长线阵CCD高速驱动与信号处理系统研究

【摘要】线阵CCD(电荷耦合型器件)由于其具有较广的成像视野、快速的扫描速率、较高的分辨率等优点,越来越多的被运用在军事领域和航天推扫等高端应用场合。基于FPGA的长线阵CCD成像系统需要实时的对目标信息进行采集,在器件的挑选、驱动时钟的选择、各部分信号处理电路的设计以及通信接口的调试过程中,都需要有相当高的标准。研究和设计基于线阵CCD的高速驱动与信号处理系统,对高性能航天推扫相机的开发,具有重要的应用和参考价值。本文研究了长线阵CCD高速驱动与信号处理系统的实现原理。主要包括：CCD传感器的主要特性和基本工作原理,输出信号特征,相关双采样原理以及数据采集系统等。根据航天推扫系统中CCD相机的要求,对基于FPGA的长线阵CCD高速驱动与信号处理系统进行了设计,包括高速CCD驱动信号电路的设计、CCD管脚驱动电路设计、CCD输出信号调理电路设计、模拟前端电路设计以及采集后图像信号的格式编排设计几个部分。本系统采用集成化的模拟前端对CCD输出信号进行调理,模拟前端包括相关双采样电路、暗电平钳位电路、增益调节电路以及采样精度为12比特的模数转换电路。本设计以Xilinx公司的低成本FPGA为核心,利用Xilinx公司的开发环境ISE14.1对CCD的驱动时序信号以及模拟前端驱动信号和串行外围设备接口(SerialPeripheralInterface)进行设计,并对模拟前端输出的数字信号进行格式编排。通过对测试结果的分析表明,各项性能指标均达到同类产品先进水平。与传统的长线阵CCD驱动与信号处理系统相比,本系统不但具有数据处理速度高,集成度高,硬件电路简单等优点,而且由于采用FPGA作为本系统的数据处理以及时序信号发生核心,本系统具有可移植性好,调试方便等优点。
【作者】秦远洋；
【导师】范红；
【作者基本信息】东华大学，电子与通信工程（专业学位），2014，硕士
【关键词】线阵CCD；verilogHDL；相关双采样；信号驱动电路；

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