激光半主动制导四象限方位探测接收机设计

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1.75×10-7W，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。

目录

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第一章 绪论

1.1 课题背景

1.2 激光半主动制导技术应用现状

1.3 激光方位探测接收技术

1.4 本文的主要研究内容

第二章 四象限方位探测的基本原理

2.1 四象限方位探测的基本方法

2.2 光斑大小的匹配性分析

2.3 测角误差分析与补偿

2.4 本章小结

第三章 四象限方位探测系统方案设计

3.1 探测器选型

3.2 接收电路方案

3.3 光学系统方案

3.4 本章小结

第四章 光电接收电路设计

4.1 温度采样电路设计

4.2 前置放大电路设计

4.3 次级放大电路设计

4.4 峰值保持电路设计

4.5 信息处理电路设计

4.6 本章小结

第五章 系统性能测试与分析

5.1 QAPD温度/偏压特性测试

5.2 灵敏度和动态范围测试

5.3 探测视场范围和角分辨率测试

5.4 跟踪性能测试

5.5 本章小结

第六章 全文总结

6.1 课题总结

6.2 研究展望

缩略语表

致谢

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