2 接收前端电路实现
根据上述仿真结果,选用中电集团第44所生产的GD3561光电探测器为激光探测二极管,最小可检测能量1μw,最小响应时间2.5 ns。第一级采用形式跨导放大方式,器件与放大中间级均使用BB司的宽带、低噪声运放芯片OPA656,增益带宽积达到500 MHz,8 ns的电压建立时间,输入噪声18 nV/Hz;整形电路采用AD8611,具有4 ns极短的延迟时间,系统具体电路见图8。
测试采用10 000 w的激光光源,波长为1.3μm,通过光学衰减器,衰减100 dB可以达到系统需要的最小功率1μw,输出端用高速示波器TDS460来捕捉输出的脉冲信号,结果见图9~图12。
图9表示在1 μw的激光能量作用下,光电管两端的瞬时电压脉冲,可以看出,在最小功率作用下,产生的电压、电流脉冲时间短,峰值小;图10表示脉冲经过系统放大后的具有数字脉冲波形,满足数字电路来处理要求。图11为1 mW的作用结果,图12为1 w的能量作用结果。可见通过系统的放大后得到数字电路能辨识的矩形脉冲信号,信号到来的强弱与输出脉冲成正比。系统的动态范围达到100 dB。
3 结 语
测试结果表明,该探测接收前端具有最低可探测1μw的来袭激光信号,动态范围达到100 dB,产生的脉冲波形满足数字电路处理水平。能为后续的数字电路如FPGA电路提供准确的探测信号。系统采用宽带跨导运算放大电路方式放大微弱的窄脉冲信号,采用在ADs软件中仿真方式处理了窄脉冲对电容敏感的关键问题,为提供微弱窄脉冲电流信号放大提供很好的方案。放大系统具有500 MHz的带宽,可以放大的窄脉冲宽度可窄于ns级以下,同时价格低廉,性价比高。实际测试中,误报率低,探测速度快,探测接收前端产生的噪声低。系统设计结构简单,易于维护,不仅可用于激光来袭探测,也可用于激光安防系统等。