论文摘要
激光近炸引信技术是提高武器目标毁伤效能的一项重要技术。激光因大功率、优质光束质量、强抗干扰能力,使得武器系统具有高命中率,因此在现代战争中正发挥着越来越重要的作用。激光近炸引信技术正在成为世界的研究热点。由于激光近炸引信的作用距离非常短,对距离的测量精确度高,这就对测距系统的处理速度和测距精度提出了严格的要求。针对激光近炸引信测距系统高速、高精度的要求,本文以防空武器弹药系统激光近炸引信为背景,对高速近程脉冲测距系统的光电转换和信号处理部分进行了详细的分析、研究和设计,并成功地进行了样机的室内和外场试验。试验表明本高速近程脉冲测距系统可以应用在对空作战武器的激光近炸引信中,对于提高我国国防建设水平具有重要意义。论文主要内容有:1)介绍了脉冲激光测距的原理,对近程脉冲激光测距方程式进行了推导,并简要介绍了系统主要组成部分及各自的功能。2)在光电转换设计方面,对脉冲激光信号进行了频谱分析,确立了前端模拟电路系统的响应带宽,并为工程分析和设计建立了硅-PIN光电探测器的电路仿真模型。基于三极管射极跟随器放大电路的设计高效率地实现了光电转换。仿真实验和实际测试证明可以应用于本论文所设计的脉冲激光测距系统之中。3)在整机控制及信号处理设计方面,要实现目标距离的高速度、高精度测量,就必须高速准确地对计时起点和计时终点的时间间隔进行测量。针对该问题,基于传递延时法和FPGA（现场可编程门阵列）的工作原理,对高速测距技术进行了研究,研制了一种能实现收到取样脉冲后150ns内完成测距的计时电路,其测距判决误差为±0.4m,并将该电路集成于一片可编程逻辑器件中。该方法减小了电路面积和功耗,增强了系统抗干扰能力。利用FPGA芯片实现的激光测距机整机控制和信息处理系统,解决了传统激光测距机控制系统和信息处理系统相分离的缺点,达到了系统对测距高速和高精度的要求。4)对所设计的测距机样机成功地进行了室内和外场试验,测试结果表明该测距机的有效作用距离为1～2m,测距误差为±0.4m,测距时间小于150ns。满足了激光近炸引信测距系统高速、高精度的要求。