综合孔径微波辐射计的高速数据采集传输设计
发布时间：2022-02-15 17:10
在当前全球气候变化的背景下,台风等极端天气事件频发,为了降低其带来的重大损失,需要能够更加准确地刻画全球气候的亮温时空分布特征、变化规律,这就对辐射计的空间分辨率提出了很高的要求。传统的真实孔径微波辐射计受天线物理尺寸限制,空间分辨率极为有限,而应用“综合孔径”技术则可以有效缓解这个瓶颈,然而在应用综合孔径技术的同时也要付出一些代价。为了构成高空间分辨率的综合口孔径辐射计系统,需要在天线阵列中放置大量的天线接收单元,这将使得辐射计面临很高的硬件成本和制造难度;而且在未来潜在的应用中需要更高的空间分辨率,阵列中的天线数将相应增加,信号采集通道规模迅速上升,达到数十路甚至数百路。利用如此多的接收信道会面临极大的挑战。综合孔径辐射计庞大的系统规模和高系统复杂度使其难以采用集成的方式实现数据采集系统,因此搭建系统只能采用分布式的结构,同时这就要求数字系统实现板间同步采集和高速数传。基于以上情况,本文针对航天探测任务中庞大的系统规模和数字系统,提出并设计了一种基于分布式相关系统下的高速数据采集和传输系统,通道数24路,采样率60Msps。数字系统主要围绕AD采集板、数控板、后端相关板三大部分进行...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心)北京市
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
二元干涉仪结构图
综合孔径微波辐射计的高速数据采集传输设计 0000cos2(/)sincosos(2)cos2sin() DccDti率 u： 000Dcos Dcosu 简化为：()cos(2)cos(2)0F l ulsin 。通过设定相位中心0 ，将两个天线对0 附近目。天线两两相互作用在空间频率域中得到的测量结果空间域测量结果[11]。基于该原理设计的综合孔径微波 1.2 所示：
图 1.3 MIRAS 光束框图Figure 1.3 Fiber optic bundle block diagram of MIRAS其中控制和相关器单元（CCU）负责执行相关运算、数据处理和仪器控制；72 个微波接收机（轻量化成本有效的前端，LICEF）负责接收微波信号，并对信号下变频处理为同相和正交的分量，经过量化，采样和多路复用得到 I/Q 数据流；系统的 12 个控制监视节点（CMN）从参考时钟（乘以 25）生成、分配用于 6个 LICEF 和对应振荡器的时钟，并执行其他控制和监试任务。综上，MOHA 的功能主要分为两部分：参考时钟分配和 I/Q 数据传输/解复用。SMOS 的 55.84MHz 参考时钟在 CCU 的 MOHA 部分内生成。它被电分配给CCU 的相关器部分、MOHA/CCU 内部数据恢复、以及时钟发送器。参考时钟发射器包括激光驱动器集成电路和标称输出功率为 1.5mW 的 1310nm 单模光纤耦合的法布里-珀罗激光二极管。每个 NIR-LICEF 单位有两个微波接收机，通过级联的无源光分路器可将光参考时钟信号分成 96 个相同的部分。加上光学过剩损
【参考文献】：
期刊论文
[1]Virtex5 FPGA GTPDUAL硬核两个收发器独立使用的实现[J]. 吕波,张涌,石永彪,黄侃. 现代电子技术. 2017(14)
[2]高速数据采集与光纤传输系统的设计与实现[J]. 陈一波,杨玉华,王红亮,王朝杰,胡晓峰. 电子技术应用. 2016(10)
[3]基于高速数字相关器的太赫兹干涉仪系统研究[J]. 韩东浩,刘浩,吴季,吴琼之,张德海,陆浩,张颖. 电子与信息学报. 2016(04)
[4]基于Aurora协议光纤实时信号传输性能测试[J]. 鲁睿其,曾健平,赵豫斌,任海龙. 核技术. 2015(03)
[5]应用RocketIO实现高速ADC和FPGA互连[J]. 张守将,那彦,陈建春. 计算机测量与控制. 2013(08)
[6]5Gsps高速数据采集系统的设计与实现[J]. 吴琼之,蔡春霞,丁一辰,廖春兰. 电子设计工程. 2012(01)
[7]全极化微波辐射计系统中高速数字相关器设计[J]. 陆浩,王振占,刘憬怡,姜景山. 电子学报. 2011(12)
[8]高速实时光纤图像传输系统的实现[J]. 孙科林,周维超,吴钦章. 光学精密工程. 2011(09)
[9]卫星通信传输延时误码率的比较研究[J]. 张希辉,昝俊军. 无线电通信技术. 2010(06)
[10]RocketIO在高速数据通信中的应用[J]. 武荣伟,苏涛,梁中英. 通信技术. 2010(11)
博士论文
[1]宽带卫星通信系统关键技术研究[D]. 汪春霆.西安电子科技大学 2010
硕士论文
[1]高速光纤数据采集与传输系统关键技术研究[D]. 陈一波.中北大学 2017
[2]基于强度调制的激光信道模拟器FPGA设计与实现[D]. 贾东睿.北京理工大学 2016
[3]星载L波段一维综合孔径辐射计海洋盐度探测任务仿真[D]. 金梦彤.中国科学院国家空间科学中心 2016
[4]基于FPGA的高速光纤通信数据传输技术的研究与实现[D]. 龚垒.西安电子科技大学 2014
[5]基于RocketIO高速串行通信接口的研究与实现[D]. 苏秀妮.西安电子科技大学 2013
[6]10Gbps/40Gbps光纤通信技术研究与系统实现[D]. 姜漫.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2012
[7]基于FPGA的高速低误码率传输系统的设计与实现[D]. 李强.国防科学技术大学 2011
[8]基于FPGA实现的高速串口传输技术与实现[D]. 潘国祯.复旦大学 2009
[9]基于FPGA的信号采集与处理系统设计与实现[D]. 赵宇玲.南京理工大学 2008
本文编号：3627009
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心)北京市
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
二元干涉仪结构图
综合孔径微波辐射计的高速数据采集传输设计 0000cos2(/)sincosos(2)cos2sin() DccDti率 u： 000Dcos Dcosu 简化为：()cos(2)cos(2)0F l ulsin 。通过设定相位中心0 ，将两个天线对0 附近目。天线两两相互作用在空间频率域中得到的测量结果空间域测量结果[11]。基于该原理设计的综合孔径微波 1.2 所示：
图 1.3 MIRAS 光束框图Figure 1.3 Fiber optic bundle block diagram of MIRAS其中控制和相关器单元（CCU）负责执行相关运算、数据处理和仪器控制；72 个微波接收机（轻量化成本有效的前端，LICEF）负责接收微波信号，并对信号下变频处理为同相和正交的分量，经过量化，采样和多路复用得到 I/Q 数据流；系统的 12 个控制监视节点（CMN）从参考时钟（乘以 25）生成、分配用于 6个 LICEF 和对应振荡器的时钟，并执行其他控制和监试任务。综上，MOHA 的功能主要分为两部分：参考时钟分配和 I/Q 数据传输/解复用。SMOS 的 55.84MHz 参考时钟在 CCU 的 MOHA 部分内生成。它被电分配给CCU 的相关器部分、MOHA/CCU 内部数据恢复、以及时钟发送器。参考时钟发射器包括激光驱动器集成电路和标称输出功率为 1.5mW 的 1310nm 单模光纤耦合的法布里-珀罗激光二极管。每个 NIR-LICEF 单位有两个微波接收机，通过级联的无源光分路器可将光参考时钟信号分成 96 个相同的部分。加上光学过剩损
【参考文献】：
期刊论文
[1]Virtex5 FPGA GTPDUAL硬核两个收发器独立使用的实现[J]. 吕波,张涌,石永彪,黄侃. 现代电子技术. 2017(14)
[2]高速数据采集与光纤传输系统的设计与实现[J]. 陈一波,杨玉华,王红亮,王朝杰,胡晓峰. 电子技术应用. 2016(10)
[3]基于高速数字相关器的太赫兹干涉仪系统研究[J]. 韩东浩,刘浩,吴季,吴琼之,张德海,陆浩,张颖. 电子与信息学报. 2016(04)
[4]基于Aurora协议光纤实时信号传输性能测试[J]. 鲁睿其,曾健平,赵豫斌,任海龙. 核技术. 2015(03)
[5]应用RocketIO实现高速ADC和FPGA互连[J]. 张守将,那彦,陈建春. 计算机测量与控制. 2013(08)
[6]5Gsps高速数据采集系统的设计与实现[J]. 吴琼之,蔡春霞,丁一辰,廖春兰. 电子设计工程. 2012(01)
[7]全极化微波辐射计系统中高速数字相关器设计[J]. 陆浩,王振占,刘憬怡,姜景山. 电子学报. 2011(12)
[8]高速实时光纤图像传输系统的实现[J]. 孙科林,周维超,吴钦章. 光学精密工程. 2011(09)
[9]卫星通信传输延时误码率的比较研究[J]. 张希辉,昝俊军. 无线电通信技术. 2010(06)
[10]RocketIO在高速数据通信中的应用[J]. 武荣伟,苏涛,梁中英. 通信技术. 2010(11)
博士论文
[1]宽带卫星通信系统关键技术研究[D]. 汪春霆.西安电子科技大学 2010
硕士论文
[1]高速光纤数据采集与传输系统关键技术研究[D]. 陈一波.中北大学 2017
[2]基于强度调制的激光信道模拟器FPGA设计与实现[D]. 贾东睿.北京理工大学 2016
[3]星载L波段一维综合孔径辐射计海洋盐度探测任务仿真[D]. 金梦彤.中国科学院国家空间科学中心 2016
[4]基于FPGA的高速光纤通信数据传输技术的研究与实现[D]. 龚垒.西安电子科技大学 2014
[5]基于RocketIO高速串行通信接口的研究与实现[D]. 苏秀妮.西安电子科技大学 2013
[6]10Gbps/40Gbps光纤通信技术研究与系统实现[D]. 姜漫.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2012
[7]基于FPGA的高速低误码率传输系统的设计与实现[D]. 李强.国防科学技术大学 2011
[8]基于FPGA实现的高速串口传输技术与实现[D]. 潘国祯.复旦大学 2009
[9]基于FPGA的信号采集与处理系统设计与实现[D]. 赵宇玲.南京理工大学 2008
本文编号：3627009
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