[实用新型]用于激光测速敏感器的电子频移模拟器

说明书

技术领域

本专利涉及一种激光测速敏感器的速度模拟器，具体是指一种利用电子学模拟速度频移的测速模拟器，它用于检测激光测速敏感器的测速范围与测速精度。

背景技术

利用无人探测器着陆到月球、火星或者小行星等目标天体表面进行实地勘探甚至采样返回是人类探索宇宙的一条重要途径，也是未来深空探测活动发展的热点之一。发射卫星或探测器在其他星球表面进行软着陆是进行空间探测的一个重要的方向。精确的速度测量是航天器选择精确着陆点实现安全软着陆的关键因素。

同微波相比，激光的波长更短，测速精度和测速分辨率更高，但多普勒频移更大，频率范围更宽；同时速度属于矢量信息，需要测量三个方向，然后合成，在试验室内模拟速度造成的多普勒频移非常困难。探测器在着陆过程中运动速度变化范围非常大，且着陆导航对速度的测量精度要求又高，难以找到合适的运动目标和测试设备进行实际测量，这就使得测速模拟器的设计更加困难。

在对测速范围从-20m/s到100m/s的星载激光测速敏感器进行室内模拟测试时，并且使模拟测速精度优于0.1％v，目前在已经公开的文献中，还没有相应的技术方案。

发明内容

本专利的电子频移速度模拟器将为激光测速敏感器提供进行标定和测试的手段，能够进行大范围、高精度的速度模拟，解决在室内近景环境下对激光测速敏感器的功能和性能进行充分测试的问题。

电子频移速度模拟器的系统构成如附图1所示：它由三个相同的单元组成，分别对应激光测速敏感器的三个速度矢量通道，三个单元由上位计算机11进行控制和交互。

电子频移模拟器单元包括发射及接收耦合器1、单模保偏光纤2、环形器3、可调衰减器4、可调频率声光移频器5、固定频率声光移频器6、声光移频器驱动器7、延时光纤8、1×2耦合器9和功率计10。

所述的发射及接收耦合器1用于汇聚并返回激光测速模拟器1550nm激光，采用美国Thorlabs公司的F810FC-1550光纤耦合器焦距为37.13mm，数值孔径0.24，入瞳8.91mm，汇聚光斑直径10.3μm。光纤耦合器安装在光学调整架上，可进行二维调节。

所述的单模保偏光纤2采用光库的Corning PM Fibers PI936，芯径为9μm，接受功率大于3W。

所述的环形器3主要用来保证输入和输出光的隔离，采用光库公司的SR1489D FCIR。

所述的可调衰减器4采用光库的MVOA，利用光功率计10检测光功率，通过调节可调衰减器4进行反馈控制，避免发出的激光造成测速敏感器探测器饱和。

所述的声光移频器是模拟器中的核心器件。采用声光移频器改变输入激光的频率，为了使调整频率在要求的范围之内(-25.8MHz～129MHz，对应速度范围-20m/s～100m/s)，采用二级移频方案，第一级可调频率声光移频器5，频率300～500MHz，带宽200MHz，第二级固定移频-350MHz。可调频率声光移频器5型号为IPF-400-200-1550-2FP，固定频率声光移频器6为美国Brimrose公司制造的IPF-350-1550-2FP固定频率声光移频器6。

所述的声光移频器驱动器7工作过程如下：控制计算机通过计算将速度量转化为需要配置的频率值，对声光移频驱动及控制模块进行配置；配置完成后，驱动及控制模块通过DDS芯片将输入的频率值转换为对应的输出信号；信号接入功放，放大后的信号进入功分器输出两路完全一样的信号，再分别接入两级声光移频器，从而实现对光信号的移频操作。

所述的延时光纤8用于模拟不同的工作距离，长度从4m至3km不等。

所述的1×2耦合器9将移频后的光信号经分为两部分，一部分用于进行功率监测，另一部分经环形器3后经发射系统发射出去，被测速敏感器接收进行速度测量，采用光库公司的SBC。

所述的功率计10用于监控移频后的激光功率，配合可调衰减器4，避免发出的激光造成测速敏感器探测器饱和。

所述的上位计算机11主要提供人机界面，可以输入所需要的速度值，并将数值通过串口发至声光移频器驱动器7。