基于五光谱TDICCD的模拟信号发生器设计

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1、第35卷第6期航天返回与遥感2014年12月SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING49基于五光谱TDICCD的模拟信号发生器设计王旭刘正敏樊奔何志宽（北京空间机电研究所，北京100094）摘要首先介绍了延迟积分电荷耦合器件（TDICCD）的基本原理，并根据某高分辨率多光谱航天相机定制的一款五光谱TDICCD的输出特性，设计了一种基于五光谱TDICCD的模拟信号发生器，给出了该模拟信号发生器的系统组成，包括图像处理电路、数模转换电路和模拟信号滤波电路。最后通过测试验证了该系统的信号波形、信号噪声和输出图像都满足设计要求，其

2、输出的16通道模拟五光谱TDICCD信号频率可以达到20MHz，噪声控制在10mV以内，具有高精度、多通道和低噪声等特点。目前该模拟信号发生器已成功应用到新一代高分辨率多光谱TDICCD相机成像电路系统的研制中。关键词延迟积分电荷耦合器件信号发生器现场可编程门阵列数模转换航天相机中图分类号:TN386.5文献标志码:A文章编号:1009-8518(2014)06-0049-09DOI:10.3969/j.issn.1009-8518.2014.06.007DesignofAnalogSignalGeneratorBasedonFive-spect

3、ralTDICCDWANGXuLIUZhengminFANBenHEZhikuan（BeijingInstituteofSpaceMechanics&Electricity,Beijing100094,China）AbstractThepaperintroducestheprincipleofTDICCDfirstly,andthendesignsananalogsignalgeneratorbasedonfive-spectralTDICCD,accordingtotheoutputcharacteristicoffive-spectralTD

4、ICCDcustomizedbyahighresolutionmulti-spectralTDICCDcamera.Analogsignalgeneratorconsistsofimageprocessingcircuit,digital-to-analogconversioncircuitandanalogsignalfiltercircuit.Finally,verifiedbythesystemofsignal,signaltonoiseratioandtheoutputimagesmeetthedesignrequirements.The

5、systemhasthecharacteristicsofhighprecision,multi-channelandlownoise,whose16channelscananalogfive-spectralTDICCDsignalfrequencyupto20MHzandthesignaltonoiseratioislessthan10mV.Theanalogsignalgeneratorhasbeensuccessfullyappliedinthedevelopmentofimagingcircuitsystemofthenewgenera

6、tionhighresolutionmulti-spectralTDICCDcamera.KeywordsTDICCD;signalgenerator;FPGA;digital-to-analogconversion;spacecamera0引言多光谱电荷耦合器件（CCD）是在一个CCD器件内实现可探测多个光谱的线阵，其实现方式是将多条CCD线阵封装在一起，再采用镀膜或窗口分光的方式，使每条线阵探测不同光谱。多光谱TDICCD[1]是多光谱CCD器件的一种，其光敏面全部由TDICCD阵列组成。经过20多年的发展，我国空间多光谱CCD相机的研制取得

7、了长足的进步，高性能的多光谱TDICCD[2-3]器件开始被广泛应用到最新的多光谱CCD相机中，进而大幅简化航天相机设计的复杂程度。但是多收稿日期：2014-05-2850航天返回与遥感2014年第35卷光谱TDICCD器件的价格昂贵，而且相机研制阶段的多次调试也会增加损坏的风险，采用通用的信号发生器模拟的多光谱TDICCD信号又存在输出波形固定、通道数量有限和信号时序失配等问题。针对以上问题，文章根据某高分辨率多光谱相机定制的五光谱TDICCD的特性，设计了一种基于现场可编程门阵列（FPGA）的16通道TDICCD模拟信号发生电路，其输出的模拟

8、TDICCD信号可以同时满足航天相机研制对五光谱TDICCD波形、通道数量和时序的要求，在输出模拟信号频率达到20MHz时，噪声可以控制