半导体激光测距接收系统的研究

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1、摘要半导体激光测距机具有结构简单、体积小、重量轻、低成本、高重复频率、高效率等特点，在中、近程测距方面有明显优势，但是由于输出能量低而使得测程偏低，因此，提高测程是半导体激光测距系统急待解决的问题。提高半导体激光测距接收系统的性能是解决该问题的有效方法之一。本文是围绕提高接收系统的性能开展深入研究的，主要研究了探测器件的选择，偏压电路的设计，低噪声放大器的设计等问题，前置放大器的设计是接收系统设计中的关键环节，以噪声理论为基础，利用了计算机仿真技术对APD前置放大器进行设计，具有一定的创新性。经

2、实验研究表明仿真结果同理论计算相一致，证明了该方法是一种高效可靠的设计手段。关键词：半导体激光测距，硅雪崩二极管，信噪比ABSTRACTSemiconductorLaSerRangeFinder(SLRF)hasgreatpredominanceinmiddleorshondistanceofrangenndin＆sinceithasm钺lyfeatures，suchassimple，small，light，lowcoSt，hi曲r印etition丘equencya11dhi曲e佑ciencyn

3、elowoutputpowermakesshor七rangeaIldiIIlprovingmemeaSuringraIlgeis恤emostimponantpmbl锄whichneedstobesetⅡedu唱ently．I呻roVing也epropenyofreceMngsyst锄ofSLRFisoneofthememodsonsettlingtlleproblem．Tmspaperconcemratesonthercsearchofimprovingthepropertyofreceivmg

4、system．Lotsofresearcheshavedoneonchoosingdetectionelement，designofthebiascircu“andlownoiseamplmeLDesignofpreamplmeris也ekeysectionofthedesignofrcceivingsystem．Especially'APDpre锄plifierisdesigIledbyusingcomputersimuiationtecllllology，whichisbasedonnois

5、etheory．Theexp州mentshowsmattheresultisidenticalwimmeorycalcmation．Thusitisah鼬e仃cctiveandavailableme吐10dondesign．Keyword：SemiconductorLaserRaⅡgeFinder，Si—APD，SNR，第一章绪论激光测距系统主要采用脉冲式测距方法，它是通过测量激光在待测距离上往返传播时问来换算出距离的。在脉冲激光测距系统中普遍采用YAG激光器作为光源，由于其主要是以闪光灯泵浦方

6、式注入能量，因此能量转换效率低，重复频率低等问题一直难以克服。而半导体激光测距系统是以半导体激光器作为光源，半导体激光器是以直接电能注入的形式进行工作，具有电光转换效率高和重复频率高的优点，目前受到国内外各研究机构的重视，并展开了深入的研究。近年来，半导体激光测距机得到广泛的应用，尤其在中、短程激光测距领域有取代YAG激光测距的趋势。但是，半导体激光测距仍存在一些不足，由于输出能量低而使得测程偏低，因此，提高测程是半导体激光测距系统急待解决的问题，解决该问题主要有两种手段，一是提高激光输出功率，

7、二是提高接收系统的性能，半导体激光器输出功率的提高主要依靠器件工艺的发展，这不是本文的研究内容，本文主要是围绕提高接收系统的性能进行研究的。§1．1课题意义及来源半导体激光测距系统的研究始于军事应用，随着该项技术的发展，它的应用领域也不断拓展11J。例如，测绘、航运、体育运动、汽车防撞等领域。在军事上，要求测距系统应具有重量轻、体积小、可靠性高等特点，例如，步兵和炮兵侦察用的手持式激光测距仪、前沿侦察和前沿对空控制双用途的激光测距仪、狙击手步枪上的瞄准仪等，都利用半导体激光器构成的激光测距系统。

8、正是由于半导体激光测距机具有结构简单、体积小、重量轻、低成本、高效率等特点，使其在中、近程测距方面有明显优势，从而在提高防空、海上作战，中近程精确打击及陆上武器攻击的命中精度方面起关键作用，因此半导体激光测距机具有迫切的军事需求和广阔的应用前景。本课题来源于导师基金项目——半导体激光测距系统。窄脉冲激光接收系统作为测距机整体的一个子系统，是半导体激光测距机的重要组成部分，不论是从提高半导体激光测距系统的测距范围来讲，还是从提高系统的稳定性和效率，或是从实现系统的小型化来讲，接收部分的、发计都是关