[发明专利]一种低晃动同步扫描电路系统

说明书

本发明提供一种低晃动同步扫描电路系统，解决了模拟振荡电路噪声大、稳定性差的问题，同时极大提高了同步扫描电路系统与条纹变像管的耦合效率，进而提升同步扫描相机的时间分辨特性。该低晃动同步扫描电路系统的同步正弦信号产生模块中，参考电信号经过低通滤波后作为PLL单元的参考输入，利用PLL单元的频率跟踪及锁定功能实现同步扫描偏转信号与触发激光光源的相位同步，并通过设置VCO获得所需频带范围内的输出信号，再经过带通滤波完成同步正弦信号产生；采用射频移相器，对扫描电压相位进行控制，实现同步扫描相机触发同步控制；对经过相位控制的同步正弦信号进行功率放大；采用LC谐振电路升压的方式实现容性负载上的电压放大。

技术领域

本发明属于超快诊断技术领域，涉及同步扫描条纹相机，尤其涉及一种同步扫描条纹相机扫描电路系统。

背景技术

同步扫描条纹相机采用高频重复扫描实现微弱甚至单光子超快现象的测量，其高频重复扫描的特点，决定了其时间分辨率不仅与同步扫描变像管设计、扫速有关，还受制于激光重复频率、幅度涨落，扫描电压幅度和相位的涨落等影响。由于同步扫描变像管研究的对象是超快速弱光现象，由此而引起的瞬态空间电荷效应可忽略不计，从而通过同步扫描变像管电子光学系统优化设计，理论上可以获得较单次扫描相机更高的极限时间分辨率。

然而对于同步扫描相机而言，由于引入了一些新的影响时间分辨率的因素，如激光器的稳定性、同步扫描电路系统噪声等。特别是随着同步扫描相机积分时间增加，激光器与扫描电压之间的相位晃动直接引起时间弥散，从而降低同步扫描相机时间分辨力。

激光器与扫描电压之间的相位晃动主要由两个因素决定，一个是激光器稳定性引起的触发晃动，另一个是同步扫描电路系统自身的相位噪声。同步扫描电路系统一般由同步正弦信号产生、相位调整、射频信号放大、阻抗匹配等功能模块组成，其中同步正弦信号产生是同步扫描电路系统设计的关键，主要影响着触发晃动特性及系统相位噪声。

目前国际上普遍采用的同步正弦信号产生方法是基于雪崩光电二极管及隧道二极管的振荡电路法，这种振荡电路存在噪声大，稳定性差的缺点，很难满足同步扫描相机较长积分时间工作模式下的高时间分辨率需求。另外，射频放大功率及阻抗匹配效率也重要影响着同步扫描电路系统噪声，匹配效率越低、所需功率越大，系统噪声水平就越大。

中国专利文献CN 103780255 A提出了一种基于PLL和DDS的同步扫描电路系统，旨在解决模拟振荡电路复杂、集成度低、同步跟踪范围窄的问题。该同步扫描电路系统中，锁相环(PLL)实现对输入参考信号的跟踪及锁定，锁定带宽通过选择合适的压控振荡器实现；直接数字频率合成器(DDS)通过合适的参数配置实现高精度的正弦信号输出，并具有输出信号相位调整功能。但是，这种同步扫描电路系统存在噪声大的缺点，很难满足同步扫描相机较长积分时间工作模式下的高时间分辨率需求。

因此，需要综合考量多个环节、因素，低噪声同步正弦信号产生及高效率匹配耦合，才能有助于优化同步扫描电路系统噪声，从而提高同步扫描相机的时间分辨率。

发明内容

为了满足同步扫描相机较长积分时间工作模式下的高时间分辨率需求，本发明提供一种低晃动同步扫描电路系统，解决了模拟振荡电路噪声大、稳定性差的问题，同时极大提高了同步扫描电路系统与条纹变像管的耦合效率，进而提升同步扫描相机的时间分辨特性。

本发明的解决方案如下：