CN102538972A - 红外焦平面阵列信号模拟器 - Google Patents

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Abstract

一种红外焦平面阵列模拟器，包括面板按键控制电路、主控机、CPCI总线接口电路、DPLL时钟发生及可编程时钟分配电路、存储器管理电路、同步信号产生电路、可编程同步延迟电路、DAC控制电路、低压差高稳态电源电路；其中，面板按键控制电路与主控机相连，主控机通过CPCL总线与CPCI总线接口电路连接，CPCI总线接口电路通过内部总线分别连接至DPLL时钟发生及可编程时钟分配电路、存储器管理电路、同步信号产生电路、可编程同步延迟电路、直流和交流DAC控制电路，而同步信号产生电路、可编程同步延迟电路、DAC控制电路还通过内部总线连接至低压差高稳态电源电路。本发明的红外焦平面阵列信号模拟器能根据红外焦平面阵列器件电信号输出特性，模拟红外焦平面器件信号输出的模拟源，实现对数据采集***的定性检查和定量校准。

Description

红外焦平面阵列信号模拟器
技术领域
本发明涉及一种红外探测和成像***的核心元件红外焦平面阵列(IRFPA)，特别涉及一种红外焦平面阵列信号模拟器。
背景技术
红外成像是多学科、多领域技术综合发展的产物，其关键技术包括：红外敏感材料、半导体器件工艺、集成电路设计、封装技术、测试技术和真空技术等。近年来，伴随各门技术的快速发展，红外成像技术也得到了迅速发展，在民用和军用方面得到了广泛的应用。红外焦平面阵列是凝视型红外热成像***的核心器件，其性能直接关系到红外热像仪的性能评价和图像处理算法的优化。与单元红外探测器不同，红外焦平面阵列不仅能将热辐射转化为微弱的电信号，而且还带有读出电路(ROIC)，能将获取的面阵信号经一定的方式输出。
红外焦平面阵列数据采集***是红外焦平面阵列研制、开发、应用、测试中的关键设备，是红外焦平面阵列参数测试不确定度的主要来源，由于其工作的独特性，现有的数据采集***校准方法无法对其进行校准。长期以来，红外焦平面阵列数据采集***的使用单位只能用红外焦平面器件进行定性检查，无法进行定量校准，导致其长期处于失控状态，严重影响着红外焦平面阵列参数的量值准确统一。
发明内容
为解决红外焦平面阵列数据采集***的校准问题，本发明的目的是提供一种能够模拟红外焦平面阵列输出的红外焦平面阵列信号模拟器。
本发明的红外焦平面阵列信号模拟器能根据红外焦平面阵列器件电信号输出特性，模拟红外焦平面器件信号输出的模拟源，实现对数据采集***的定性检查和定量校准。
附图说明
通过下面结合附图进行的实施例描述本发明，其中：
图1是本发明的红外焦平面阵列模拟器的组成框图；
具体实施例
参考附图1，本发明的红外焦平面阵列信号模拟器包括：面板按键控制电路、主控机、CPCI总线接口电路、DPLL时钟发生及可编程时钟分配电路、存储器管理电路、同步信号产生电路、可编程同步延迟电路、DAC控制电路、低压差高稳态电源电路。其中，面板按键控制电路与主控机相连，主控机通过CPCI总线与CPCI总线接口电路连接，CPCI总线接口电路通过内部总线分别连接至DPLL时钟发生及可编程时钟分配电路、存储器管理电路、同步信号产生电路、可编程同步延迟电路、DAC控制电路，而同步信号产生电路、可编程同步延迟电路、DAC控制电路还通过内部总线连接至低压差高稳态电源电路。存储器管理电路、同步信号产生电路、可编程同步延迟电路、DAC控制电路均受一FPGA控制模块的控制。
CPCI总线接口电路的设计开发是在Xilinx公司的ISE9.1环境下进行的，用VHDL硬件描述语言来完成电路的设计，主要完成译码、寄存器配置、访问重试、奇偶校验及状态机控制功能。DPLL时钟发生及可编程时钟分配电路是在NBC12429芯片为核心的基础上设计，用于产生模拟器高稳态、低抖动的基准时钟信号。FPGA控制模块通过Xilinx公司的Spartan.IIIXC3S200，采用VHDL语言进行设计，主要完成存储器管理、同步信号产生、同步信号的可编程延迟、直流和交流DAC转换控制等功能。低压差高稳态电源电路主要为模拟器的模拟和同步信号提供低压差、高稳态、低噪声的供电电源。
通过(1)面板按键控制电路可对模拟像元的输出电压数据进行编辑，也可使用(2)主控机下拉式菜单装载图像，采用图像处理技术将图像快速的转换为波形数据，编辑或转换的波形数据通过(4)存储器管理电路采用映射方式存储在存储器中，模拟器件的规模和模拟像元的输出电压可通过(1)面板按键控制电路或(2)主控机编辑，最高可模拟1024×1024规模的红外焦平面阵列信号输出，像元的输出电压可在-2V～+2V之间独立更改。FPGA控制模块控制(5)DPLL时钟发生及可编程时钟分配电路产生精准时钟，通过精准时钟从存储器中取出波形数据送(8)DAC控制电路输出，同时控制(6)同步信号产生电路产生与波形数据相应的帧、行、像元和CDS同步信号。
(1)可模拟任意规模(最高1024×1024)的红外焦平面阵列输出图像，每个模拟像元的输出电压可在-2V～+2V之间独立更改，且同时输出帧、行、像元和CDS同步信号。
(2)通过编辑波形可实现图像的编辑，帧、行、像元和CDS同步信号也同时作相应改变。
(3)能将任意图像快速转化为红外焦平面阵列波形输出，并同时提供帧、行、像元和CDS同步信号。
权利要求中包含的括号内的附图标记用于理解发明，而不是对权利要求的限制。
根据本发明公开的内容，其它变形对熟练的技术人员来说是显而易见的。这样的变形可以包括现有的数据通信中的公知特征，这些特征可以用于代替或补充本发明中描述的特征。

Claims (5)

1.一种红外焦平面阵列模拟器，其特征在于该模拟器包括面板按键控制电路(1)、主控机(2)、CPCI总线接口电路(3)、存储器管理电路(4)、DPLL时中发生及可编程时钟分配电路(5)、同步信号产生电路(6)、可编程同步延迟电路(7)、DAC控制电路(8)、低压差高稳态电源电路(9)；其中，面板按键控制电路与主控机相连，主控机通过CPCI总线与CPCI总线接口电路连接，CPCL总线接口电路通过内部总线分别连接至DPLL时钟发生及可编程时钟分配电路、存储器管理电路、同步信号产生电路、可编程同步延迟电路、直流和交流DAC控制电路，而同步信号产生电路、可编程同步延迟电路、DAC控制电路还通过内部总线连接至低压差高稳态电源电路；CPCL总线接口电路用于完成译码、寄存器配置、访问重试、奇偶校验及状态机控制；DPLL时钟发生及可编程时钟分配电路用于产生模拟器高稳态、低抖动的基准时钟信号；存储器管理电路、同步信号产生电路、可编程同步延迟电路、DAC控制电路分别用于完成存储器管理、同步信号产生、同步信号的可编程延迟、DAC转换控制；低压差高稳态电源电路用于为模拟器的模拟和同步信号提供低压差、高稳态、低噪声的供电电源。
2.如权利要求1所述的模拟器，其中：存储器管理电路、同步信号产生电路、可编程同步延迟电路、DAC控制电路受一FPGA控制模块的控制。
3.如权利要求1-2中任一项所述的模拟器，其中该模拟器能模拟红外焦平面阵列输出图像，每个模拟像元的输出电压可在-2V～+2V之间独立更改，且同时输出帧、行、像元和CDS同步信号。
4.如权利要求1-2中任一项所述的模拟器，其中该模拟器通过编辑波形能实现图像的编辑，帧、行、像元和CDS同步信号也同时作相应改变。
5.如权利要求1-2中任一项所述的模拟器，其中该模拟器能将任意图像快速转化为红外焦平面阵列波形输出，并同时提供帧、行、像元和CDS同步信号。
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