一种星载相机EMCCD高压驱动电路设计

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1、Vo1．21No．3航天器工程第21卷第3期48SPACECRAFTENGINEERING2012年6月一种星载相机EMCCD高压驱动电路设计卜洪波陈瑞明张玉贵何志宽(北京空间机电研究所，北京100076)摘要介绍了一种星载相机电子倍增CCD(EMCCD)高压驱动电路的设计。该设计基于FPGA，采用直接数字频率合成技术实现正弦码数的发生，并能接收卫星指令信号进行在线调幅和调相；然后通过低压差分信号(LVDS)总线和高速大幅值运放技术，把正弦信号转化为EMCCD所需的高压倍增驱动信号。利用仿真与计算进行电路参数设定，并研制了实物样机。试验结果显示：电路生成的驱动信号相位调整步长为7c／

2、8，幅值调整精度优于0．01V。该设计可为国内后续EMC—CD卫星相机的研制提供参考。关键词星载相机；微光成像；电子倍增CCD；高压驱动；电路设计中图分类号：TN386．5文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2012．03．008DesignofHigh-voltageDriverCircuitforEMCCDinSatelliteCameraBUHongboCHENRuimingZHANGYuguiHEZhikuan(BeijingInstituteofSpaceMechanics&Electricity，Beijing100076。China)

3、Abstract：AdesignofelectronmultiplyingCCD(EMCCD)high—voltagedrivercircuitinsatellitecameraisintroduced．SinusoidalcodesgeneratorisimplementedbyaFPGAwithdirectdigitalfrequencysynthesis，whichcanreceivetelecommandsignalstoproceedamplitudeandphaseon-lineadjustment．LVDSbusandlargeamplitudeoperationala

4、mplifiertechniqueareutilizedtoconvertsinusoidalsignaltoEMCCDhigh—voltagedrivingsigna1．Circuitparametersaresettledbymakingcalculationsandsimulations，thenaphysicalprototypeisdeveloped．Theresultsshowthatthephasemodulationstepofthedrivingsignalis7c／8，andtheamplitudeadjustmentpreci—sionissuperiorto0

5、．OIV．ThisdesigncanbecomeanreferenceforthedevelopmentoflaterEMC—CDsatellitecamerainChina．Keywords：satellitecamera；lowlightlevelimaging；EMCCD；high—voltagedriver；circuitdesign具有高量子效率、大动态范围和低噪声等特点口]，1引言因而为微光成像遥感器进行黄昏和夜间探测提供了新的技术实现途径。EMCCD技术率先得到了欧美21世纪初出现的电子倍增CCD(EMCCD)，采国家的重视。美国国家航空航天局(NASA)在用了全固态片

6、上增益技术，与传统用于低照度探测2010年11月发射的“快速经济可负担科学与技术的像增强型CCD(ICCD)相比，体积大大减小，并且卫星”(FASTSat)，采用EMCCD作为遥感器载荷收稿日期：2012～02—18：修回日期：2012—04—11基金项目：国家重大科技专项工程作者简介：卜洪波(1988一)，男，硕士研究生，研究方向为空间光学遥感器电路设计。Email：buhongbo009@163．corn。一第3期卜洪波等：一种星载相机EMCCD高压驱动电路设计49的成像器件，对地球大气热层进行观测_3]。英国率相等，默认值为10MHz。在调试阶段，电路能够Andor公司研制的基

7、于EMCCD的iXonEM+相机，接收指令信号进行OHV信号的相位调整，调整步甚至能达到单光子的探测灵敏度L4]。可以说，长不高于丌／8。EMCCD是目前信噪比最高的CCD器件。(4)电路体积、质量、可靠性、功耗和信号防干扰EMCCD和普通CCD在驱动方式上的最大不控制，必须遵循相关星上设备设计标准。同是，前者需要一相高压倍增驱动信号(以下用2．3设计方法研究HV指代)。该信号作用于EMCCD特有的数百常规CCD驱动电路的原理组成如图1所示，它级电子倍增寄