[发明专利]激光雷达APD电压式闭环随温调节系统

说明书

本发明公开了一种激光雷达APD电压式闭环随温调节系统，包括处理器、温度采集模块、电压调节模块和电压采集模块，温度采集模块采集APD的温度传输至处理器；电压调节模块产生用作APD偏置电压的输出电压，根据处理器的电压调节信号调整其输出电压V_APD；电压采集模块采集APD的偏置电压传输至处理器；处理器根据接收的温度信号产生电压调节信号、其还根据APD实时偏置电压与其在温度补偿下需要的偏置电压的比较结果修正电压调节信号，使得电压调节模块的输出电压V_‑PAD等于APD在温度补偿下需要的偏置电压。本发明通过随温调节来提高激光雷达的测量精度，降低激光雷达测量精度对温度的敏感性，电压随温调节稳定、调节精度高，调节电压纹波小，调节过程震荡小。

技术领域

本发明涉及激光雷达技术领域，具体涉及一种激光雷达APD电压式闭环随温调节系统。

背景技术

雪崩光电二极管(APD)是一种p-n结型光检测二极管，其应用在激光雷达的激光接收电路中时，利用了APD在击穿电压下载流子的雪崩倍增效应来增益、放大光电信号以提高检测的灵敏度。实际应用中环境温度的变化对APD的特性影响很大，当温度升高时，APD的击穿电压也随着上升，如果APD的工作电压(即高压)不变，APD的光电检测性能会变弱，灵敏度降低。

目前，通常通过控制激光雷达内部温度来实现产品的测量精度要求(即实现APD工作于恒定增益)，如，公告号为CN201853143U的中国专利，公开一种激光雷达温度控制装置，包括雷达、望远镜主镜筒、传感器和温度控制装置，该温度控制装置包括半导体制冷器和温度控制电路板，温度控制电路板通过引线端子与半导体制冷器电连接。该温度控制装置的使用拓展了激光雷达的使用温度范围，完全保证在内外温差达到60℃的情况下不至于影响温控精度。这种方式存在居多弊端：激光雷达内部温度易受外界干扰、温度调节具有一定的时延、内部温度调节需要消耗大量的能量(相对于激光雷达主要工作能量来说甚至超过几倍)。

另，公开号为CN109541569A的中国专利，公开一种激光雷达PAD温度补偿系统，通过温度采集模块实时采集APD的温度，由电压反馈模块测量APD的实时电压，处理器比较实时电压与预存的与实时温度对应的理论电压进行比较，根据比较结果调整用于控制升压模块输出电压的PWM信号，以此实现激光雷达APD温度补偿。该方案中，通过处理器输出PWM信号调节MOS管输出占空比的方式调节输出电压，调节速度慢、调节过程中震荡大、电压输出纹波大。另，由分立元件搭建的升压模块，电路结构非常不稳定。

发明内容

本发明实施例提供一种激光雷达APD电压式闭环随温调节系统，通过随温调节来提高激光雷达的测量精度，降低激光雷达测量精度对温度的敏感性。其中，各个模块均由配合集成芯片的低压、数字化电路组成，电压随温调节稳定、调节精度高，调节电压纹波小，调节过程震荡小，为激光雷达APD的随温调节拓宽实现方案。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种激光雷达APD电压式闭环随温调节系统，包括处理器、温度采集模块、电压调节模块和电压采集模块，

所述温度采集模块用于实时采集APD的温度，且传输至处理器；

所述电压调节模块产生用作APD偏置电压的输出电压，其受控于处理器，并根据处理器的电压调节信号调整其输出电压V_APD；

所述电压采集模块用于实时采集APD的偏置电压，且传输至处理器；

所述处理器接收温度采集模块输出的温度信号，根据该温度信号产生所述电压调节信号；所述处理器还接收电压采集模块上传的电压信号，根据APD的实时偏置电压与APD在温度补偿下需要的偏置电压的比较结果修正所述电压调节信号，使得电压调节模块的输出电压V_-PAD等于APD在温度补偿下需要的偏置电压；

所述处理器通过运行程序实现逻辑运算和数据处理。