激光雷达的回波信号处理电路和激光雷达的制作方法

本公开涉及激光探测，尤其涉及一种激光雷达的回波信号处理电路和激光雷达。

背景技术：

1、激光雷达是一种主动式传感器，其利用特定波长的激光信号(例如测距光脉冲)对物体表面进行扫描来获取物体表面的相关特性信息。与普通微波雷达相比，激光雷达具有分辨率高、隐蔽性好、抗干扰能力强、体积小以及质量轻等优点。

2、目前，激光雷达大都采用脉冲激光器作为发射端的飞行时间法(timeofflight，tof)的测距方案；对应的，接收端基于接收到的回波脉冲计时，以实现测距。其中，在接收端的回波信号处理电路中，通常采用模拟比较器进行回波信号向方波的转换。具体地，模拟比较器是一种模拟电路元件；其一个输入端用于输入回波信号或者放大后的回波信号对应的回波电压信号；另一个输入端用于输入门限电压，进行门限控制；通过比较回波电压信号与门限电压的大小，输出一个高电平或低电平的信号，从而将模拟回波转换为方波。

3、但是，由于模拟比较器的体积较大，功耗较高；导致回波信号处理电路以及激光雷达整体的体积大且功耗高。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种激光雷达的回波信号处理电路和激光雷达。

2、本公开提供了一种激光雷达的回波信号处理电路，包括：光电转换单元、参考电压提供单元以及方波生成单元；

3、光电转换单元和参考电压提供单元均连接至方波生成单元的输入端；

4、光电转换单元用于基于回波信号进行光电转换生成初始电信号；参考电压提供单元用于提供参考电压，参考电压与初始电信号耦合以将初始电信号中的特征电压抬升至方波生成单元的门限值；方波生成单元用于基于自身数字电路的特性，响应于抬升后的电信号生成方波。

5、在一些可选实现方式中，参考电压提供单元包括直流电源。

6、在一些可选实现方式中，参考电压提供单元还包括参考电阻和参考电容；

7、参考电阻的一端和参考电容的一端连接，并连接直流电源；参考电阻的另一端连接方波生成单元的输入端，参考电容的另一端接入固定电位。

8、在一些可选实现方式中，方波生成单元为基于互补金属氧化物半导体工艺的数字电路。

9、在一些可选实现方式中，参考电压提供单元提供的参考电压v0、方波生成单元的门限值1/2vcc以及初始电信号中的特征电压vth之间的相对大小满足：

10、vth＝1/2vcc-v0。

11、在一些可选实现方式中，方波生成单元包括互补金属氧化物半导体缓冲器、门电路、电平转换器或反相器。

12、在一些可选实现方式中，该激光雷达的回波信号处理电路还包括第一处理单元；

13、第一处理单元连接方波生成单元，用于根据方波识别回波信号的接收时间。

14、在一些可选实现方式中，方波生成单元为第二处理单元；

15、第二处理单元用于基于自身数字电路的特性生成方波，并基于方波识别回波信号的接收时间。

16、本公开还提供了一种激光雷达，包括上述任一种回波信号处理电路。

17、在一些可选实现方式中，该激光雷达还包括：

18、探测信号发射电路，用于发射探测信号；探测信号传输至待探测区域，并被待探测区域中的物体反射生成回波信号。

19、本公开提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

20、本公开提供的激光雷达的回波信号处理电路和激光雷达中，该回波信号处理电路包括光电转换单元、参考电压提供单元及方波生成单元；其中，光电转换单元和参考电压提供单元均连接至方波生成单元的输入端；光电转换单元能够基于回波信号进行光电转换生成初始电信号；参考电压提供单元能够提供与初始电信号耦合的参考电压，以将初始电信号中的特征电压抬升至方波生成单元的门限值；方波生成单元能够基于自身数字电路的特性，响应于抬升后的电信号生成方波。其中，方波生成单元具有数字电路特性，其作为一个带门限电压的整形器应用于回波信号处理电路中，自身功耗较低且体积较小。由此，该回波信号处理电路中，通过利用参考电压将初始电信号抬升至方波生成单元的门限值附近，并利用方波生成单元的自身数字电路特性，根据抬升后的电信号生成方波，从而利用数字电路替代模拟电路器件，在回波信号处理电路中避免了采用比较器等模拟器件生成方波，简化了雷达的电路结构，节省了电路功耗。

技术特征：

1.一种激光雷达的回波信号处理电路，其特征在于，包括：光电转换单元、参考电压提供单元以及方波生成单元；

2.根据权利要求1所述的激光雷达的回波信号处理电路，其特征在于，所述参考电压提供单元包括直流电源。

3.根据权利要求2所述的激光雷达的回波信号处理电路，其特征在于，所述参考电压提供单元还包括参考电阻和参考电容；

4.根据权利要求1-3任一项所述的激光雷达的回波信号处理电路，其特征在于，所述方波生成单元为基于互补金属氧化物半导体工艺的数字电路。

5.根据权利要求1-3任一项所述的激光雷达的回波信号处理电路，其特征在于，所述参考电压提供单元提供的参考电压v0、所述方波生成单元的门限值1/2vcc以及所述初始电信号中的特征电压vth之间的相对大小满足：

6.根据权利要求1-3任一项所述的激光雷达的回波信号处理电路，其特征在于，所述方波生成单元包括互补金属氧化物半导体缓冲器、门电路、电平转换器或反相器。

7.根据权利要求6所述的激光雷达的回波信号处理电路，其特征在于，还包括第一处理单元；

8.根据权利要求1-3任一项所述的激光雷达的回波信号处理电路，其特征在于，所述方波生成单元为第二处理单元；

9.一种激光雷达，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的回波信号处理电路。

10.根据权利要求9所述的激光雷达，其特征在于，还包括：

技术总结
本公开涉及激光雷达的回波信号处理电路和激光雷达，该处理电路包括：光电转换单元、参考电压提供单元及方波生成单元；光电转换单元和参考电压提供单元均连接至方波生成单元的输入端；光电转换单元用于基于回波信号进行光电转换生成初始电信号；参考电压提供单元用于提供与初始电信号耦合的参考电压，以将初始电信号中的特征电压抬升至方波生成单元的门限值；方波生成单元用于基于自身数字电路的特性，响应于抬升后的电信号生成方波。由此，可利用参考电压将初始电信号抬升至方波生成单元的门限值附近，并利用方波生成单元的自身数字电路特性，根据抬升后的电信号生成方波，避免了采用比较器等模拟器件，简化了雷达的电路结构，节省了功耗。

技术研发人员：王百戈,张正杰
受保护的技术使用者：探维科技（苏州）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15