光通信APT中CCD多次采样的分析及驱动电路的设计

详细信息    本馆镜像全文|  推荐本文 |  |   获取CNKI官网全文

英文题名：The Analyse of Oversampling of CCD in the APT Technology of Optical Communications and the Design of Drive Circuit 作者：张文涛 论文级别：硕士 学科专业名称：光学 中文关键词：空间光通信 ; CCD ; APT ; 位置敏感器件 ; 多次采样 英文关键词：OpticalCommunications ; CCD ; PositionSensitiveDevices ; Oversampling 学位年度：2002 导师：李贤 学科代码：070207 学位授予单位：电子科技大学 论文提交日期：2002-01-01 答辩委员会主席：吕伯达

摘要

随着社会的日益发展，在当前的信息时代对通信技术的要求是通信容量大、传输速率高。空间光通信正是以其传输码率高、功耗低、抗干扰能力强等一系列优点适应这种需求而发展起来的一项高新技术。在空间光通信中，空间光束的自动搜索、跟踪、瞄准，即APT(Acquisition，Pointing and Tacking)是一项非常关键、非常重要的技术。在APT系统中要求其中的光电传感器件具有很高的分辨率，而分辨率的确定和提高是一个非常复杂的问题，因为器件的材料及结构、光信号的强度及波长、信号的接收与处理等因素都对系统的分辨率有着显著的影响。同时，系统中光电传感器的分辨率直接影响着整个通信系统的跟踪、瞄准精度，所以对于光通信系统中光电传感器件分辨率的研究是非常必要和有意义的。本课题的主要任务就是对APT系统中经常使用的几种光电敏感探测器的性能进行分析和比较，通过分析和比较确定了在本系统中选用CCD(Charge Coupled Devices)作为光电敏感探测器。通过理论对CCD的分析和利用计算机模拟的结果，提出了提高空间位置分辨率的有效方法。本课题采取了利用CCD的多次采样理论来提高CCD的位置分辨率，将其分辨率提高到子象元的程度，如提高到1／2象元、1／4象元等，即当位于CCD上的光斑移动了子象元的距离(如1／2象元、1／4象元)时，系统就能够分辨出来。本课题主要完成了两个方面的任务：
     第一、分析了利用CCD的多次采样来提高其分辨率的可行性，同时用Delphi编写了CCD多次采样的处理程序，并利用计算机对该多次采样理论进行了计算机随机数据的模拟。
     第二、设计了CCD正常工作时所需的驱动电路。
With the development of society, Optical communication is a novel technology following the demand of our information society with its characters, such as the high transmission code, the low power consumption and the strong ability of resist interference.
    The Auto-Acquisition , Pointing and Tracking of the beam is a key technology of optical communications. In this paper , our main work is to comparing some photoelectric detectors in APT subsystem and determine to using CCD as the detector in our system.
    The spatial resolution of detector is an important parameter in the system of Auto-Acquisition , Pointing and Tracking for the beam. It can affect the tracking precision of whole system. In this paper, we use the oversampling of CCD to improve the position resolution of CCD, we can use this theory to improve the position resolution to sub-image element level, such as 1/2 image element , 1/4 image element. It is to say that when the beam on the CCD move sub-image element distance, the system can distinguish it. There are two main works in this paper:
    1. Analyse the oversampling theory of CCD and emulate the oversampling with computer.
    2. Design the drive circuit of CCD.

引文

1． Leonid G.Kazovsky , Theory of Tracking Accuray of Laser System , Optical Engineering , June 1983 , Vol.22 , NO.3 , 339-347．
    2． R.C Short , M.Cosgnve , D.L.Clark , Acquisition and Tracking Performance Measurements for a High Speed Area Array Detector System , SPIE , Vol.1417 , 1991 , 131-141．
    3． L.G.Kazovsky , Beam Position Estimation by Means of Detector Arrays , Optical and Quantum Electronics , Vol.13 , 1981 , 201-208．
    4． Shreenath Shetty , Image-Sensor-Based Tartet Maneuver , Detection , Opical Engineering , November 1993 , Vol.32 , No.11 , 2735-2739 .
    5． Kai M.Hock , Effect of Oversampling in Pixel Arrays , Optical Engineering May 1995 , Vol.34 , No.5 , 1281-1287 .
    6． Toni Tolker Nielsen , Pointing Acquisition and Tracking System for The Free Space Laser Communication System , SILEX , SPIE , Vol.2381 , 194-205 .
    7． Robert Cockshott , David Purll , SILEX Acquisition and Tracking Sensors , SPIE , Vol.2381 , 206-213 .
    8． Eric A.Swanson , James K.Roberge , Design Considerations and Experimental Results for Direct-Detection Spatial Tracking Systems , Optical Engineering , June 1989 , Vol.28 , No.6 , 659-666．
    9． T.Araki, S.nakamori, Yhisada , Present and Future of Optical Intersatellite Communication Research at the National Space Development Agency of Japan(NASDA), APIE , 1994, 2123, 2-13．
    10． K.Pribil, A.Fleming, Solacos System Implementation, SPIE, 1995 , 2381 143-150．
    
    
    11．郝云彩，杨秉新，张国瑞，线阵CCD相机细分采样成像像质研究，光学学报，2000年10月，第20卷，第10期，1407～1411。
    12．陈鸿强，李静，用面阵CCD模拟测定星光漂移的方案研究，光学技术，2000年9月，第26卷，第5期，454～456。
    13．陈根祥，秦玉文，赵玉成等，光通信技术与应用，电子工业出版社，1998年，203～228。
    14．胡渝，刘华，空间光通信技术及其发展，电子科技大学学报，1998年，453～460。
    15．邓兴成，孙新德，李贤，空间光通信中位置敏感器件的性能分析，电子科技大学学报，1998年，510～515。
    16．张舜德，卢秉恒，丁玉成，自调心伪双CCD光切360°三维轮测量系统，光子系统，第29卷，第9期，2000年9月824～827。
    17．颜树华，吕海宝，周卫红等，双CCD视觉传感器建模及优化设计，光电工程，第27卷，第4期，2000年8月，30～33。
    18．胡林亭，卢显葵，金俊坤等，CCD测量激光光斑方法研究，激光技术，第25卷，第2期，2001年4月，154～156。
    19．贾英江，贾向东，CCD成像系统关键及ADC对策，电子测量技术，1998年，43～45。
    20．胡士凌，孔得人，光电电子线路，国防工业出版社，1996年，226～256。
    21．方如章，刘玉凤，光电器件，国防工业出版社，1998年，153～167。
    22．黄建华，罗祖庆，江政杰等，DELPHI程序设计，清华大学出版社，1997年。
    23．汤定元，糜正瑜，光电器件概论，上海技术文献出版社。
    24．赵保经，集成稳压器非线性模集成电路，国防工业出版社，1989年12月。
    25．夏泓，郑鹏洲，电子元器件失效分析与应用，国防工业出版社。
    
    
    26．罗先和，光电检测技术，北京航空航天大学出版社，1995年6月
    27．蔡文贵，李永远，许振华，CCD技术及应用，电子工业出版社，1992年11月。
    28．胡渝，皮德忠，自由空间光通信技术开题论证报告，1996年7月。