四象限探测器数字跟踪通信复合接收机设计

一种四象限太阳跟踪控制系统设计谢漪;谢翠婷;叶创辉【摘要】针对目前太阳能利用率普遍不高的现象,设计了一种高精度双轴控制的四象限太阳追踪系统.该系统以STM32控制电路为核心,选择四象限探测器和光电二极管作为光电传感器,结合数据采集算法以及PID算法,从而控制步进电机和舵机在东西、南北两轴向上的转动,以完成对太阳位置的精确追踪.系统测试表明该装置响应迅速、追踪精度高、稳定性好,可达到良好的追踪效果,具有广泛的应用前景和价值.【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2017(046)002【总页数】5页(P37-41)【关键词】太阳能;四象限;光电跟踪;单片机【作者】谢漪;谢翠婷;叶创辉【作者单位】华南师范大学附属中学,广东广州 510630;华南师范大学物理与电信工程学院,广东广州 510006;华南师范大学附属中学,广东广州 510630【正文语种】中文【中图分类】TP273随着能源短缺和环境污染的进一步加剧，太阳能作为清洁、可再生能源已受到广泛的关注。

但由于太阳能的采集方法有限、采集率不高而导致太阳能的使用没有得到普遍的推广。

在太阳光角度与太阳能接受率的关系研究中，香港大学建筑系的HuiS C M和Cheung K P教授发现：太阳的跟踪与非跟踪，能量的接收率相差37.7%[1]。

因此对太阳位置进行精确跟踪成为了提高太阳能接收率的突破口。

但像目前市场上比较常见的单轴太阳能自动跟踪器、步进式太阳能自动跟踪器、可自动跟踪的太阳灶等，都存在结构复杂、跟踪精度不高、成本昂贵等缺点[2]。

基于现状和已有的研究基础，本文采用双轴转动模式，重点寻找一种精度高、性价比高的光电传感器以及电机控制系统来追踪太阳位置。

本文设计了一种能够精确测量太阳位置的光电传感器（安装于太阳能电池板平面上），其主要部件包括遮光圆筒、光电二极管、四象限探测器，其结构图如图1所示。

四象限探测器位于遮光筒顶端，四个光电二极管与筒壁成45°夹角紧贴筒外壁并固定在筒壁的四个方位角上（筒壁上的方位角位于四象限探测器两中心轴线的切面上），且保持离地高度一致。

一种数字侦察接收机设计作者：林黎明王亮于清津来源：《硅谷》2008年第20期[摘要]鉴于模拟侦察接收机体积大、可靠性差等缺点。

提出一种数字侦察接收机的设计，对电气和结构两方面作介绍，并且简要分析数字信道化和雷达辐射源分选两项关键技术。

工程应用证明该设计的可行性。

[关键词]数字侦察接收机数字信道化辐射源分选中图分类号：TN98 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)1020043－01传统EW接收机多采用模拟方法实现，在接收过程中由于模拟器件的限制，极易导致信号的频率和相位等精细信息丢失，系统适应能力及反应时间无法满足电子侦察要求。

因此，研究工作频段宽、接收适应能力强、可扩展性好，并能够适应多种信号的侦察接收机，是电子战发展的必然要求。

随着集成电路的发展，瞬时带宽足够宽，响应时间足够快的数字侦察接收机的实现成为可能。

数字侦察接收机体积小，稳定性高，通用性强，处理算法灵活多样，已成为侦察接收机的发展方向。

一、电气设计本设计中，数字侦察接收机主要完成宽频带内的信号频率快速普查和雷达辐射源分选。

接收机将模拟前端送来的500M带宽信号进行AD采样，采样后的数字信号首先由FPGA做信道化处理，实现宽频带内的信号普查；每个信道的输出经能量检测形成脉冲描述字（PDW），再由后续DSP阵列做雷达辐射源分选，并将辐射源描述字上传上位机。

处理流程如框图1所示。

信道化处理用一片altera公司的EP2S180F1020I4实现，辐射源分选采用四片AD公司的TS101芯片。

这种设计去掉了模拟侦察接收机中大量的模拟滤波器组，及相应的控制电路，节省了空间，降低了成本；而且避免了模拟器件的的不稳定度，缩短了调试和维护时间。

数字侦察接收机系统包括模拟中频电路、数字信号处理电路、频综电路、控制电路等模块。

模拟中频电路将前端送来的中频信号进行滤波、放大；放大后的宽带信号经数字信号处理电路做辐射源分选；处理结果送控制电路打包上传，控制电路也是系统的控制核心，接受上位机的控制命令，并由其对其他电路进行控制；频综电路提供ADC的采样时钟，信号处理的时序时钟，及系统的测试信号等。

一种数字跟踪接收机中频单元的设计与实现作者：胡天甲张新岭来源：《无线互联科技》2013年第06期摘要：阐述了一种兼容C频段和L频段输入的数字跟踪接收机中频单元的设计方案。

针对整个中频单元信号流程和设计方案进行详细分析。

给出测试结果为：相关杂散抑制优于-60 dBc（带内），无关杂散抑制优于-95dBm（带内），幅频特性≤1.5dB。

该设备已在工程中广泛使用，性能稳定可靠，充分验证了该方案的可行性。

关键词：数字跟踪接收机；中频单元；兼容C频段和L频段输入；自检功能；小型化、低功耗跟踪接收机是现代测控通信系统的重要组成部分。

随着无线通信的数字化、小型化的发展趋势，数字跟踪接收机在现代通信领域发挥越来越重要的作用。

数字跟踪接收机广泛采用的是中频带通采样数字化技术，通过FPGA和DSP完成对70MHz中频信号的数字信号处理。

本设计中的中频单元模块就是完成将射频信号变频到70MHz中频信号的功能，在不做硬件改动的情况下，通过软件设置可以实现兼容C频段和L频段射频的输入信号，扩展了接收机的使用范围。

中频单元还内置了信号发生模块，可以在无外界输入信号的情况下，对接收机的工作状态和性能进行测试，方便跟踪接收机的调试以及故障诊断等工作。

1 指标要求输入频率范围：L频段（950MHz～1750MHz）；C频段（2.2 GHz～3.8 GHz），输出频率范围：70MHz ±500kHz，杂散要求：相关杂散（由于50dB）；无关杂散（由于-90dBm），幅频特性：带内优于2dB，镜像抑制：优于55dB，频率步进：1kHz。

2 变频方案设计中频单元采用两次变频设计放方案，实现射频信号到70MHz中频信号的频率转换。

具体实现框图如图一所示：为满足不同使用条件的要求，配合软件设置，系统可以工作在两种模式下：正常工作模式和自检工作模式。

在系统处于正常工作模式时，跟踪接收机处于正常工作状态，射频开关选通到射频信号输入通路；在系统处于自检工作模式时，跟踪接收机处于调试检测状态，射频开关选通到信号发生单元通路。

四象限InGaAs APD探测器的研究
王致远;李发明;刘方楠
【期刊名称】《光通信研究》
【年(卷),期】2007(000)006
【摘要】文章中设计的四象限InGaAs雪崩光电二极管(Avalanche Photo Diode,APD)的管芯结构采用正入光式平面型结构,而材料结构采用吸收区、倍增区渐变分离的APD结构,在对响应时间、暗电流和响应度等参数进行计算与分析的基础上,优化了器件结构参数.试验结果表明,其响应时间≤1.5 ns,响应度≥9.5 A/W,暗电流≤40 nA,可靠性设计时使PN结和倍增层均在器件表面以下,可有效抑制器件表面漏电流,提高器件的可靠性.
【总页数】4页(P43-46)
【作者】王致远;李发明;刘方楠
【作者单位】重庆邮电大学,光电工程学院,重庆,400065;重庆邮电大学,光电工程学院,重庆,400065;重庆邮电大学,光电工程学院,重庆,400065
【正文语种】中文
【中图分类】TN3
【相关文献】
1.InGaAs/InP APD探测器光电特性检测 [J], 肖雪芳;杨国华;归强;王国宏;马晓宇;陈朝;陈良惠
2.InGaAs/InGaAsP/InP SAGM-APD室温下静态光电特性的研究 [J], 丁国庆
3.Ge-APD及InGaAs/InGaAsP/InP SAGM-APD的暗电流-温度特性及其比较[J], 丁国庆
4.长距离高比特率光纤通信用InGaAs/InGaAsP/InP SAGM-APD [J], 林洪榕
5.InGaAs四象限探测器 [J], 莫才平;高新江;王兵
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四象限红外探测器信号处理系统
陈杜;徐秀芳;刘银年
【期刊名称】《科学技术与工程》
【年(卷),期】2006(006)005
【摘要】实现基于四象限红外探测器的位置检测信号处理系统.从四象限位置探测的原理入手,介绍了探测器信号提取与前级放大电路、同步相干谐波检测电路,以及模数转换、时序控制、数据采集电路.实验结果良好,系统可行.
【总页数】5页(P611-615)
【作者】陈杜;徐秀芳;刘银年
【作者单位】上海技术物理研究所,上海200083
【正文语种】中文
【中图分类】TN215
【相关文献】
1.四象限红外探测器光电参数测试技术研究 [J], 徐小垚;陈海清;齐哲明
2.热释电红外探测器的元器件(一) 热释电红外探测器综述 [J], 胡伟生;方佩敏
3.锑基Ⅱ类超晶格红外探测器——第三代红外探测器的最佳选择 [J], 史衍丽
4.基于四象限探测器的激光告警接收机信号处理系统设计 [J], 曹文晓;安志勇;段洁
5.基于四象限探测器的激光告警接收机信号处理系统设计 [J], 曹文晓;安志勇;段洁;因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

四象限探测器的特性测试赵馨;佟首峰;姜会林【摘要】研究了用四象限探测器检测光斑中心位置时,入射光斑的各种特性和外部环境对象限探测器输出产生的影响.通过理论推导得出了入射椭圆高斯光斑时光斑中心位置与探测器输出的关系公式及检测灵敏度公式;搭建实验系统完成了室内及野外测试实验.实验结果表明,室内环境下探测器具有较高的检测精度与细分能力;在极限灵敏度下通过数字滤波可以使器件具有36细分的能力;测量了象限探测器的电压特性,完成了背景光特性、光斑大小特性、信噪比特性测试实验.野外实验表明,光强闪烁对探测器影响很大,当大气折射率结构常数为10-16时,距离在830 m时器件仅具有7细分能力,距离在12.5 km时基本没有细分能力,已经无法进行光斑检测.【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2010(018)010【总页数】7页(P2164-2170)【关键词】四象限探测器;椭圆高斯光斑;光强闪烁;细分能力【作者】赵馨;佟首峰;姜会林【作者单位】长春理工大学,吉林,长春,130022;长春理工大学,吉林,长春,130022;长春理工大学,吉林,长春,130022【正文语种】中文【中图分类】TP212.14;TN3661 引言四象限探测器因为具有灵敏度和位置分辨率高、光谱范围宽、体积小、响应快、动态范围宽等特点,在光斑位置检测中得到了广泛应用,尤其是在空间光通信中,光波段从800 nm改为1 550 nm,使用四象限探测器对实现通信光与精信光标统一、减小系统体积十分有效;而在1 550 nm波段用于激光光斑位置判定时,由于红外CCD 探测器受限,象限探测器也是理想的选择。

从目前国内外报道的空间光通信系统成功案例和通信系统规划看,象限探测器主要应用在捕获、对准、跟踪(APT)系统精跟踪的光斑检测和提前量伺服系统的光斑检测。

例如,日本NADSA研制的LUCE系统采用象限探测器来完成精跟踪光斑检测及光斑中心计算,其链路为光通信系统的垂直链路[1-2]。

通信系统中的接收机设计与实现在现代社会中，通信系统扮演着连接世界的桥梁角色。

无论是手机通话、互联网数据传输还是广播电视的播出，都离不开通信系统的支撑。

而作为通信系统的核心组成部分之一，接收机的设计与实现则显得尤为重要。

一、接收机的基本原理接收机是指将传输过来的信号转换成可供人们理解的信息的设备。

其基本原理包括信号接收与解调两个过程。

首先，在信号接收方面，接收机会通过天线接收到传输过来的信号，并放大信号的弱小电流强度，从而增强信号的可靠性；其次，在信号解调方面，接收机会对接收到的信号进行解调，即将传输过来的模拟信号或数字信号解调成原始信号。

二、接收机设计的关键要素在通信系统中，接收机设计的关键要素包括动态范围、选择性和灵敏度。

动态范围是指接收机能够处理的最大和最小信号强度之间的差值。

选择性是指接收机在接收到多个信号时，能够选择性地接收特定信号的能力。

而灵敏度则是指接收机能够接收到弱小信号的能力。

此外，接收机还需要考虑功耗、带宽、功率和频率等参数的优化设计。

三、接收机设计的常见实现方式根据不同的通信需求，接收机的设计实现可以采用多种方式。

以下是其中几种常见实现方式：1. 超外差接收机超外差接收机是一种广泛应用于调频广播、调幅广播和电视接收的模拟接收机。

该接收机采用局部振荡器和混频器的组合，将输入信号转化为中频信号，然后通过放大器、滤波器和解调器等模块进行处理。

其主要特点是结构简单、成本较低，但抗干扰性较差。

2. 直接转换接收机直接转换接收机又称为直接数字频率合成接收机。

该接收机利用信号混叠和数字处理技术，将传统的超外差接收机中的中频环节替换为数字信号处理器。

该方式的优点是抗干扰能力强、灵活性高，适用于频谱扫描和软件定义无线电等应用。

3. 超外差接收机与直接转换接收机的结合超外差接收机和直接转换接收机各自具有一定的优势，因此在某些特定应用场景下，也可以将两者结合起来进行接收机设计。

这样可以兼顾接收机的抗干扰能力和灵活性，提高整体的性能。