手持激光测距仪及其发射电路.docx

2013年5月LASER＆INFRAREDMay，2013·光电技术与系统·文章编号:1001-5078(2013)05-0532-04手持激光测距仪及其发射电路智强，霍玉晶，巩轲(清华大学电子工程系，北京100084)摘要:脉冲相位激光测距法是当前手持激光测距仪采用的一种新型测距方法，针对这种测距方法，设计了一种简易的产生测距激光信号的电路方案，其中包含频率合成方案、激光调制电路，并分析了设计对于测距的范围、精度、周期、能耗的影响，指出了提高测距指标的关键所在。另外，通过跨导运放的使能端实现了间歇发射激光脉冲串的目标，提高了发射激光的峰值功率，这有利于增加测距范围。电路设计方案简易，对手持激光测距技术研究有一定的参考意义。关键词:脉冲相位激光测距;间歇发射;频率合成中图分类号:TH741文献标识码:ADOI:10．3969/j．issn．1001-5078．2013．05．013HandheldlaserrangefinderanditstransmittercircuitZHIQiang，HUOYu-jing，GONGKe(DepartmentofElectronicEngineering，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China)Abstract:AsimpleLDlaserdrivecircuitwasdesignedforpulsephaselaserrangefinder，whichcontainsthefrequencysynthesizerandthelasermodulationcircuit．Thispaperanalyzestheeffectofthecircuitontherangingrange，accura-cy，cycleandenergyconsumption，andillustratesthekeypointstoimprovelaserrangingperformance．Intermittentburstemissionwasachievedbyenablinganddisablingtheoperationaltranscondnctanceamplifiers(OTA)．Thisinter-mittentburstemissionheightensthelaserpeakpower，whichcanenhancethemeasurementrange．Thiscircuitdesignissimpleandfeasible，andhascerctainreferencevalueforthehandheldlaserrangefinderdeveloping．Keywords:pulse-phaselaserrangefinding;burstemission;frequencysynthesizer的难度和复杂度，从而也可能使得仪器的体积、质量等增加，不利于便携式应用。现在市场上对于短程、无需合作目标的高精度手持激光测距仪的需求较大，这类测距仪采用了一种脉冲相位测距法来进行测距。这种测距方法结合了脉冲法和相位法两种测距方法的优点［1－2］。2脉冲相位激光测距原理脉冲相位法激光测距是利用间歇发射的相干激光脉冲串来进行测距的。其原理如图1所示。其中，Ts是激光脉冲的周期;Tl为激光脉冲串的持续时间;Tb为激光脉冲串重复周期;fs=1/Ts为激光脉冲的频率。1引言精密测距是激光的一个重要应用。激光测距广泛应用于军事、工程建设、精密测量及控制、房屋丈量等领域。激光测距的方法多种多样，常见的有脉冲法、相位法、干涉法、三角法等。其中脉冲法和相位法是基于激光飞行时间间隔的测量方法，它们各有优缺点:一般脉冲法激光测距的测程较远，无合作目标也可达几十公里，但绝对精度较低，通常为米或分米量级;相位法激光测距的精度可达毫米量级甚至更高，但却存在着最大可测范围与测距分辨率之间的矛盾，通常增大测程的办法就是使用多个调制频率作为多把测尺来测量。低调制频率作为粗测尺，测得距离的粗测值，高调制频率作为精测尺，测得距离的精测值，粗测值和精测值按照一定的算法作者简介:智强(1986－)，男，硕士研究生，主要研究方向为脉冲相位激光测距。E-mail:zhiq1986@126．com收稿日期:2012-09-28;修订日期:2012-10-13结合起来就是待测距离值。但这样会增加系统设计533激光与红外No．52013智强等手持激光测距仪及其发射电路般的相位激光测距一样，还是取决于发射信号与返回信号间相位差的测量精度。相位激光测距中一个需要首先考虑的关键问题就是频率的合成方案。良好的频率跟踪是减小测距误差的关键。常见的频率合成技术有直接频率合成、锁相环频率合成(PLL)、直接数字频率合成