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相控阵激光雷达波控技术的研究与应用

孙洋东  
【摘要】:相控阵激光雷达是一种综合了相控阵技术的新体制激光雷达,液晶相控阵是相控阵激光雷达的关键部件,它通过电压控制不同区域上液晶分子的旋转程度,在各相控单元上对入射激光产生不同相位延迟,使光束在设定方向上彼此同相而获得相互加强的干涉,最终实现光束的偏转与电控扫描。其中,波控技术是实现精确扫描高质量激光束的关键技术之一。 本论文针对相控阵激光雷达波控技术中波控方案的设计与波控器的制作开展了如下工作: 1)根据相控阵波束控制理论与闪耀光栅光束偏转理论,研究和分析了液晶相控阵波束控制原理。 2)分析液晶相控阵扫描组件总体结构与主要指标,以液晶移相器的接口关系与芯片选型为基础,设计整体波控方案,包括多级电压生成方式、波控数据生成方式等。 3)完成波控器的关键芯片选型与外围电路设计、各芯片接口设计、PCB设计和电路研制、电路各模块与波控器数据通路调试、波控器主控芯片HDL硬件描述语言编写。 4)完成对波控数据生成的软件编程与调试、上位机显控界面编写。 5)完成波控器与液晶移相器的联调,进行激光束角度偏转实验,利用已有光学平台对液晶特性曲线进行测试,分析实验结果,总结调试经验。 实验结果表明,本文工作中设计的波控方案与制作的波控器,可以实现激光束的偏转与电控扫描。


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