基于电磁带隙结构的CCD相机成像电路降噪

文章研究了几种不同形式的电磁带隙（electromagnetic band-gap,EBG）结构,并分析了平面EBG结构的等效电路,提出一种适用于高速模数混合电路的平面EBG结构,可有效抑制电路中的同步开关噪声。使用ANSYS HFSS仿真软件对该EBG结构的频域特性进行了分析,结果显示：当抑制深度为–30d B时,阻带范围为0.7~2.3GHz和3.0--10GHz。相对于传统EBG结构,其阻带带宽由7GHz增加到8.6GHz。文章根据一款实用的CCD相机成像电路的PCB尺寸、噪声干扰源和敏感端的位置布局等信息,对其进行仿真分析,发现在使用改型EBG结构时,电路中的同步开关噪声得到一定抑制,为EBG结构在CCD相机成像电路中的应用提供了参考。

CCD连续转移下图像串扰问题的研究

为了提高遥感成像系统的调制传递函数(MTF),需要解决由于地面景物和CCD电荷移动不匹配带来的像移问题。在工程应用中,通常采用连续转移模式的电子补偿方法来解决这种问题。但是,当CCD工作在连续转移模式下时,会导致遥感图像中出现暗(亮)线,而且这种暗(亮)线会随着积分时间的变化而变化,在后期的图像校正中无法消除。针对此图像串扰问题,文章对串扰产生机理、串扰模式以及串扰因素的边界条件进行了分析。通过分析得出可通过调整时序驱动信号的上升/下降时间来降低图像串扰。在此基础上,文章提出了一种驱动滤波电路的硬件解决方案;然后,根据某工程应用CCD,文章对此电路进行了仿真与试验;通过对多组试验数据的对比分析,可知此驱动电路方案可根据需要调整上升/下降时间,从而实现降低图像串扰的目的。对图像数据进行分析后,文章提出将上升时间设置为时序信号周期的1/10,可将图像串扰降低到工程应用可接受的程度。

基于电磁带隙结构的高速混合信号电路板噪声抑制

针对空间遥感相机发展特点以及高速混合信号集成电路的发展趋势,如何抑制电路板上的噪声成为目前研究的一个重要方向。文章在分析传统的去耦电容降噪方法和最新的电磁带隙结构降噪原理的基础上,提出了一种新型的电磁带隙结构来抑制电路板上的噪声;通过对该电磁带隙结构的仿真,得出此结构能够在一定程度上降低电路板上的噪声;在此基础上,文章更进一步设计了基于该电磁带隙结构的应用电路板进行实验验证;通过对电路板上测量的噪声数据对比分析,验证了该结构降噪的有效性,其中噪声的均方根值平均降低幅度为27.96%;最后针对一款实际应用的CCD相机成像电路板,通过对比测量成像后图像信噪比数据,得出使用该新型电磁带隙结构时,CCD成像的信噪比有了一定程度的提高,为电磁带隙结构在空间遥感相机电路等其他工程上的应用提供了实验参考。

背照CCD驱动电路技术研究

为了满足微光遥感的低噪声探测要求,采用了英国E2V公司的背照式帧转移面阵CCD,设计了一套用于微光成像的视频电子学系统,给出了系统中电路的组成部分。为了获得良好的信号质量,围绕噪声主要组成成分,设计了用于微光成像系统的背照面阵CCD驱动电路及相关电路,有效地抑制了CCD的暗电流噪声和视频电路噪声。成像系统采用了Xilinx公司的Virtex-II型现场可编程门阵列（FPGA）作为核心控制器件,为CCD提供多路驱动信号。CCD模拟信号经过滤波、放大、采样和AD变换,转换为数字信号输出给数传系统。通过对视频电子学系统进行仿真和实测,在-20℃下,暗电流噪声±0.003mV,信噪比45dB,驱动电路符合设计预期要求。