四象限光电探测器信号处理系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及光电探测器信号检测及处理领域，具体涉及一种四象限光电探测器信号处理系统。
【背景技术】
[0002]四象限光电探测器广泛应用于激光准直，激光测角和激光制导等领域。四象限光电探测器信号处理系统对四象限光电探测器输出信号进行处理和计算，对系统精度起关键性作用。
[0003]目前四象限光电探测器信号处理系统主要采用以峰值检测电路和峰值保持电路为核心的脉冲信号展宽及采集方式进行工作，其系统组成如图1所示。在目标指示器脉冲激光的照射下，四象限光电探测器输出窄脉冲电信号，窄脉冲电信号经过前置放大和滤波以满足数据采集的幅度和信噪比要求。峰值保持电路对窄脉冲电信号进行展宽，以减轻模数转换器的带宽限制。峰值检测电路的作用是检测窄脉冲电信号的峰值，为模数转换器提供准确的峰值采样时刻。信号处理单元接收到模数转换器输出的脉冲信号幅值数字量后控制放电电路对峰值保持电路中的储能电容进行放电，然后对脉冲信号幅值数字量进行计算和处理，得到光斑中心位置信息并输出至上位机控制系统。由于峰值保持电路采用跨导放大器对储能电容进行充电来暂存窄脉冲电信号峰值以展宽脉冲宽度，所以储能电容成为影响系统性能的关键部件。由于储能电容的电荷泄漏以及分立电容参数的不一致性，导致采集到的激光脉冲信号失真，降低了系统精度。此外，由于分立电容参数随温度变化的特性存在较大的个体差异性，导致四个通道的激光脉冲信号处理增益不一致，光斑中心位置测量精度易受环境温度影响。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种四象限光电探测器信号处理系统，以解决现有四象限光电探测器处理系统脉冲信号采集失真，系统精度降低且易受环境温度影响的问题。
[0005]四象限光电探测器信号处理系统，该处理系统对四个通道的信号同时采集和处理，包括四个通道的信号调理电路、高速差分模数转换器、信号处理单元和探测器增益控制模块；所述四个通道的信号调理电路组成结构相同，每个通道的信号调理电路包括限幅保护电路、高通滤波器、单端转差分驱动器和可变增益调节模块；
[0006]四象限光电探测器输出的窄脉冲信号经限幅保护电路进行幅值限幅后进入高通滤波器进行滤波，消除窄脉冲信号中的低频分量，所述滤波后的窄脉冲信号经单端转差分驱动器转换为差分信号，所述差分信号进入可变增益调节模块，所述可变增益调节模块将调节后的差分信号输入至高速差分模数转换器，高速差分模数转换器具有四个模数转换通道，同时采样四个通道信号调理电路输出的差分信号并将差分信号转换成数字信号，所述信号处理单元对高速差分模数转换器输出的数字信号进行采集处理，并将采集的四个通道的数字信号进行计算，获得光斑中心位置。
[0007]本发明的有益效果:本发明采用高速差分模数转换器采集四象限光电探测器输出的窄脉冲电信号，消除了传统峰值保持电路引入的信号失真，同时消除了分立电容参数随温度变化的个体差异性，由于本发明所采用的方案具有高集成度，因此对四象限光电探测器输出的各个通道的窄脉冲电信号的调理具有更好的一致性，提高了光斑中心位置的计算精度，同时，当外界环境温度的变化范围较大时，系统精度受影响很小。
【附图说明】
[0008]图1为现有四象限光电探测器信号处理系统的组成结构示意图；
[0009]图2为本发明所述的四象限光电探测器信号处理系统组成结构示意图；
[0010]图3为本发明所述的四象限光电探测器信号处理系统中可变增益调节模块组成结构示意图；
[0011]图4为本发明所述的四象限光电探测器信号处理系统中探测器增益控制模块组成结构示意图。
【具体实施方式】
[0012]【具体实施方式】一、结合图2至图4说明本实施方式，四象限光电探测器信号处理系统，主要由限幅保护电路，高通滤波器，单端转差分驱动器，可变增益调节模块，高速差分模数转换器，探测器增益控制模块和信号处理单元组成。其中，可变增益调节模块由数模转换器和可变增益放大器组成，探测器增益控制模块由光耦隔离器和高压偏置电路组成。
[0013]所述的四象限光电探测器由四个光敏感单元组成，每个光敏感单元在激光指示器照射下输出窄脉冲电信号。因此四象限光电探测器处理系统需要对四个通道的信号同时进行调理(通道A信号调理电路、通道B信号调理电路、通道C信号调理电路和通道D信号调理电路)，采集和处理。四个通道的信号调理电路组成结构相同，均由限幅保护电路，高通滤波器，单端转差分驱动器和可变增益调节模块组成。因为四象限光电探测器输出动态范围比较大，所以四象限光电探测器输出信号进入信号调理模块后首先由限幅保护电路进行幅值限幅，经过幅值限幅后的信号进入高通滤波器进行滤波，消除低频分量，滤波后的信号进入单端转差分驱动器，此时四象限光电探测器输出的脉冲信号转换成差分信号，为了使单端转差分驱动器输出的差分信号能够适配高速差分模数转换器的输入范围，需要对该差分信号进行放大或衰减，因此单端转差分驱动器输出的差分信号进入可变增益调节模块。
[0014]可变增益调节模块组成如图3所示，由数模转换器和可变增益放大器组成，其中可变增益放大器将输入的差分信号进行放大或者衰减，其放大或衰减系数由信号处理单元通过数模转换器进行控制。可变增益调节模块将调节后的差分信号输入至高速差分模数转换器，高速差分模数转换器具有四个模数转换通道，能够同时采样四个通道信号调理电路输出的差分信号并转换成数字信号，信号处理单元对高速差分模数转换器输出的数字信号进行计算处理，根据信号的幅值控制可变增益调节模块中的数模转换器，进而控制可变增益放大器的放大或衰减系数。当可变增益调节模块无法将其输出的差分信号调节至高速差分模数转换器所需的输入范围时，信号处理单元向探测器增益控制模块发出低电压增益控制信号，探测器增益控制模块由光耦隔离器和高压偏置电路组成，如图4所示，信号处理单元通过向探测器增益控制模块发出低电压增益控制信号，探测器