● 摘要
距离模拟技术用于对激光测距仪进行标定和校准，其核心在于产生两个精确间隔、大动态范围的脉冲信号，分别模拟激光雷达的发射主波和接收回波，调整其间隔时间即可改变模拟的目标距离，被测激光测距仪接收这两个脉冲信号，将其测得的距离与此时脉冲间隔所代表的距离相对比，即可对测距仪的灵敏度、距离分辨率以及测距精度等性能参数进行测试。现有的产生距离模拟脉冲的方法不能满足激光测距仪的使用要求，模拟延时电路的延时范围较小，不足够作为距离模拟脉冲的使用，而数字延时电路由于晶振的限制只能达到ns量级的精度。
本文通过分析现有电路结构，选择了数模结合两级延时的电路方案，第一级数字延迟部分使用FPGA，完成延迟量高位部分控制，扩大动态范围；第二级模拟延迟部分使用AD9501，完成延迟量低位部分控制，提高延时精度。其次分析了对影响延时电路精度的分级点选择、元器件选择等因素，完成了电路设计、电路板设计、FPGA程序编写和LabVIEW的数据收发及波形显示界面设计。然后对其精度和重复性进行了测试，验证了可以实现2μs—4ms 的延时范围并具有0.1ns的延时精度，即可以模拟300m—600km的距离并具有 1.5cm的距离精度。最后为了进一步优化系统提高精度，针对器件温度问题提出了补偿算法，并通过测试验证了该算法具有较好的效果。