激光半主动制导四象限方位探测接收机设计

发布时间：2020-08-12 15:31

【摘要】：激光半主动制导技术是现代战争中精确打击的重要手段。四象限方位探测接收机是激光半主动制导系统中获取目标方位信息的关键,其性能的好坏对激光半主动导引头的性能影响很大,因此开展光电探测接收机的设计具有重要的意义。本文旨在根据某型号激光半主动制导方位探测的需求,研究四象限方位探测接收技术,提出对视场内目标的有效探测和方位识别的方法、参数分析和具体实现电路,解决大动态、高灵敏度接收的技术难点。首先,给出了和差法四象限方位探测的基本原理,对四象限探测系统的有效解角范围、算法误差进行了分析,并提出了分段补偿的方法以提高解算精度。其次,分析了光电系统设计的主要问题。仿真了光斑半径大小的最大取值范围,并根据视场要求计算了系统的焦距,确定光学系统的基本结构为透射式双分离透镜结构。核算了系统的灵敏度、动态范围、角分辨率等参数,确定了接收机的总体方案。然后,对接收机温度采样电路、前置放大电路、次级放大电路、峰值保持电路和信息处理电路进行了详细设计。提出了在前置放大电路中设置动态增益切换电路、在次级放大电路中设计AGC控制电路、采用肖特基势垒二极管作为峰值保持的隔离二极管等技术,解决了大动态高灵敏度光电接收电路的设计问题。最后,研究了光电探测系统性能测试与系统试验的方法。对接收机系统的灵敏度和动态范围、探测视场范围和角分辨率、静态拉距和动态跟踪性能等几个方面进行了测试。测试结果表明:系统的单象限灵敏度为1.75×10~(-7)W,动态范围48dB,视场范围±1.5°,角分辨率1.7mrad,并且静动态的跟踪性能稳定,折算作用距离满足10km的指标要求。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN249;TJ76;TN850
【图文】：

误差曲线,误差曲线,象限,光电响应

图 2-8 和差法算法的误差曲线Fig.2-8 Error curve of orthogonal method一致引起的算法误差探测器受到均匀光辐照时，各象限输出幅值相等的信号艺水平的限制，各象限的光电响应无法达到均匀一致。来非线性偏差，影响探测和控制的准确度[23,27]。器的光电不均匀性分为两个方面，一是象限内不同位置之间的光电响应不一致性。前者是由制作器件的半导体的不均匀、掩膜误差引起的；后者除上述原因之外，还一致以及象限切割不均匀等因素的影响[27]。倍增效应、响应时间、暗电流特性等关键参数，对系统着非常重要的影响。要提高系统的精确跟瞄性能，需要但是面积越大对器件的材料控制和加工工艺的要求就越一致性，批量生产的器件不均匀性会进一步增大。

曲线,不一致性,象限,误差

交通大学工程硕士学位论文第二章四象限方位探测的基本原、偏压、输入光信号强度等条件的变化而变化，导致定位精度大幅降低[27,28]。假设照射光源为均匀的平行光且充满接收机光学系统的有效接收口径，若四象响应度完全一致时输出的信号分别为 U1、U2、U3和 U4，当四象限的响应度不一，输出信号分别为 U1+Un1、U2+Un2、U3+Un3和 U4+Un4，由此解算光斑中心位置 U U U U U U U U d rU U U U U U U U 1 n1 4 n4 2 n2 3 n3x1 n1 2 n2 3 n3 4 n4(2- U U U U U U U U d rU U U U U U U U 1 n1 2 n2 3 n3 4 n4y1 n1 2 n2 3 n3 4 n4(2-通过归一化仿真可以得到如图 2-9 所示的曲线。

死区,四象限

死区对和差算法的影响

【参考文献】