基于FPGA的微波辐射计数控系统设计与实现

《基于FPGA的微波辐射计数控系统设计与实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、万方数据集成电路应用ApplicationofIntegratedCircuits基于FPGA的微波辐射计数控系统设计与实现张瑜1’2，张升伟2(1．中国科学院研究生院，北京100190；2．中国科学院空间科学与应用研究中心，北京100190)摘要：重点设计并实现了863项目“南海深水区动力环境立体检测技术研发”中5频段微波辐射计的数据处理与控制系统，以Xilinx公司Virtex一4系列FPGA为核心，包括数据采集、AGC自动增益控制、系统开关控制、数据通信等模块，精确满足了系统要求，同时给出了系统电路设计、关键模

2、块逻辑图及软件流程图。关键词：微波辐射计；FPGA；数据处理与控制系统；数据通信中图分类号：TV274文献标识码：ADesignandimplementationofdataprocessingandcontrolsysteminmicrowaveradiometerbasedonFPGAZHANGYul一．ZHANGShengWei2(1．GraduateUniversityofChineseAcademyofScience，Beijing100190。China；2．CenterforSpaceSciencean

3、dAppliedResearchChineseAcademyofSciences，Beijing100190，China)Abstract：Thispapermainlyintroducesthedataprocessingandcontrolsystemoffivefrequencymicrowaveradiometerin“863program”ofdynamicenvironmentalmonitoringindeepwaterareasofSouthChinaSea，withVirtex—IVfamilyFP

4、GAofXilinxcorn-pany舾thecore，includingdatasampling，automaticgaincontrol(AGC)，systemswitchcontrolanddatacommunication，whichsatis-tiestherequirementofthesystemclosely．Thedesignschemeofdataprocessingandcontrolsystem，stepsforkeymodules，aswell踮softwar。eflowchartareal

5、sopresented．Keywords：microwaveradiometer；FPGA；dataprocessingandcontrolsystem；datacommunication微波辐射计是一种被动式的微波遥感器，用于全天时、全天候地观测全球大气温度和湿度、降雨量等空间气象资料，在全球性水文循环探测、地质与资源调查、海洋环境与海况检测、灾害性天气预报与检测等研究中发挥了重要作用。由于微波辐射计是一种被动式的遥感器，其灵敏度要求很高，同时，由于当今遥感仪器的设计越来越趋于高功能密度及小型化，因此，要求多通道微

6、波辐射计的数据处理与控制系统具有高可靠性、高分辨率、实时性好、体积小、重量轻、功耗低以及可移植性强等特点。以往多数微波辐射计数控系统中采用的以80C31为核心的设计，由于受微处理器芯片和外围电路的限制，扩展性差，所占体积较大，且需要多块电路板协调工作，功耗较大。鉴于FPGA功能强大、逻辑速度快、功耗低及可移植性强等优点，本文采用FPGA为核心进行微波辐射计数控系统设计，实现了设备的低功耗和轻42欢迎网上投稿WWW．chinaaet．tom小型化。1系统结构5频段双极化微波辐射计共10个通道，其中每个频段结构框图如图l

7、所示，由天线单元、接收机单元、定标单元、数据处理与控制系统、测温电路等功能模块组成。接收机单元包括内检波、低频放大、积分等部分⋯。接收机的输入端通过电子开关周期地在天线单元和定标单元之间切换，同时噪声源在加电和不加电两种状态下与匹配负载耦合，从而使定标源产生高、低不同的亮温，5个频段共用一套数据处理与控制系统。数据管理与控制系统接收远程计算机注入指令包，控制系统开关机和噪声源上下电，系统上电后，由接收机单元接收的模拟信号送人数据处理与控制系统，由数据处理与控制系统进行数据采集与存储，AGC自动增益控制、工作状态控制以

8、及与远程计算机的数据通信。可《电子技术应用》2009年第12期万方数据。墓速堕整瞳旦型型!!堕坐旦型型塑竺坠■l一豁‰卜Ⅶ{X稻苜葡一rH■3一)。口o>牛C>握翻娟-网l平≤瓜习溺：黼R波器检波器，2KII”一U匕幽。L，7’出J’匕3幻u二划本振由数据远@帕功分器处理程与皇=j计由隔离器控制算系统机。鼍o-·r、>—刁醪L“：>、．r瑟刁．