积分时间和级数分别可调的TDI CCD驱动器

在分析TDI CCD器件驱动时序关系的基础上,设计了积分时间和级数分别可调的驱动时序发生器.作为卫星上的有效载荷,TDI CCD成像系统可以根据不同的光照条件及探测分辨率的需求,选择不同的积分时间和级数,提高成像系统的灵敏度和信噪比.选用现场可编程门阵列(FPGA)作为硬件设计平台,使用VHDL语言对驱动时序发生器进行硬件描述,采用QuartusⅡ对所设计的驱动时序发生器进行了仿真.系统测试结果表明,所研制的驱动时序发生器可以满足高分辨率TDI CCD相机的驱动要求.     

基于IL-P3的高速CCD驱动电路的设计与实现

对动态目标的CCD探测中,高速CCD驱动电路的设计是CCD相机成功捕获目标的关键技术之一.以DALSA公司近年来推出的高性能CCD芯片IL-P3为例,在分析其驱动时序关系的基础上,设计了一个积分时间可调的高速CCD驱动电路.用VHDL语言对CCD驱动时序发生器进行了硬件描述,在MAX PLUSⅡ开发环境下进行了功能仿真,选用ALTERA公司的CPLD器件EPM7128SLC84-7作为硬件设计平台.测试结果表明,驱动时序发生器产生的各控制信号可以满足CCD驱动要求.     

基于CPLD的面阵CCD图像传感器驱动时序发生器设计

在分析FTT1010-M型面阵CCD图像传感器驱动时序关系的基础上,设计了可调曝光时间的面阵CCD图像传感器驱动时序发生器.选用CPLD器件作为硬件设计平台,使用VHDL语言对驱动时序发生器进行了硬件描述.采用Quartus II对所设计的驱动时序发生器进行了功能仿真,并针对ALTERA公司的EPM7160SLC84-10进行了RTL级仿真及配置.系统测试结果表明,所设计的驱动时序发生器不仅可以满足面阵CCD图像传感器的驱动要求,而且还能够调节其曝光时间.     

用CPLD替代单片机实现线阵CCD自动变扫描控制

从CCD积分时间预测的角度提出了一种新的CCD自动变扫描控制方法，并以复杂可编程逻辑器件(CPLD)替代单片机或DSP作为系统的控制核心，使系统能够满足高速实时测量的要求，使用超高速集成电路硬件描述语言(VHDL)对该系统进行了行为描述，并采用MAX PLUS Ⅱ软件对所设计的系统进行了仿真。测试表明，所设计的自动变扫描控制系统可以满足光积分时间的高速自动调节。     

CCD时序与基于时分复用的实时数据处理系统设计

分析并设计了e2v公司的CCD42-80 Back Illuminated AIMO型CCD器件驱动时序,完成了一种既节省硬件资源,又能实时、准确输出图像数据的CCD数据处理系统.采用了曝光时间可调节设计来适应相机观测目标的多变性,使用时分复用技术结合乒乓操作、后进先出(LiFo)等技术,保证了图像的质量和实时性.应用一片可编程门阵列FPGA作为硬件设计载体,使用Verilog-HDL硬件描述语言并采用自上而下的模块化设计对整个系统进行硬件描述.在系统时钟64 MHz、图像输出速率200 kHz条件下,测试结果表明,时序电路工作正常,可以满足CCD相机的驱动要求,相机系统输出的图像实时、稳定.基本满足了观测系统对CCD相机在成像和数据传输方面的要求.     

一种CCD驱动时序参量化设计方法

通过对帧转移、内线转移、TDI(时间延迟积分)、线列等多种典型CCD驱动时序的共性和差异特征进行分析,提出了一种针对CCD图像传感器驱动时序的参量化设计方法。该方法提取了驱动时序的时间、状态、周期循环次数等16个参量,根据各参量之间的逻辑关系,采用FPGA设计时序发生程序模块,通过上位机对程序模块设置参量值,可实现对工作模式、工作频率、相位延迟等时序关系的调节,达到对CCD图像传感器各路驱动时序灵活控制的目的。此设计应用于CCD图像传感器参量测试系统中,有效地提高了参量测试效率和测试系统的通用性。     

基于电子快门自动增益的CCD驱动电路研究

为了满足目前CCD测量领域中高速、高精度的测量要求,设计了TCDl304传感器的专用驱动电路。该驱动电路的一大特性就是电子快门,其将光积分时间缩短了一个数量级,至几个微秒,极大地提高了测量速度;同时,通过对CCD输出信号A／D采样分析,实时调节电子快门时间,实现自动调节控制,提高了测量精度。经实验证明,该测量方法在高速实时在线测量领域有很好的应用前景。     

基于FPGA的线阵CCD驱动时序电路的设计

CCD在现代光电子学、精密仪器等方面的作用是不可估量的.在特殊需要或加特殊功能时,驱动时序往往需要自己设计.以TOSHIBA公司的线阵CCD器件TCD1500C为例,通过研究CCD的工作特性和时序电路波形图,用FPGA来设计驱动时序,使之达到应用要求.并通过改变时钟频率或增加光积分周期内的时钟脉冲数,从而改变光积分时间.     

FPGA控制下面阵CCD时序发生器设计及硬件实现

在分析Sony公司ICX098BQ面阵CCD图像传感器驱动时序的基础上,对可调节曝光时间的CCD时序发生器及其硬件电路进行设计.选用FPGA器件作为硬件设计平台,使用VHDL语言对时序关系进行了硬件描述,采用QuARTUSⅡ8.0对所设计的时序发生器进行了功能仿真,并以Altera公司的可编程逻辑器件为核心进行硬件适配...     

基于FPGA的线阵CCD驱动设计

电荷耦合器件（CCD）作为一种新型的光电器件,被广泛地应用于非接触测量。而CCD驱动设计是CCD应用的关键问题之一。为了克服早期CCD驱动电路体积大,设计周期长,调试困难等缺点,以线阵CCD图像传感器TCD1251UD为例,介绍一种利用可编程逻辑器件FPGA实现积分时间和频率同时可调的线阵CCD驱动方法,使用Verilog语言对驱动电路方案进行了硬件描述,采用QuartusⅡ对所设计的时序进行系统仿真。仿真结果表明,该驱动时序的设计方法是可行的。     

科学级紫外CCD电路系统设计

为了获取高质量高帧频紫外图像数据,设计了一套基于科学级紫外CCD的成像电路系统。整个系统以E2V公司CCD57-10图像探测器为核心,以Microsemi公司低功耗FPGA—A3PE3000L为逻辑控制单元进行展开。首先,给出了系统的总体设计方案,分析了CCD57-10 的工作特性,并设计了一套性能可靠的硬件电路系统;分析了CCD探测器的时序关系并确定了详细的时序参数,在不影响探测能力前提下,为了提高系统帧频,设计上采用了CCD开窗工作模式;通过优化时序设计,在FPGA内完成了不同曝光时间工作模式的自适应。实验结果表明,系统在200KHz读出频率,256*256开窗条件下,帧频可达3f/s,读出噪声低至10个电子,具有较好的性能。成像系统性能稳定、可靠性高,设计理念具有较好的可扩展性。     

基于DSP的4/πQPSK调制解调器的设计

QPSK调制解调器与具有强大数字信号处理功能的DSP芯片相结合,实现了调制解调的高效实时处理。系统采用TI公司的TMS320C5409为核心处理器,设计了硬件电路系统的3个主要模块,包括A/D转换模块,程序存储器模块和数据存储器模块。将一种简单高效的定时同步算法——最大平均功率定时同步算法引入到系统的解调设计中,以提高定时同步的运算速度和准确性。系统软件采用汇编语言编写,并通过CCS软件仿真,结果证明该算法能够完成4/πQPSK调制解调的全部功能,且具有体积小、功耗低、集成度高、软件可移植性强等优点。     

一个用于背板通信的24Gb/s高速自适应组合均衡器

本文介绍了应用于背板通信系统中均衡器的设计与实现.该均衡器采用连续时间线性均衡器（Continuous Time Linear Equalizer,CTLE）和2抽头判决反馈均衡器（Decision Feedback Equalizer,DFE）的组合结构来消除信道码间干扰中的前标分量和后标分量.在设计中,CTLE采用双路均衡器结构补偿信道不同频率的损耗,减小了电路的面积和功耗;DFE采用半速率预处理结构来缓解传统DFE结构中关键反馈路径的时序限制,并采用模拟最小均方（Least Mean Square,LMS）算法电路控制DFE系数的自适应.电路采用IBM 0.13μm BiCMOS工艺设计并实现,测试结果表明对于经过18英寸背板后眼图完全闭合的24Gb/s的信号,均衡后的眼图水平张开度达到了0.81UI.整个均衡器芯片包括焊盘在内的芯片面积为0.78×0.8mm²,在3.3V的电源电压下,功耗为624mW.     

基于帧转移CCD的超高动态循环曝光控制技术研究

提出了一种可大幅度提升高光谱成像探测动态范围的基于帧转移电荷耦合器件(CCD)的曝光控制技术。该技术采用先积分后读出的工作模式,结合CCD快速电荷倾倒时序控制方法,能够有效清除空闲时段的无效电荷,实现超短积分时间和长积分时间曝光周期的快速切换;针对同一被探测目标,在规定时间范围内通过多档积分周期之间的快速切换,实现多档曝光周期的不间断循环曝光,从而使该技术的光谱探测动态范围相较传统技术提升2个数量级以上。设计了循环曝光档数和曝光时间可动态设置方式,时序仿真与测试结果表明,该方式能够有效提升高光谱成像技术在复杂光环境下的适应性。     

嵌入式系统的制冷CCD相机

根据天文摄影中CCD的工作特性,提出了基于嵌入式技术制冷CCD相机的新方法,以ARM微处理器为硬件平台设计了嵌入式制冷CCD相机,并在低照度下的天文观测中取得了良好的效果.基于天文制冷CCD的具体特性和对信号数据输出的要求,选用CXD1267和AD9826分别设计CCD的列转移驱动时序和CCD的水平读出时序.通过微处理器定时中断,实现对CCD制冷温度的实时控制.分析了科学级CCD噪声的种类及来源,通过实验得到了温度、曝光时间与暗电流噪声的关系以及CCD的读出速率与读出噪声的关系.进而在硬件和软件上采取了相应的措施有效地降低了CCD的噪声.     

强背景大起伏条件下点目标双尺度滤波检测算法

针对白天观测条件下利用望远镜探测空间目标的应用背景,分析了白天观测条件下的空间目标的特点,提出了适合硬件实现的双尺度滤波检测算法(DSF).该算法能有效地消除强背景的起伏变化,在对CCD相机所获得的单帧图像进行不同尺度的滤波的基础上,可将空间点目标可靠地检测出来.该算法利用了数据的并行处理手段,有效地减少了数据处理的时间,利于硬件实时实现.实验结果表明该算法能够对信噪比约为2的空间点目标进行可靠的检测,且具有较好的实时性.     

基于可见光通信的一对多视频广播系统

利用自主研发的软硬件搭建了基于可见光通信(VLC )的一对多视频广播系统。通过传输流(TS,transport stream)音视频数据流解决了通信信道 不可靠的问题,通过广播流量控制算法和控制指令的设计解决了多媒体数据广播传输时服务 器和客户端速率不匹配带来的超大缓存需求问题。可见光收发模块采用荧光型LED和PIN探测 器作为光源和探测器。系统拥有蜂窝网络结构,每个蜂窝可以有多个用户,客户可以同时接 收广播信号且不会相互干扰。通过实验实验证了系统的可行性。测试结果表明,本文系统支 持1对多的1080P视频数据光学无线广播传输,每个用户的接收带宽为 2Mbit/s,传输距离为2m。     

基于CMOS图像传感器的多斜率积分模式

CMOS图像传感器由于器件本身的特点,相比CCD传感器,其动态范围较小。以CYPRESS公司生产的高性能CMOS图像传感器IBIS5-A-1300为研究对象,对其多斜率积分原理进行研究,提出了采用同步快门多斜率积分的方法来扩展CMOS图像传感器的动态范围。以FPGA+DSP为系统的硬件处理平台,给出了多斜率积分驱动时序的具体设计思路和方法,并在QuartusⅡ7.0环境下对所设计的驱动时序进行功能仿真。采用所设计的多斜率积分时序驱动,将CMOS图像传感器的动态范围由原来单斜率积分模式下的64 dB扩展到了90 dB。实验结果表明,采用多斜率积分模式可以实现动态范围扩展的要求。     

行间转移面阵CCD漏光现象的实时校正方法

为了实现对行间转移面阵CCD漏光现象的硬件实时校正,提出了一种基于暗像元区域漏光信号提取的方法,对大面阵行间转移CCD的漏光现象进行消除。首先,对暗像元区域的漏光信号进行提取,基于FPGA设计了实时的中值滤波算法,对提取的漏光信号进行滤波,消除随机噪声的影响。然后通过辐射定标实验确定了漏光区域信号所体现的有效像素区域饱和阈值,采用加权平均补偿的方法对大于饱和阈值的漏光区域进行补偿,最终完成漏光现象的校正。实验结果表明:通过FPGA实时中值滤波算法对提取的漏光信号进行滤波,系统延迟仅为3行图像数据读出时间,完全满足系统实时性的要求,结合加权平均补偿的漏光信号去除算法很好地还原了图像,彻底消除了漏光现象。     

新型文字电话中数字滤波器的设计

文中介绍了应用在新型文字电话中的数字滤波器设计技术,这种电话使用了dsPIC33F系列微处理器。采用dsPIC单片机专用数字滤波器辅助设计软件包进行设计,把最佳CSD编码技术与Horner算法相结合对该滤波器进行优化。实验结果表明优化之后的滤波器大大缩短了滤波计算所需要的时间,更能满足系统实时通信的要求。