[发明专利]基于MCU的多路液晶可编程相位调制系统

说明书

本发明涉及基于MCU的多路液晶可编程相位调制系统，包括相位调制结构和基于MCU的多路可编程控制器；相位调制结构包括半波可变延时器和多片液晶偏振光栅，半波可变延时器与多片液晶偏振光栅依次交叉级联形成一个大角度光束扫描系统，激光器发出偏振光，经扩束准直系统后进入所述光束扫描系统；本发明采用半波可变延时器和液晶偏阵光栅级联的方式进行相位调制，并提供了一种基于MCU的多路液晶可编程控制器，以实现对光束的多通道、高分辨率、高速、可编程实现光束偏转及扫描控制。

技术领域

本发明涉及液晶光学相控阵领域，具体涉及一种基于MCU的多路液晶可编程相位调制系统。

背景技术

液晶相控阵是一种结合了微波相控阵天线技术与液晶电光特性的新型可编程相位调制波束扫描器件。对液晶光学相控阵各阵元施加不同的交流电压，会改变其内部液晶分子默认取向，进而改变偏振束的相位差，形成不同的波前相位。因此，通过改变对液晶偏振光栅所加的电压值，可以主动控制光束的出射方向，实现光束偏转。与传统的机械光束控制技术相比，液晶光学相控阵具有响应速度快、扫描角度大、体积小、功耗低、无机械惯量等优点，被广泛应用于激光通信、激光雷达和目标追踪等领域。目前有效的实现光束大角度扫描的方法为采用半波可变延时器与液晶偏振光栅结合的方式，通过控制半波延时器和液晶偏振光栅两端的交流电压实现光束扫描，并采用级联的方式，同时控制多路光束偏转器件，实现扫描的大角度。但由于该偏转系统同时需要多路控制电压，而液晶偏振光栅尚处于研制阶段，故尚未有针对性的控制器设计。而传统的信号发生器输出通道和单片机的输出端口有限，难以同时满足控制路数多、幅值覆盖范围广、偏转精度高、体积小、成本低的要求，提高了该扫描系统实现的难度。

发明内容

本发明提供一种基于MCU的多路液晶可编程相位调制系统，用以实现光束的宽视场快响应近连续的扫描。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

基于MCU的多路液晶可编程相位调制系统，包括相位调制结构和基于MCU 的多路可编程控制器；

所述相位调制结构包括半波可变延时器和多片液晶偏振光栅，半波可变延时器与多片液晶偏振光栅依次交叉级联形成一个大角度光束扫描系统，激光器发出偏振光，经扩束准直系统后进入所述光束扫描系统；

所述基于MCU的多路可编程控制器连接并控制半波延时器及各偏振光栅两端的驱动电压，实现对光束的相位调制；所述基于MCU的多路可编程控制器包括电源电路、控制电路、信号处理电路、液晶显示电路；所述电源电路包括以 T-USB口5V供电，内部实现±24V，±5V，±2.5V与3.3V电路；所述控制电路包括MCU、数模转换转电路、复位电路、232驱动电路、I²C接口电路；所述信号处理电路包括信号跟随电路和放大电路；

上位机将数字控制信号经USART传输给MCU，MCU经SPI通讯协议控制数模转换转电路，输出十六路0Vpp-5Vpp可调的方波信号，再经放大电路，输出 0Vpp-48Vpp可调的方波驱动电压，分别驱动半波延时器与液晶偏振光栅，编码实现各路所加电压的周期性变化，实现光束的宽视场扫描。

进一步的，所述控制电路外接LCD液晶显示器。

进一步的，以T-USB口5V供电，采用A0524电源模块，实现±24V电压输出，为运算放大器提供基础电压；采用78M05、79M05，产生±5V电压，为数模转换芯片提供工作电压；采用电阻分压的方式，产生±2.5V电压，作为数模转换电路的参考电压；采用AMS1117-3.3芯片，产生3.3V电压，分别与单片机、复位电路、232驱动电路相连。

进一步的，所述MCU采用C8051F310单片机，数模转换采用MAX529数模转换芯片。

进一步的，以LM358AD芯片实现信号跟随功能，放大电路采用OPA454芯片实现放大功能。本发明的有益效果如下：