32通道TDICCD遥感相机模拟前端电路设计

在TDICCD遥感相机成像系统中,模拟前端电路性能对提高系统信噪比具有重要作用。为了提高成像系统的信噪比,需要对模拟前端电路进行优化设计。在分析模拟前端电路各部分功能的基础上,采用CCD视频处理器件实现32通道模拟前端电路的方案设计,合理设置前置滤波放大电路带宽并完成仿真,确定相关双采样箝位和采样脉冲相位,设计低电压差分信号发送电路,对高速串行发送接口电路误码率进行测试,最终采集图像并完成图像信噪比计算。工程实践结果表明,在像素时钟为5MHz时,系统的信噪比可以达到52d B,满足实际工程应用需求。     

一种并行组合采样系统信号重构方法

提出了在并行组合采样系统这种多通道组合采样系统中,对于时基非同步信号,使用插值算法对组合信号进行重构的方法。实际的并行组合采样中,由于各采样通道之间的采样时钟相位控制存在时基偏差,引起了采样信号的时间非同步,导致采样波形非线性失真。为补偿系统的无杂散动态范围和实际信噪比,有效地还原信号原貌,需要对采样序列进行信号重构。提出了用插值算法来重构信号,实现对时基偏差的校正,并通过仿真验证,分析了此方法的可行性。     

多路高速数据采集系统

本文通过对数据采集系统原理分析,根据遥测系统要求对多路变化规律不同的信号进行采样和在计算机遥测系统中要求便于和计算机接口的特点,介绍了实现数字遥测系统高速和灵活分路数据采集的可行方案。给出了不需要采—保电路的条件;着重分析了满足对多路不同变化规律信号分路对策,提供了硬件实现和固体-微程序实现两种方案,并比较了二者的优缺点。由此可实现全总线结构,采样率超过6Mbit/s的高速、多路数据采集。     

混频器和滤波器非线性效应对MWC系统的影响

近年来提出的调制宽带转换器欠奈奎斯特采样系统,可以在远低于奈奎斯特频率下无失真采样宽带稀疏多频带信号.但是实际系统中混频器和低通滤波器非线性效应的影响会导致重构的信号存在失真.利用Rapp模型在理论上分析了器件的非线性效应造成信号重构误差的原因,并通过仿真实验,分析了非线性效应对支撑集重构概率的影响以及通道数和输入信噪比在降低系统误差上的作用.仿真结果表明,器件的非线性效应会降低系统的重构性能;提高通道数和输入信噪比可以提高支撑集重构概率,改善系统的性能.     

双频GNSS接收机射频前端的系统设计

结合全球导航卫星系统中各种卫星信号的频段分布,提出一种适用于双频接收机的射频前端结构,讨论基于该结构的本振频率的选取方法。以GPS的L1频段和Galileo的E1频段为例,对该系统进行仿真验证。仿真结果显示,双频接收机射频前端的各项指标均达到了设计要求。     

一种新型月壤水冰采样系统设计及试验验证

针对月球极区永久阴影坑深低温环境下，月壤水冰的硬度和机械强度很高，铲挖、钻进等常规采样方式难以实现低耗、快速采样的问题，提出了利用火工爆燃作动的动能侵彻方式快速构建月壤剖面孔洞，利用机械臂将采样工具送至孔内实施样品精确采集的新采样方法，并据此设计了新型月壤水冰采样系统。设计并研制了侵彻单元工程样机，基于力学等效性原则制备了拟实靶体，对工程样机的侵彻效能开展了试验验证。试验结果表明，对于单轴抗压强度30 MPa的模拟月壤水冰力学等效物能实现快速侵彻，侵彻深度可达234 mm,侵彻时间优于1 s。提出的侵彻式造孔和采样方法具有轻量化、低能耗、高效率、高强度月壤对象突破能力强等突出优势，可为后续月壤水冰采样探测任务提供有益借鉴。     

高速PCB的仿真与EMC设计方法探讨（Ⅰ）

以高速系统的信号完整性（SI）仿真、电源完整性（PI）仿真以及EMC分析为基本出发点。着重介绍了基于电路与电磁场仿真分析工具及EMC设计规则解决板级PCB设计中EMC问题的过程、高速PCB的电源分配系统（PDS）的构建以及高速PCB仿真设计中电源完整性分析过程，通过EDA分析工具实现PCB的建模与分布参数提取；通过电磁场分析工具完成网络参数定量分析，从最基本的设计方法入手，提出了高速PCB的信号系统与电源系统设计参数优化方案，指出了信号与电源完整性仿真设计和EMC设计的内在联系，希望本文能给予正在从事产品EMC设计的可靠性工程师、高速系统仿真设计工程师提供解决此类问题的新思路与新方法。     

基于星载高速调制器的射频功放线性化技术研究

为补偿射频功放非线性失真对高速宽带数传系统的影响,对全数字基带预失真算法进行了研究和改进。用Matlab仿真工具对预失真的最小均方(LMS)、递归最小二乘(RLS)算法进行了分析和比较,提出了一种新的变步长迭代收敛算法。在接收端对调制的中频信号直接采样,无需采集发端数据,用宽带锁相环和相关峰技术实现收、发信息同步,对整个信道的线性和非线性失真进行补偿处理。仿真表明该算法可提高预失真的性能和收敛速度。在星载高速调制器和行波管功放系统中对改进算法后的预失真技术进行了测试,16QAM宽带信号验证结果表明该方案可提高系统性能,减小功放非线性对系统的影响。     

大动态范围射频接收前端的研究和设计

射频接收前端是无线通信系统的关键组成部分之一。介绍超外差式射频接收前端的总体结构和工作原理,阐述相关系统设计的基本思路与电路设计,提出作为系统核心的自动增益控制电路的具体实现方案。对整体方案进行系统级仿真,并对仿真结果进行相应的理论分析。仿真结果表明,所设计的射频接收前端符合课题项目要求,具有实际的可行性。     

采样控制系统H_∞设计方法及在飞行仿真转台中的应用

给出了一种基于提升技术的采样控制系统Ｈ∞设计方法，并结合某高频响电动仿真转台系统的实际情况，给出了一种能够考虑系统中连续信号的全部信息，以系统的连续指标为设计目标的仿真转台系统数字控制器设计方法。仿真表明方法可行并具有优越性。     

基于ADS5463高速数据采集系统的设计与应用

高速模数转换器（ADC）可实现模拟信号的数字化转换，是高速数据采集系统的核心器件，广泛应用于各个领域。高速ADC对噪声干扰异常敏感，其性能受到相关外围电路以及整个电路板设计的极大影响，直接决定了系统性能的好坏。文章基于ADS5463的高速数据采集系统应用案例，分析了系统ADC模拟前端电路、编码时钟源、系统供电等3方面关键原理设计以及相关电路板设计对系统性能的影响；设计了一种结合两级变压器模拟前端、低抖动差分时钟以及低噪声电源的高速数据采集系统，同时优化相关电路板设计。经测试验证，系统的SNR、SFDR接近手册理论值，各项性能均满足指标要求。该设计已经成功应用于某型号卫星中，目前在轨运行良好。     

基于GTX接口的宇航用高速串口设计与应用

GTX (Gigabit Transceiver,吉比特收发器)是一种低功耗的收发器,可用于实现多种高速串行接口。GTX高速串行通信接口有宇航级单板、单机、系统级接口电路应用场景。文章针对GTX共性问题进行设计,面向宇航电子产品需求,优化PCB电源完整性与信号完整性设计,增加耦合电容,设计电路并进行性能仿真,完成了4路单通道速率3.125Gbps的高速信号传输、每路交换数据吞吐量大于5Gbp的信号传输试验,实现了10Gbps量级的信号传输,电源完整性及信号完整性满足宇航电子产品要求。     

高稳可变频率源的低杂散设计与实现

现代雷达电子对抗广泛使用DRFM 对雷达信号进行采样、存储与处理。传统频率合成技术无法同时满足高性能DRFM 对频率信号的稳定、低杂散、多路相参等指标要求。研究了频率源输出信号的抖动与杂散谐波对采样系统杂散性能的影响,结合传统频率合成技术,设计了基于FPGA和低噪声时钟抖动消除器的频率源电路,并对初级信号的谐波抑制设计了基于带通滤波器和微带滤波器的窄带滤波电路。最后,对系统的测试结果表明,本设计可输出多路频率范围为2．27～2600M Hz（分段）的频率信号,步进小于10kHz。信号相位噪声优于－95dBc／Hz ＠100kHz ,杂散抑制优于－60dBc。     

卫星自动识别系统观测模型及检测概率分析

针对卫星自动识别系统(AIS)天线的覆盖面积大、包含多个自组织区可能导致接收信号碰撞的特点,分析了星载AIS接收信号重叠碰撞的机制,对卫星AIS观测模型进行了等效蜂窝模型的建模,将AIS信号到达卫星接收机的过程等效为泊松随机过程,在此基础上分析了卫星AIS对船舶的检测概率,并对影响检测概率的各个因素进行了仿真分析,根据仿真结果提出了两种提高船舶检测概率的方法,对优化AIS的设计、分析系统对船舶的检测概率有一定的参考作用。     

高精度微弱磁场信号采集系统的设计与实现

微弱磁场测量是研究物质特性和探索未知世界的重要手段之一。实现高精度的微弱磁场信号测量需要设计高精度的信号采集系统,而以模拟量输出的磁强计通常需要数字采集系统进行模/数转换。为此,文章设计开发基于Σ-Δ型模/数转换器(ADC)的高精度微弱磁场信号采集系统,包括系统硬件电路设计和系统核心控制器FPGA的功能设计,实现了FPGA对ADC的读写控制,以及ADC输出数据的接收和发送等。性能测试结果表明,该系统的有效采样位数可接近理论值(21位),输出噪声RMS值为1.9μV,磁场测量精度满足0.1 nT要求。     

星载多通道信号采集处理平台设计方法研究

多通道信号采集处理平台是阵列信号处理系统的关键设备，其性能指标关系到整个系统的精度，需要研究其硬件平台实现时的方法。文章结合星载多通道信号采集处理系统的原理及特点，在幅相一致性、输入动态范围及通道间隔离度等方面，分别提出了在方案设计、器件选型及电路设计等阶段的解决途径；通过优化模拟前端阻抗匹配设计及合理的平面分割等方法，提升了电路性能；并基于COTS（Commercial off The Shelf，商用现货）器件设计了硬件平台；对关键技术指标进行了仿真分析，搭建测试系统验证了平台的性能指标，在测试频带内，系统的幅度一致性<1 dB，相位一致性<±3°。文章对采用阵列信号处理系统的星载设备研制，尤其是对具有低成本、小型化、低功耗需求的载荷，有着较强的指导性。     

FTS干涉信号延时补偿算法的仿真分析

基于干涉分光原理的傅里叶变换光谱仪通过将激光信号作为采样参考信号对干涉信号进行等光程差采样,然而动镜扫描不稳以及后续焦平面电路的差异会造成干涉信号与激光参考信号之间存在相对延时,导致数据的非同步性。随着多元探测器技术的快速发展,探测器信号路数急速扩展,目前广泛采用添加延时线的延时补偿方法需要大量硬件配置将不再适用。文章针对该问题提出一种延时补偿的软件实现方法,利用通过建模仿真得到的干涉数据完善了激光信号过零点获取、干涉数据重构等算法,并通过MATLAB进行了补偿原理的仿真分析。结果表明:通过该算法对干涉信号进行延时匹配重采样,可以将相对延时补偿到1μs以内,光谱复原度高于99%,可较好抑制动镜扫描不稳带来的光程差采样误差。用于高光谱遥感的后期数据处理,可有效提高光谱复原精度。     

数字信道化接收机的数字处理

为了保证系统的实时性,数字信道化接收机要求具有实时分析处理大量数据的能力。设计实现了一种新的高速数字并行分析系统,该系统能对输入信号的频谱进行分析,检测出雷达信号与干扰信号,并输出其相关参数信息。构建的FPGA+DSP处理系统的结构灵活,开发周期较短,易于维护和扩展,并适于模块化设计。     

基于积分抽取的时/频差参数估计方法

利用互模糊函数对大数据量信号进行时/频差参数估计的运算量大,现有处理算法难以满足系统实时性要求。针对该问题,提出了基于积分抽取的时/频差参数估计方法。该方法根据对积分抽取滤波器的性能分析,选择最优的抽取倍数,对粗估计和精细估计中的混合积信号进行降采样,在信息基本不缺失的前提下,大幅降低了FFT和CZT细化处理的运算量。利用该方法,可以将时/频域混合积信号抽取到5个样本点,再通过CZT运算就可以实现对时/频差参数的高精度估计。仿真结果表明所提方法的有效性。     

水击压力高速采集系统研制

水击压力数据采集系统是为液体火箭发动机地面试验设计的。阐述了系统设计指标、功能、原理、应用软件开发及系统集成后的调试方法。该系统具有数据采集、信号转换、瞬态参数信号调节、高速采集、数据实时显示及数据分析处理功能。实现了多路参数高速、数据实时显示及数据分析处理,测量精度高,性能稳定可靠,操作简便,能快速响应控制信号,各项性能指标达到了设计要求。