[实用新型]一种基于雪崩二极管的大动态范围光接收电路

说明书

本实用新型涉及激光接收技术领域，公开了一种基于雪崩二极管的大动态范围光接收电路，包括：雪崩二极管；可调偏压电路，连接于所述雪崩二极管的阴极，用于为所述雪崩二极管提供大小可变的反向偏置电压；自动增益控制电路，连接于所述雪崩二极管的阴极，用于稳定所述雪崩二极管输出的电信号的幅度。本实用新型电路结构简单，具备大动态范围适用和高灵敏度优点。

技术领域

本实用新型涉及激光接收技术领域，尤其涉及一种基于雪崩二极管的大动态范围光接收电路。

背景技术

激光雷达接收系统中，为了提高接收模块灵敏度指标，经常会运用基于雪崩倍增效应的雪崩二极管（Avalanche Photo Diode,APD），通过倍增效应来提高接收模块的光灵敏度。APD一般需要施加较高的反向偏置电压，且其增益稳定性受温度的影响较大，不利于接收模块高灵敏度性能的维持。

公告号为CN106033225B的专利文献解决上述问题，提供了一种“低功耗APD偏压控制器与偏压控制方法及光电接收器”，其中APD偏压控制器包括：偏置电压产生单元，用于根据来自外部的光电流强度反馈信号产生偏置电压信号用于决定APD偏压；温度补偿单元，用于根据温度变化来增加或减少偏置电压信号的大小，对APD偏压进行温度补偿，使APD在工作温度范围内均保持最优偏压。

APD接受外部光信号并转换为光电流后，通常设置跨阻放大器用于将光电流转换为电压信号，且具有线性跨阻增益值，故雷达接收器的输出电压与输入光功率成线性比例；但现有跨阻增益多为固定恒定的值，若跨阻放大器的跨阻增益值太大，能够满足低输入光功率即微弱电流信号的灵敏度要求，但当输入光功率过大时，跨阻放大器会过载；另一方面，如果跨阻放大器增益值小，满足大输入光功率的过载要求，但当输入光功率小时，导致跨阻放大器的灵敏度降低，甚至不能检测到回波脉冲信号；

此外，受外界环境的干扰、发射器功率漂移以及反射物反射效率等因素的影响，使得APD接收的回波信号本身具有较大的动态范围，即最大响应信号与最小响应信号之间存在较大的跨度，这也大大影响了信号的信噪比以及幅度范围，进一步影响了雷达测量的灵敏度和精度。

因此，为了保证在较大动态范围中运用的高精度需求，基于APD的接收系统中需设置相应的反馈电路来保证接收系统最终输出的信号具有相对稳定的幅度。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种电路结构简单，具备大动态范围和高灵敏度优点的基于雪崩二极管的大动态范围光接收电路。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种基于雪崩二极管的大动态范围光接收电路，包括：

雪崩二极管；

可调偏压电路，连接于所述雪崩二极管的阴极，用于为所述雪崩二极管提供大小可变的反向偏置电压；

自动增益控制电路，连接于所述雪崩二极管的阴极，用于稳定所述雪崩二极管输出的电信号的幅度。

通过上述设计，设置可调偏压电路，有利于动态调整雪崩二极管的增益因子，进而补偿温度带来的增益因子不稳定性，保持雪崩二极管较高的灵敏度，维持对大动态范围内信号的优良转换，例如，当温度升高，雪崩二极管的雪崩电压也会变大，根据增益因子M计算公式可知，如果此时反向偏置电压不变，则增益因子M会下降，会影响整个接收系统的灵敏度和响应速度；若此时，适当提高反向偏置电压，则增益因子M不会下降，有利于使APD在工作温度范围内均保持最优偏压状态，保障激光雷达系统的大动态测量；

设置自动增益控制电路，有利于实现对雪崩二极管输出的光电流信号进行校准，使得信号保持一个稳定的幅度输出范围，进一步提高了接收电路输出信号的精度；与可调偏压电路配合应用于激光雷达系统中，有利于激光雷达系统实现在大动态范围内高精度测量。