波電容C1、交流耦合電容C2和旁路電容C3；其中，光電探測器APD的正極分別與交流耦合電容C2的一端和負載電阻R2的一端連接，光電探測器APD的負極分別與限流電阻R1的一端、濾波電容C1的一端、跨阻R4的一端和放大器AMP的同相輸入端連接；交流耦合電容C2的另一端與端接電阻R3的一端連接，端接電阻R3的另一端與本振信號源VLO的一端連接；本振信號源VLO的另一端接地；負載電阻R2的一端接地；限流電阻R1的另一端分別與旁路電容C3的一端、濾波電容C1的一端、偏置電壓HV的正極連接；濾波電容C1的另一端接地；偏置電壓HV的負極接地；旁路電容C3的另一端接地；跨阻R4的另一端與放大器AMP的輸出端連接。放大器AMP的反相輸入端接地。如上所述的放大器AMP為跨阻放大器。如上所述的限流電阻R1的阻值為100歐姆，負載電阻R2的阻值為50歐姆，端接電阻R3的阻值為100歐姆，跨阻R4的阻值為500歐姆、濾波電容C1的容量為0.01微法、交流耦合電容C2的容量為0.1微法，旁路電容C3的容量為0.1微法。本專利技術的有益效果是：本方案將光電探測器APD本身作為混頻單元，將本振信號加到光電探測器的基準電壓端，通過本振信號調制光電探測器的偏置電壓來實現對APD探測器增益的調制，當探測器接收到光信號時，在探測器內部進行光電轉換同時與調制后的增益因子M作用，輸出的光電流信號包含了入射光的調制信號、本振的調制信號以及它們的和頻與差頻信號，即實現了入射連續波微光信號與本振信號的混頻。然后，通過對輸出光電流進行低通濾波，濾出混頻信號中的高頻成分，得到兩路信號的差頻信號，即中頻信號。光電流信號由跨阻放大電路轉換為電壓信號，即完成了連續波微光信號的探測工作。這樣可以避開放大器有限的增益帶寬積的限制，大幅度的提高了放大器的有效增益。例如調制信號頻率為200MHz，本振調制信號頻率200.01MHZ，則混頻信號頻率為0.01MHz，放大器只需對0.01MHz的信號進行放大，與對200MHz信號進行放大相比，可獲得很高的增益。該裝置克服了傳統混頻方法噪聲大的缺點，同時可獲得很高的增益，提高了連續波信號微光探測系統的探測能力。附圖說明圖1是本專利技術的一種提高連續波信號微光探測放大電路增益的裝置的原理圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本專利技術的一種提高連續波信號微光探測放大電路增益的裝置進行介紹：如圖1所示，一種提高連續波信號微光探測放大電路增益的裝置，包括光電探測器APD、放大器AMP、本振信號源VLO、偏置電壓HV、限流電阻R1、負載電阻R2、端接電阻R3、跨阻R4、濾波電容C1、交流耦合電容C2和旁路電容C3。其中，光電探測器APD的正極分別與交流耦合電容C2的一端和負載電阻R2的一端連接，光電探測器APD的負極分別與限流電阻R1的一端、濾波電容C1的一端、跨阻R4的一端和放大器AMP的同相輸入端連接。交流耦合電容C2的另一端與端接電阻R3的一端連接，端接電阻R3的另一端與本振信號源VLO的一端連接。本振信號源VLO的另一端接地。負載電阻R2的一端接地。限流電阻R1的另一端分別與旁路電容C3的一端、濾波電容C1的一端、偏置電壓HV的正極連接。濾波電容C1的另一端接地。偏置電壓HV的負極接地。旁路電容C3的另一端接地。跨阻R4的另一端與放大器AMP的輸出端連接。放大器AMP的反相輸入端接地。在本實施例中，光電探測器APD的增益M與偏置電壓VAPD有如下關系：IAPD=MIph=11-(VAPDBV)nIph]]>其中Iph＝SλPopt為初始光電流；VAPD為偏置電壓；BV為擊穿電壓，n為系數。本電路通過本振信號VLO調制光電探測器APD的偏置電壓VAPD來實現對光電探測器APD增益的調制，Iph為由連續波微光信號經光電效應產生的光電流，其中包含了連續波信號的調制信息。可知光電探測器APD可作為連續波微光信號與本振信號的混頻器。當初始光電流Iph很小時(Iph～50nA)，其本振信號VLO的信號幅值υLOpeak與混頻效率ηmixer的關系為：ηmixer=υLOpeak2(BV-VAPD>)]]>光電探測器APD電流信號中包含豐富的頻率信息，如連續波微光信號頻率、本振信號頻率及它們的和頻與差頻，其中差頻信號為中頻信號。通過由R1C1組成的低通濾波電路濾除高頻成分，保留連續波微光信號與本振信號的差頻成分，濾波電路的截止頻率滿足fc≈10fIFmax。放大器AMP為跨阻放大器，其帶寬BW≈10fIFmax，將光電探測器APD輸出的光電流IAPD轉換為電壓信號VIF，它們的關系為：VIF＝R4×IAPDIAPD光電探測器APD的電流信號，電阻R1用于防止光強大時產生過大的光電流保護光電探測器APD。為適應高頻調制信號，負載電阻R2的阻值取1-100歐姆，如1歐姆、50歐姆或100歐姆。光電探測器APD、放大器AMP、本振信號源VLO和偏置電壓HV均為通用產品。在本實施例中，限流電阻R1的阻值為100歐姆，負載電阻R2的阻值為50歐姆，端接電阻R3的阻值為100歐姆，跨阻R4的阻值為500歐姆、濾波電容C1的容量為0.01微法、交流耦合電容C2的容量為0.1微法，旁路電容C3的容量為0.1微法。綜上，本電路采用光電探測器APD作為混頻單元，并通過低通濾波電路濾除高頻成分，得到中頻信號，降低了跨阻放大器的帶寬要求，大幅度地提高了放大電路的增益，可極大地提高連續波信號微光探測系統的探測能力。本方案將光電探測器APD本身作為混頻單元，將本振信號加到光電探測器的基準電壓端，通過本振信號調制光電探測器的偏置電壓來實現對APD探測器增益的調制，當探測器接收到光信號時，在探測器本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種提高連續波信號微光探測放大電路增益的裝置，包括光電探測器APD、放大器AMP、本振信號源VLO、偏置電壓HV、限流電阻R1、負載電阻R2、端接電阻R3、跨阻R4、濾波電容C1、交流耦合電容C2和旁路電容C3；其中，光電探測器APD的正極分別與交流耦合電容C2的一端和負載電阻R2的一端連接，光電探測器APD的負極分別與限流電阻R1的一端、濾波電容C1的一端、跨阻R4的一端和放大器AMP的同相輸入端連接；交流耦合電容C2的另一端與端接電阻R3的一端連接，端接電阻R3的另一端與本振信號源VLO的一端連接；本振信號源VLO的另一端接地；負載電阻R2的一端接地；限流電阻R1的另一端分別與旁路電容C3的一端、濾波電容C1的一端、偏置電壓HV的正極連接；濾波電容C1的另一端接地；偏置電壓HV的負極接地；旁路電容C3的另一端接地；跨阻R4的另一端與放大器AMP的輸出端連接。放大器AMP的反相輸入端接地。

【技術特征摘要】
1.一種提高連續波信號微光探測放大電路增益的裝置，包括光電探測器
APD、放大器AMP、本振信號源VLO、偏置電壓HV、限流電阻R1、負載電阻
R2、端接電阻R3、跨阻R4、濾波電容C1、交流耦合電容C2和旁路電容C3；
其中，光電探測器APD的正極分別與交流耦合電容C2的一端和負載電阻R2
的一端連接，光電探測器APD的負極分別與限流電阻R1的一端、濾波電容C1
的一端、跨阻R4的一端和放大器AMP的同相輸入端連接；交流耦合電容C2
的另一端與端接電阻R3的一端連接，端接電阻R3的另一端與本振信號源VLO
的一端連接；本振信號源VLO的另一端接地；負載電阻R2的一端接地；限流
電阻R1的另一端分別與旁路電容C3的一端、濾波電容C1的一...

【專利技術屬性】
技術研發人員：董利軍，劉柯，繆寅宵，宋金城，郭磊，高越，
申請(專利權)人：北京航天計量測試技術研究所，中國運載火箭技術研究院，
類型：發明
國別省市：北京;11