对地观测高分相机视频电子学集成化技术

传统的星载相机电子学系统由商用或高等级标准器件设计而成,一般来说标准器件规模较小,难以满足复杂、大规模的高分辨率相机电子学系统对体积、质量、功耗和性能上的要求。文章分析了空间高分辨率对地观测相机视频电子学的需求特点;介绍了高分辨率相机电子学集成化的发展现状;结合中国自身的技术发展水平,提出了中国高分辨率对地观测相机集成化发展的思路和技术途径。首先要研制出高性能和高集成度的单片专用集成电路,在规模上可以采用先进的封装技术,如系统封装(System in a Package,SIP)进行扩展。初步研究表明,该技术途径是可以实现的。该项技术不但可以满足空间高分辨率对地观测相机的要求,还可以应用到其他的空间遥感器中,实现中国空间遥感相机电子学的跨越发展。

基于量子成像的下一代甚高灵敏度图像传感器技术

高灵敏探测成像是空间遥感应用中的一个重要技术领域,如全天时对地观测、空间暗弱目标跟踪识别等应用,对于甚高灵敏度图像传感器的需求日益强烈。文章围绕具有单光子分辨能力的量子CMOS图像传感器这一新型甚高灵敏度图像传感器,从单光子探测的噪声特性以及固态图像传感器的高灵敏技术机理出发,对量子CMOS图像传感器的技术发展历史、关键技术以及未来发展趋势都做了综合的论述,并在此基础上对量子CMOS图像传感器的空间应用做了分析和展望。

星载遥感CCD相机高性能时序发生器的研制

文章介绍了星载遥感CCD相机高性能时序发生器的研制过程。根据TDICCD驱动时序信号的特点,采用先进的EDA工具(包括Libero IDE-Synplify Pro-Modersim等)对时序发生器进行了设计、综合、仿真。研究了反熔丝现场门阵列(Field Programmable Gate Aarray,FPGA)器件自身结构的特点,在自动布局布线的基础上采用人工干预的方法对局部寄存器和逻辑门进行了合理布局布线,优化输出I/O时序,使得驱动CCD的水平转移信号之间偏斜最小,并精确调整了水平转移信号的相位关系,从而提高了CCD模拟信号的精度,使时序发生器达到最佳性能,同时缩短了研制周期、降低了成本。

基于锁相环的遥感相机采样电路设计与优化

高分辨率时间延迟积分电荷耦合器件(TDICCD)遥感相机成像系统设计中,通道数量、高频时钟品质、高速数据传输误码率与相机小型化设计已经成为相互制约的矛盾。目前,为了减小系统体积质量、提高图像信噪比,将采样电路放入相机主体的焦平面附近是目前遥感系统小型化的主要趋势。因此,在相机主体与图像处理器之间,高速数据传输和高速时钟抖动是采样电路的主要设计难题。文章设计了一套基于锁相环(PLL)的高速采样电路,抑制了高速时钟抖动,消除了相位差;设计了一种超前滞后滤波器作为锁相环电路的环路滤波器。通过仿真和实测分别得到了滤波器电路的相位裕度和锁定时间等参数;同时在电路板布局布线时,通过合理地切割地平面、优化时钟的走线,抑制了模数混合部分的量化噪声。电路中使用了串行传输技术实现高速大数据量的传输;最后,文章中对误码率和图像信噪比进行实测,测试结果满足实际工程应用的需求。该设计同传统采样电路相比较,在尺寸、质量、数据传输率、图像信噪比等方面均有较大优化。