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激光雷达是一种以激光为光源的主动式现代光学遥感设备,已广泛用于大气环境监测领域,但由于激光波长有限,使得激光雷达在探测特定波长的气溶胶特性时受到限制。LED光源具有波长丰富、体积小、成本低等诸多优点使得用LED作为大气遥感探测雷达的光源比起激光光源来就有许多优势。光学雷达的光源要求使用脉冲光,而LED光源是连续光,因此本课题研究光学雷达用大功率LED光源脉冲调制方法很有意义。 本文首先介绍了LED的特点和光通量的测量原理,光通量的大小与温度成反比,与驱动电流成正比,因此要用恒流源来驱动大功率LED,且要把LED焊接在散热片上,减小温度的影响。其次介绍了雪崩晶体管的工作原理以及纳秒脉冲发生电路工作原理,用此方法获得的窄脉冲脉宽可达几十纳秒,脉冲反向过冲小。调节电路中的电容和供电电压可以改变输出脉冲的脉宽和幅值。选用FPGA作为主芯片产生纳秒脉冲电路的触发脉冲,保证了脉冲频率的精确性。最后介绍了LED驱动芯片的工作原理,将纳秒脉冲电路产生的高质量窄脉冲作为电源,驱动9颗大功率LED。 利用FPGA设计了频率可调脉冲发生器,完成了FPGA硬件设计及Verilog HDL硬件描述语言编程,产生1000Hz~3000Hz频率连续可调的脉冲;利用雪崩晶体管的雪崩特性,设计并调试纳秒脉冲发生电路,生成超窄脉冲,然后采用PT4115降压恒流源LED驱动电路得到了窄脉冲光,设置LED驱动电路的电阻可以确定流过LED的电流大小。最后利用光电二极管设计光电转换电路,测量脉冲光的波形。实验结果表明,脉冲光的频率正确,脉宽50ns,实现了LED光源的脉冲调制。