高精度TDC-FPGA事件计时器：卫星激光测距的新解决方案

高精度事件计时器的设计与实现 在现代卫星/月球激光测距（SLR/LLR）技术中，时间精度是一项关键要素，尤其对于长距离、高速度的测量来说更是如此。高频率、大范围和高精度是这一领域的发展趋势，这要求时间测量单元具备极高的稳定性和准确性。本文深入探讨了事件计时器测量时间的基本原理，即通过捕捉特定事件发生的时间戳，来精确地量化时间间隔。 文章的核心技术集中在时间数字转换（TDC）和现场可编程门阵列（FPGA）上。TDC是一种能够将连续模拟信号转换为离散数字信号的设备，特别适合于微小时间间隔的测量。作者利用TDC芯片对这些微秒级时间间隔进行精确捕捉，其优点在于能够处理高速信号并提供高分辨率的时间测量。 FPGA则被用来整合和优化整个事件计时器的设计。FPGA的灵活性使得它能够根据实际需求进行定制化编程，实现了整个系统的高效集成和控制。通过结合这两项技术，文章中的设计能够提供高精度的时间测量，达到标准偏差优于50 ps（皮秒），系统误差小于11 ps的性能指标。 实验部分展示了这种高精度事件计时器的实际应用，通过信号周期测量，验证了其优异的性能。测量仪的量程达到24小时，具有良好的温度稳定性，温度漂移小于100 fs/℃，这意味着即使在温度变化的情况下，其时间测量误差也非常小。此外，短期稳定性也表现良好，达到了±3 ps/h，这意味着在短时间内，计时器的稳定性极高。 这篇文章不仅介绍了高精度事件计时器的设计思路和技术选型，还展示了其在实际应用中的优越性能，对于提升现代SLR/LLR系统的测量精度具有重要意义。未来，随着科技的发展，这类高性能的计时器将在航天、通信等众多领域发挥重要作用。