根据本书2.1.3 中描述的接收子系统的说明,本章将讨论光纤阵列和APD 阵列两套光电探测模块的具体设计。结合APD 探测器、并行放大电路和并行时刻鉴别电路的分析,光纤阵列探测模块采用5×5 光纤阵列耦合25 个AD500-8-TO52S2 单点APD 作为阵列探测器。在25 路并行放大电路作用下,实现25 路电流信号转换为放大的电压信号,再经过25 路并行的高速比较电路实现时刻鉴别,输出25 路Stop 信号,分别送入多通道时间间隔测量子系统的25 个Stop 输入端。APD 阵列激光雷达接收子系统的探测模块,采用一片25AA0.04-9 型号5×5APD 阵列探测器芯片接收,在25 路跨阻型的并行放大电路作用下实现25 路电流信号转换为放大的电压信号,接下来的处理方式类似光纤阵列探测模块。
光纤阵列探测模块组成是:由5×5 排布的25 条光纤将接收光学系统焦平面阵列上的回波信号分别引入25 个单点APD 的光敏面上,再通过并行探测处理。显然,如果把25个单点APD 放在一块电路板上处理,这是不现实的。对应以5×5 的分布形式的光纤阵列接收端,如果把25 个单点APD 中的每5 个分成一组,则共5 组。每一组,我们设计一块电路板进行探测处理,这样的话,在设计电路原理图时,我们只需设计一组5 个通道的电路,即一个5 通道的基本探测处理单元,PCB 布线完成后,只需加工5 块相同的PCB 电路板,就可以实现25 通道的并行探测处理。
一个5 通道的基本探测处理单元包括5 个APD 探测器、1 个高压电源、5 路并行放大电路、5 路并行时刻鉴别电路以及相应的低压电源和电压调整电路,如图5-2 所示。5×5APD 阵列探测模块主要有5×5APD 阵列芯片、低压直流电源电路、高压直流电源电路、25 路跨阻放大电路、25 路高速比较电路,如图5-3 所示。
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图5-2 基本探测处理单元电路组成框图
图5-3 5×5APD 阵列探测处理电路组成框图
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