一种多路并行低噪声信息获取系统技术方案

本发明专利技术涉及星载抗辐照长线列多通道红外探测器数据采集技术领域，更具体的说，涉及一种多路并行低噪声信息获取系统。本系统包括：前放板模块，接收长波红外探测器的多路探测信号并进行信号转接后发送至信息获取模块；信息获取模块，接收探测器多路模拟信号，将多路探测信号进行信号转换后发送至信息处理模块；所述信息处理模块，采集后输出图像数据；其中，前放板模块为软硬结合板，包括多层硬板和多层软板，所述多层硬板具有完整地层，所述多层软板具有完整地层。本发明专利技术根据对电路板相关寄生参数进行类交流信号特征的噪声仿真，获得更接近长波探测器的信号输出，有效提高了系统信噪比，实现了长波红外探测器信号的多路并行低噪声传输。声传输。声传输。

【技术实现步骤摘要】
一种多路并行低噪声信息获取系统


[0001]本专利技术涉及星载抗辐照长线列多通道红外探测器数据采集
，更具体的说，涉及一种多路并行低噪声信息获取系统。

技术介绍

[0002]现代红外成像系统的核心器件是焦平面阵列(focal plane array，FPA)，包括探测器和信号读出电路。信息获取技术一般都是按通道进行设计，每个通道对应的信号调理和采集电路，或者采用模拟开关在A/D量化前进行信号复用。
[0003]随着电子科学技术和传感器科学技术的不断进步，遥感技术在高时间、高空间、高光谱分辨率的发展，线列探测器规模急剧膨胀，输出通道数成几何级数增长。
[0004]例如，一种热红外成像仪所用长波红外探测器共有96路模拟信号同时输出，航天应用主备机共有192路模拟信号处理。
[0005]输出通道数的增加对噪声性能产生了较大的影响。
[0006]同时，由于航天应用红外探测器相对于地面实验室测试输入输出信号走线路径长，探测器信号转接板和信息获取电路箱需要距离红外探测器较长距离。航天设备的输入输出信号要主备份冗余，电路需要大尺寸的抗辐照元器件，杜瓦制冷需要大功率制冷机等多种原因，噪声来源较多，噪声性能难以满足红外探测器信息获取的技术要求。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种多路并行低噪声信息获取系统，解决现有技术中多路并行低噪声信息获取系统噪声较大的问题。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术提出了一种多路并行低噪声信息获取系统，包括前放板模块、连接电缆、信息获取模块和信息处理模块：
[0009]所述前放板模块，与长波红外探测器连接，接收长波红外探测器的多路探测信号并进行信号转接后发送至信息获取模块；
[0010]所述连接电缆，一端连接前放板模块，另一端连接信息获取模块；
[0011]所述信息获取模块，与信息处理模块连接，接收探测器多路模拟信号，将多路探测信号进行信号转换后发送至信息处理模块；
[0012]所述信息处理模块，采集后输出图像数据；
[0013]其中，前放板模块为软硬结合板，包括多层硬板和多层软板，所述多层硬板具有完整地层，所述多层软板具有完整地层。
[0014]在一实施例中，所述前放板模块的模拟信号接插件为非屏蔽接插件；
[0015]所述连接电缆的两端设置有非屏蔽接插头；
[0016]所述信息获取模块上设置有非屏蔽接插座。
[0017]在一实施例中，所述前放板模块的模拟信号接插件按照不交叉原则进行走线，接插件上点模拟信号和接地信号交替分布。
[0018]在一实施例中，所述前放板模块，将数据驱动信号通过导线束引出以隔离干扰。
[0019]在一实施例中，所述前放板模块的噪声电压V
i
，对应表达式为：
[0020]V
i
＝j
·
2πfC R
i
u；
[0021][0022]其中，f为干扰信号频率，C为模拟信号接插件连接的两条平行直导线的分布电容，R
i
为信号对地阻抗,εr为相对介电常数，模拟信号接插件至前放板模块的导线线芯直径d、外径D、模拟信号接插件至前放板模块的导线的线长L，干扰电压u。
[0023]在一实施例中，所述连接电缆为多束屏蔽同轴电缆；
[0024]所述同轴电缆的单位长度电容电感C，对应的表达式为：
[0025][0026]其中，εr为相对介电常数，C0为真空中的光速，z0为；
[0027]所述同轴电缆和/或前放板模块的延时参数Td，对应的表达式为：
[0028][0029]其中，L为系统信号传输线的长度，即为同轴电缆/或前放板模块信号传输线的长度。
[0030]在一实施例中，所述连接电缆包括控温线；
[0031]所述控温线进行双绞处理。
[0032]在一实施例中，所述连接电缆的数量为多个，多个连接电缆的节点完全相同且可相互替换；
[0033]所述连接电缆的地线与信号线进行交替排列。
[0034]在一实施例中，所述信息获取模块，包括主备份隔离单元、信号调理单元、AD转换单元、偏压生成单元、偏压继电器和驱动偏压信号自动切换单元：
[0035]所述主备份隔离单元，接收探测器多路模拟信号进行主备份隔离；
[0036]所述信号调理单元，将探测器多路模拟信号进行信号调理；
[0037]所述AD转换单元，将探测器多路模拟信号进行AD转换；
[0038]所述偏压生成单元，向偏压继电器提供低噪声偏置电压；
[0039]所述驱动信号单元，向前放板模块发送驱动信号。
[0040]在一实施例中，所述主备份隔离单元，上电后主动发送脉冲信号控制主备份切换。
[0041]在一实施例中，所述信号调理单元选用OP467GS芯片；
[0042]所述AD转换单元选用LTC2325
‑
16芯片。
[0043]在一实施例中，所述LTC2325
‑
16芯片数量为多个，将通过FPGA同步采集和信号延时同步，将所述LTC2325
‑
16芯片共用2个CLKOUT作为数据采集边缘，将位于中间的CLKOUT作为输入信号管脚，将位于远端的CLKOUT作为校验输入信号管脚。
[0044]在一实施例中，所述信息获取模块将驱动信号传输到底板，底板通过软排线设计接入信息处理模块的FPGA中，实现底板和FPGA数字板合一。
[0045]本专利技术提供的一种多路并行低噪声信息获取系统，根据对电路板相关寄生参数进行类交流信号特征的噪声仿真，获得更接近长波探测器的信号输出，有效提高了系统信噪
比，实现了信号的低噪声传输，优化后噪声性能提升至少20％。
附图说明
[0046]本专利技术上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：
[0047]图1揭示了根据本专利技术一实施例的多路并行低噪声信息获取系统的原理框图；
[0048]图2揭示了根据本专利技术一实施例的多路并行低噪声信息获取系统的详细框图；
[0049]图3揭示了根据本专利技术一实施例的导线束探测器信号排布图；
[0050]图4揭示了根据本专利技术一实施例的信息获取模块的阻抗匹配模型图；
[0051]图5揭示了根据本专利技术一实施例的信息获取模块的信号调理单元电路图；
[0052]图6揭示了根据本专利技术一实施例的信息获取模块的驱动偏压信号自动切换单元的主备切换控制电路图。
[0053]图中各附图标记的含义如下：
[0054]100 长波红外探测器模块；
[0055]111 探测器；
[0056]112 探测器；
[0057]113 探测器；
[0058]114 探测器
[0059]121 杜瓦接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多路并行低噪声信息获取系统，其特征在于，包括前放板模块、连接电缆、信息获取模块和信息处理模块：所述前放板模块，与长波红外探测器连接，接收长波红外探测器的多路探测信号并进行信号转接后发送至信息获取模块；所述连接电缆，一端连接前放板模块，另一端连接信息获取模块；所述信息获取模块，与信息处理模块连接，接收探测器多路模拟信号，将多路探测信号进行信号转换后发送至信息处理模块；所述信息处理模块，采集后输出图像数据；其中，前放板模块为软硬结合板，包括多层硬板和多层软板，所述多层硬板具有完整地层，所述多层软板具有完整地层。2.根据权利要求1所述的多路并行低噪声信息获取系统，其特征在于：所述前放板模块的模拟信号接插件为非屏蔽接插件；所述连接电缆的两端设置有非屏蔽接插头；所述信息获取模块上设置有非屏蔽接插座。3.根据权利要求1所述的多路并行低噪声信息获取系统，其特征在于，所述前放板模块的模拟信号接插件按照不交叉原则进行走线，接插件上点模拟信号和接地信号交替分布。4.根据权利要求1所述的多路并行低噪声信息获取系统，其特征在于，所述前放板模块，将数据驱动信号通过导线束引出以隔离干扰。5.根据权利要求1所述的多路并行低噪声信息获取系统设计方法，其特征在于，所述前放板模块的噪声电压V
i
，对应表达式为：V
i
＝j
·
2πfCR
i
u；其中，f为干扰信号频率，C为模拟信号接插件连接的两条平行直导线的分布电容，R
i
为信号对地阻抗,εr为相对介电常数，模拟信号接插件至前放板模块的导线线芯直径d、外径D、模拟信号接插件至前放板模块的导线的线长L，干扰电压u。6.根据权利要求1所述的多路并行低噪声信息获取系统，其特征在于，所述连接电缆为多束屏蔽同轴电缆；所述同轴电缆的单位长度电容电感C，对应的表达式为：其中，εr为相对介电常数，C0为真空中的光速，z0为；所述同轴电缆和/或前放板模块的延时参数Td，对应的表达式为：其中，L为系统信号传输线的长度，即为同轴电缆/或前放板模块信号传输线的长度。7.根据权利要求1所述的多路并行低噪声信息获取系统，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈凡胜，唐玉俊，苏晓锋，李丽圆，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：