激光干涉測速系統(tǒng)中超寬帶光電探測器的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、激光干涉測速是基于光學(xué)多普效應(yīng)將待測物速度變化轉(zhuǎn)化為與之對(duì)應(yīng)光強(qiáng)變化的一種測量技術(shù)，具高時(shí)間分辨率、高測試動(dòng)態(tài)范圍、高測試精度以及非接觸測量等優(yōu)點(diǎn)，目前這種技術(shù)被廣泛用于現(xiàn)代瞬態(tài)光電測量、爆轟物理過程、新型材料應(yīng)變特性研究、醫(yī)療檢測等領(lǐng)域，作為激光干涉測速系統(tǒng)中關(guān)鍵模塊之一的高速光電探測器，其性能直接影響到激光干涉測速系統(tǒng)的靈敏度、測速范圍及準(zhǔn)確性，而目前國內(nèi)對(duì)適用于激光干涉測速儀的光電探測器研究并不多，對(duì)與此類光電探測器的轉(zhuǎn)換增益、帶

2、寬、噪聲系數(shù)等參數(shù)的處理尚未有好的解決方案，在該類探測器的應(yīng)用領(lǐng)域更多的是依賴國外進(jìn)口，且價(jià)格昂貴，針對(duì)該現(xiàn)狀，本文以現(xiàn)有的AFDISAR平臺(tái)為基礎(chǔ)，總結(jié)國內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)，對(duì)如何實(shí)現(xiàn)一種激光干涉測速系統(tǒng)專用的超寬帶光電探測器進(jìn)行研究設(shè)計(jì)：
　　通過研究AFDISAR系統(tǒng)原理，提出基于混合微波集成電路的寬帶光電探測電路實(shí)現(xiàn)方案，通過同時(shí)采集光電二極管的陰極和陽極的光電流，并由兩組帶寬不同的放大電路進(jìn)行放大，最后由連續(xù)通帶雙工器進(jìn)行信道合并

3、，獲得一種適用于AFDISAR系統(tǒng)的超寬帶光電探測器，主要內(nèi)容包括：
　　1．分析光電二極管工作模式對(duì)帶寬和噪聲的貢獻(xiàn)，提出了一種采用運(yùn)算放大器輸入共模電壓提供光電二極管偏置電壓，并由差動(dòng)放大電路的高共模抑制比來隔離輸出共模電壓的設(shè)計(jì)方案，獲得了帶寬DC-2.5GHz的探測器放大電路；
　　2．研究多倍頻程微波放大電路的原理，設(shè)計(jì)了一種利用高電子遷移率晶體管并采用 HMIC方式實(shí)現(xiàn)的分布式放大電路，并提出了一種通過對(duì)柵極和漏

4、極添加補(bǔ)償元件的方式來獲得等長的柵極線和漏極線的設(shè)計(jì)方法，通過這種方式減小電路寄生效應(yīng)，獲得了帶寬0.1GHz-12GHz的探測器放大電路；
　　3．研究現(xiàn)代微波雙工器的原理，設(shè)計(jì)了寬阻帶平面低通濾波器（DC-2.5GHz）和 SSL高通濾波器（2.5GHz-12GHz），并通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到一種縮減型雙終端連續(xù)通帶雙工器（DC-12GHz），實(shí)現(xiàn)低頻通帶和高頻通帶信號(hào)的合并；
　　4．進(jìn)行仿真并設(shè)計(jì)實(shí)際電路，最后得到具有