基于线性调频的激光雷达测距系统设计

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1、硕士学位论文＿Ｍ基于线性调频的激光雷达测距系统设计Ｉ１ｒ作者姓名尹进进指导教师姓名、职称唐禹副教授申请学位类别工学硕士西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师。指导下进行的研究工作及取得的研宂成果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外；也不包含，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果一为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同事对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。一切法律责任学位论文若

2、有不实之处，本人承担。：ｆＡｉ日期：Ｌ本人签名．西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定：研究生在，即校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影、。印缩印或其它复制手段保存论文同时本人保证，结合学位论文研究成果完成的论文、发明专利等成果，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在。＿年解密后适用本授权书歹进读导师签名：本人签名：日期：＞〇ａＬ＞〇日期：＾学

3、校代码10701学号1502121030分类号TN95密级公开西安电子科技大学硕士学位论文基于线性调频的激光雷达测距系统设计作者姓名：尹进进一级学科：信息与通信工程二级学科：信号与信息处理学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：唐禹副教授学院：电子工程学院提交日期：2018年6月DesignofLaserRadarRangingSystemBasedonLinearFrequencyModulationAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinSigna

4、landInformationProcessingByYinJinjinSupervisor:TangYuTitle:AssociateProfessorJune2018摘要摘要激光雷达自上世纪60年代被提出以来，经过多年的研究和发展，其研究方向和领域众多，其中线性调频连续波激光雷达（LFMCWLadar）的研究成了当前重要的研究方向。应用线性调频连续波雷达进行激光测距是近年来研究的热点，其具有高分辨率、测距精度高、无距离盲区等优点，被广泛应用于环境感知、气象研究、高精度测距等领域。本课题针对基于线性调频的激光雷达测距系统中分布反馈（DFB）半导体激光器的大宽带线性调频信号的产生做了深入研究后

5、，设计了基于光电锁相环的线性调频系统，并对半导体激光器的驱动信号进行迭代补偿进一步优化了线性调频系统，从而实现激光器发出大宽带线性调频光。本论文设计的激光线性调频系统是线性调频激光雷达测距系统的重要基础。本文主要完成以下几方面的内容：1、介绍线性调频连续波激光测距原理和DFB激光器的电流调频特性，并指出和分析半导体激光器的电流调频非线性对差频信号的影响以及对测距的影响。2、针对DFB激光器的电流调频非线性问题提出解决方案——设计基于光电锁相环的线性调频系统，详细分析该线性调频系统中光电锁相环的原理。3、设计基于光电锁相环的线性调频系统的具体硬件电路，根据线性调频系统框图分模块介绍各模块芯片选型

6、和电路设计细节，包括光电锁相环模块中光路设计、压流转换电路设计、积分器和加法器电路设计、光电探测器电路设计和鉴相器电路设计等，以及FPGA+AD9106信号产生模块中DAC和DDS信号电路设计和电源时钟设计。4、对半导体激光器的驱动信号进行迭代补偿，进一步降低半导体激光器的电流调频非线性，展示并分析经过多次迭代补偿优化后的线性调频系统的实验结果。关键词：线性调频连续波激光雷达、FPGA、DFB激光器、光电锁相环、迭代补偿IABSTRACTABSTRACTLaserRadar(Ladar)hasdevelopedrapidlysinceitwasproposedinthe1960s,andits

7、researchdirectionsandfieldsarenumerous.TheresearchofLinearfrequencymodulationcontinuouswaveLadar(LFMCWLadar)hasbecomeanimportantresearchdirection.TheapplicationofLFMCWLadarforlaserrangingisaresearchho