CCD相机系统中的高信噪比多通道信号处理设计.pdf

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1、第3l卷第2期航天返回与遥感2010年4月SPACECRAFTRECOVERY&REM(yTlESENSINC57—●■———■■■●_———●—■——■—●——■———一II■●●—_—_————■●—■●———●■—■———■●■■—■■●———●●————■■一CCD相机系统中的高信噪比多通道信号处理设计张健张伯珩边川平李爱玲(西安光学精密机械研究所，西安710119)摘要简要介绍了高速CCD相机中的电子学系统及CCD信号的处理流程。根据相机多路CCD信号同步处理的要求，设计了一个信号处理单元并行处理24路像

2、元速率为4MHz的CCD信号。CCD信号处理主要关注在提高相机成像信噪比、暗电平箝位及多路信号一致性调整3个方面，文章针对上述问题进行了分析，提出了解决方案。最后，给出了相机系统的测试结果。关键词电荷耦合器件噪声暗信号箝位信号一致性处理电路相机系统中图分类号：V443文献标识码：A文章编号：1009—8518(2010)02—0057—04HighSNRandMultipleChannelSignalOperationDesigninCCDCameraSystem孤JianZhangBohengBianChuanp

3、ingLiAiling(Xi’allInstituteofOpticsandPrecisionMechanics0fGAS，Xi’蛳710119，China)AbstractInthispaperhishspeedCCDcanlemelectoralsystemandCCDsig,1aloperationflowwasintroducedbriefly．Accordingtothereque：stthatallchannelsCCDsig脚shouldbeoperatedinparallel，akindofsign

4、aloperationunitwhichealqdealwith24channelsCCDsignalwasdesigned．ThekeyproblemsofCCDsignaloperationweresignalnoiseration，blacksignalclampandmultiplechannelsi印alconsistencyadjustment．Inthispaper，theseproblemswereanalyzed，andthedesign飘2hemewaspresented。Thetestingr

5、esultWasgivenintheend．KeywordsChargecoupleddeviceNoiseBlacksis,1alclampSig,1aluniformityOperationcircuitCamerasystem1引言在CCD相机设计过程中，CCD传感器把与图像信息相关的光信号转换为模拟信号，而后续电路则处理、量化该模拟信号。如果把CCD信号处理、量化电路与CCD电路放置在一起，可以大大减少CCD模拟信号在传输过程中受到的干扰。但是在某遥感相机系统中，全视场由3片CCD组成，在焦面附近空间非常有

6、限的情况下，还要放置调焦电机及驱动电路，因此，信号处理电路不能与CCD放置在一起，而需要设计一个单独信号处理单元，使用电缆在CCD成像单元与信号处理单元闯传输信号。整个相机电路系统由CCD成像单元，信号处理单元及控制、时序、供电单元3个子系统构成，如图l所示。在CCD成像单元中使用了3片DALSA公司生产的TDI—CCD(延时积分型线阵CCD)1T—EC一6144，通过光学拼接的方式组成全视场。整个视场共有12288个像元，为了满足图像数据输出的要求，把这12288个像元分成24组通过24个输出端口并行输出，每个输

7、出端口速率为4Ml--lz。收稿日期：2009—06—2858航天返回与遥感2010年第3l卷在信号处理单元中设置了24路模拟信号处理、AD转换电路。在图像信号量化后，数字化的图像信号就可以通过缓存器的读、写操作进行数据通道的合并。2CCD信号处理电路设计根据相机信号的特点，信号处理电路围绕以下几点进行设计：1)信号处理单元接收的CCD信号经过了长线传输，不图l相机电路系统结构仅包含CCD输出复位噪卢、暗电流噪声及散粒噪声⋯1，还夹带着长线传输中的各种干扰信号。在AD量化前对各种噪声的抑制是电路设计的首要目标。2)

8、设定CCD工作环境温度为(18．4-1)℃，在该温度下暗电流信号大小不能被忽视，需要在AD量化前完成暗电平箝位工作。3)整个视场由24路信号拼接而成，而CCD各抽头输出放大器增益有一定起伏，要使图像均匀一致，需要对24路信号在AD量化前进行一致性调整。根据上述要点，采用分立元器件设计了如图2所示信号处理电路结构。薹眶．悃盥礁一差分接收}岫叫1紧；尹f图2CC