3　关键技术

3．1　编码技术／激光调制技术

　　激光调制一般是调制激光的频率或振幅，本方法所采用的技术是将编码技术与激光调制技术结合起来进行综合编译。此处选取AT89C51作为控制模块，他使用广泛，具有稳定性好、性价比高等一些突出的优点，因而，他成为此系统的首选型号的单片机。其具体的编码及调制过程如下：首先在单片机内设定，当检测到一组二进制码时，若是“1”，便通电40μs，若是“0”时，便断电40μs，然后规定当检测完此组二进制数码时，进行循环执行。这样，这一电脉冲便形成一周期脉冲。当用户键入的数字为1998时，那么其二进制编码便是11111001110。那么单片机便控制发出如图2所示的脉冲信号时序控制信号。考虑到接收端也是用单片机，因此还有一个通信协议。这里采用这种 方法，一般情况都是低电平，当要发射时先发射4组10μs的信号。此信号发射完才开始发射控制信号。

3．2　光电检测器件的选取

　　目前，光电检测技术中常用到的一些光电检测器件有光电倍增管、雪崩二极管、光电二极管、光电三极管、PIN、光敏电阻、光敏电池以及CCD阵列等一些半导体器件。选择光电检测器件可参考表1来进行比较选取。

　　从表1可知光电二极管是最理想的选择，他的光谱响 应范围可以满足此系统的需求，他具有较好的线性特性、外加电压小、暗电流小、体积小、最稳定以及价格低等一些优点，他的输出电流小，光敏面积小，可以通过设计前置放大电路以及装光学器材来增大其受光面积。故选择光电二极管作为此系统的光电检测器件，进行检测电器的连结时要注意光电二极管正常工作于反偏状态下，其一般的检测电路如图3所示，该电路的微变等效电路如图4所示。

3．3　检测电路的频率特性分析

　　当给定输入光照度时要在负载上取到最大功率输出时，要求满足RL=Rb和g<
　　此处，Cj为光电二极管结电容，Rg为内阻，Se为光电流。RL是前置放大电路的输入电阻。在设计中考虑到为从光电二极管中得到足够的信号功率和电压，RL和Rb不能太小。根据其微变等效电路可得RL和Rb过大又会引起高频截止，频率下降，降低了通频带宽度。

　　频率的响应是光电检测电路考虑的主要因素，要满足保证所需检测灵敏度前提下获得最好的线性不失真和频率不失真。因此可根据上述分析来设计检测电路。

3．4　噪声处理及前置放大电路的设计

　　在光电检测电路中其关键部分在于前置放大电路的设计以及噪声处理，实际光电检测电路中存在各种外部扰动和内部噪声。外部扰动包括随机波动和附加的光调制，光路传输介质的端流和背景起伏杂散光的入射以及检测04电路所受到的电磁干扰等。这些扰动可以通过稳定辐射光源、去除杂散光、选择偏振片等方法来得到解决。而内部噪声主要是由检测电路内部的一些半导体器件而产生。这些噪声主要是以热噪声的形式出现，可以通过电容耦合的方法来消除这些噪声。因此，为了减少外部扰动用单片机控制半导体激光器，生成一个有序激光脉冲信号，这就大大减少了外部扰动对系统的影响。为了减少与内部热噪声的影响，提高放大器输出端的信噪比，选用无噪声偏置放大电路，如图5所示。

　　选择C2大小，应使得在最低工作效率时他的电抗小于Rb，这样Ra，Rb产生的热噪声便可通过C2旁通到地。这样只有Rd产生少部分噪声。为了计算确定一些具体的阻容元件参数的方便，将此电路作了微变等效分析。一般等效处理即将各种器件等效处理为相同形式的均方值（或有效值）电流源的形式。这样便可以与其余的电路器件一起以统一方式建立等效的噪声电路。通过计算可以得出此电路具有较高的信噪比，且能够满足此系统对信号的要求。

3．5　信号的判断处理及控制信号的生成

　　此部分主要是信号经过放大整形后送入单片机进行处理，并且由单片机产生一路控制信号，可实现对不同设 备的同步控制。为了检验这一技术的可行性，我们设计并开发了激光密码报警系统，通过试验其性能稳定，操作方便简捷。证明了这一方法是非常可行的。

4　结语