[发明专利]激光雷达APD电压式开环随温调节系统

说明书

本发明公开了一种激光雷达APD电压式开环随温调节系统，包括处理器、温度采集模块和电压调节模块，温度采集模块实时采集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，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，使得调整后的输出电压V_APD与APD在温度补偿下需要的偏置电压相同；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电压调节信号。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。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。

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电压式开环随温调节系统。

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电压式开环随温调节系统，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电压式开环随温调节系统，其特征在于：包括处理器、温度采集模块和电压调节模块，

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，使得调整后的输出电压V_APD与APD在温度补偿下需要的偏置电压相同；

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；

所述处理器通过运行程序实现逻辑运算和数据处理。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述处理器为ARM处理器。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述电压调节模块包括可调电阻电路和DC-DC升压电路，所述可调电阻电路受控于处理器，输出可调数字电阻；所述可调电阻电路的输出端连接DC-DC升压电路的参考电压输入端。