[发明专利]一种超宽动态范围激光回波接收装置及其控制方法

权利要求书

1.一种超宽动态范围激光回波接收装置，其特征是：包括有门控脉冲发生器、高压放大脉冲成形电路、高压输出电路、光电倍增管；所述门控脉冲发生器接入触发脉冲信号和+12V输入电源；所述门控脉冲发生器分别与高压输出电路和高压放大成形电路电连接；所述高压输出电路的-LV高压输出端以及-HV高压输出端均与高压放大脉冲成形电路的高压输入端电连接；所述高压放大脉冲成形电路的输出端与光电倍增管的电源输入端电连接。

2.根据权利要求1所述的一种超宽动态范围激光回波接收装置，其特征是：所述门控脉冲发生器包括有放大与比较模块、控制时序模块、-LV0高压源、+5V稳压源以及门控脉冲模块；所述-LV0高压源和+5V稳压源接入+12V输入电源；所述放大与比较模块接入触发脉冲信号；所述触发脉冲信号依次经过放大与比较模块、控制时序模块后进入门控脉冲模块；所述+5V稳压源分别为放大与比较模块、控制时序模块提供电源；所述-LV0高压源与门控脉冲模块电连接；所述高压输出电路与+12V输入电源电连接；所述门控脉冲模块与高压放大脉冲成形电路电连接。

3.根据权利要求1所述的一种超宽动态范围激光回波接收装置，其特征是：所述高压放大脉冲成形电路包括有两个N沟道MOSFET，分别为N1管和N2管以及两个P沟道MOSFET，分别为P1管和P2管；所述N1管和P1管的G极接入门控脉冲模块发出的脉冲信号0~-LV0，N1管和P1管的S极接入-LV0高压源；所述N1管的D极与P2管的G极之间串联有一个电阻器，N1管的D极先串联一个电阻器后再与一个正向二极管和一个电阻器并联后与P2管的D极连接；所述-LV高压输出端与P2管的D极连接；所述-LV高压输出端串联一个电阻器后与P2管的S极连接；所述-LV高压输出端串联一个电容后接地；所述P1管的D极串联一个电阻器后与N2管的G极连接；所述P1管的D极先串联一个电阻器后再与一个反向二极管和一个电阻器并联后与N2管的S极连接；所述-HV高压输出端与N2管的S极连接；所述-HV高压输出端与一个电容串联后接地；所述P2管的S极与N2管的D极与信号输出端连接。

4.一种超宽动态范围激光回波接收装置的控制方法，其特征是：包括有以下步骤：

a、在触发脉冲的激励开始的td时间内采用较低的负电压驱动光电倍增管，使其工作于低增益状态，以防止近程较强的激光回波将输出饱和，甚至烧毁器件；

b、在t1时间内采用指数增加的变高压驱动光电倍增管，使其增益指数级放大，以解决散射介质中激光回波强度随探测距离指数下降的问题，增加回波接收的动态范围；

c、在t2时间内采用最大的负高压驱动光电倍增管，使其工作于最大增益状态，以接收远处极其微弱的激光回波；最后,在超出最大探测距离后，在t3时间内恢复较低的负电压驱动，等待下一次触发脉冲的激励。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征是：所述步骤a中，在td时间内，门控脉冲发生器激励高压放大成形电路中N1管导通，P1管截止，因此N2管截止，P2管导通，输出电压为-LV，用于驱动光电倍增管，使其处于低增益状态。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征是：所述步骤b中，td时间结束后，门控脉冲发生器输出的脉冲信号由0向-LV0跳变，此时N1管截止，P1管导通，因此P2管截止，N2管导通，输出电压形成在t1时间内一个快速下降的曲线，最终输出为-HV，形成指数增加的变高压驱动光电倍增管。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征是：所述步骤c中，t2时间结束后，门控脉冲发生器输出的脉冲信号再次由-LV0向0跳变，此时N1管导通，P1管截止，因此N2管截止，P2管导通，在t3时间内输出电压由-HV变为-LV，使光电倍增管在较低的负电压下驱动。