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脉冲激光测距系统具有量程大、响应速度快、结构简单等诸多优点，长期以来在军事、科研等领域得到了广泛的应用。然而，脉冲激光测距系统的部分关键电路的设计技术一直为国外极少数几家公司掌控，相关器件价格昂贵。因此，如何自己设计这些关键电路并且利用各种新技术进一步促使脉冲激光测距系统向着高精度、小型化发展是急需解决的问题。
本论文创新性提出了利用TDC-GP2从总体上优化脉冲激光测距系统的方案，在提高测量精度和简化电路结构两方面大幅度提升了系统性能。并且给出了纳秒脉冲激光测距系统接收部分关键电路和高精度计时电路的具体实现方法。系统采用APD作为光电传感器，将激光脉冲信号转变为微弱电脉冲，经过高频带通滤波器滤除干扰信号后，由多级高频放大电路对微弱电脉冲进行放大，信号变为幅度较大的电压脉冲，再经过定比鉴别器实现对计时起点和计时终点的精确鉴别后，由高精度时间间隔测量电路来精确测量两个时间点之间的时间间隔，最终测量结果可由外围显示电路直观地显示出来。
在完成了高频带通滤波器、低噪声高增益1GHz放大器(包括前置放大器和后续放大器)及定比鉴别器的电路设计后，应用Agilent公司的射频电路设计与仿真软件ADS2006A分别对它们进行了模拟仿真。最后利用TDC-GP2结合FPGA设计了高精度时间间隔测量电路。
多次实验表明，中心频率为1GHz的高频带通滤波器的3dB带宽为160MHz；1GHz放大器的输入范围是0.02～1mV，增益高达80dB，最小噪声系数为2.591dB，稳定性好，输入输出匹配也较好，且在1GHz频率附近有较好增益平坦度；两款定比鉴别器的恒定比值分别为92.63％和38.53％，输入电压范围都是100～700mV(正好与前面设计的带负反馈的1GHz放大器输出端直接相连)，可以实现对计时起点和计时终点的精确鉴别；高精度时间间隔测量电路可测量最小时间间隔能达到65ps，精度为65ps。