[發明專利]一種用于高光譜微波輻射計的可配置數字譜儀

有效

• 申請號: 202011224600.8
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112595731B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 陸浩;王振占;張升偉;劉璟怡
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家空間科學中心
• 主分類號: G01N22/00
• 分類號: G01N22/00;G01N22/04;G01K11/00;G01W1/02;G01R23/16
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;李彪

1.一種用于高光譜微波輻射計的可配置數字譜儀，其特征在于，所述可配置數字譜儀包括：高速AD模塊、處理模塊、通訊模塊和設置于上位機的控制模塊；處理模塊通過FPGA實現，其中，

所述高速AD模塊，用于根據處理模塊發送的采樣命令，設置采樣模式進行信號采樣，并對被采信號進行模數轉換后發送至處理模塊；

所述處理模塊，用于接收并解析配置指令，發送采樣命令至高速AD模塊，并接收模數轉換后的采樣信號，根據配置指令，設置延時數量，完成采樣信號的頻分或時分處理并發送至串口模塊；

所述通訊模塊，用于將收到的配置指令發送至處理模塊，并以一定速率將收到的數字信號發送至控制模塊；

所述控制模塊，用于生成配置指令發送至通訊模塊，還用于接收通訊模塊發送的數字信號；

所述處理模塊包括：配置命令接收解析單元、信號接收分配單元、頻分算法處理單元、直接延時相關處理單元、時分算法處理單元和采樣命令發送單元；其中，

所述配置命令接收解析單元，用于接收并解析配置指令，根據寄存器標識符，獲得寄存器長度A，根據延時相關參數標識符，獲得延時相關參數k，根據采樣通道數標識符，獲得采樣通道數c，將寄存器長度A、延時相關參數k和采樣通道數c發送至信號接收分配單元；

所述信號接收分配單元，用于接收高速AD模塊發送的采樣信號，根據寄存器長度A、延時相關參數k和采樣通道數c進行判斷：如果延時相關參數k和采樣通道數c均大于1，將采樣信號、延時相關參數k和采樣通道數c轉發至頻分算法處理單元；如果寄存器長度A和采樣通道數c均等于1且延時相關參數k大于1，將采樣信號和延時相關參數k轉發至直接延時相關處理單元；如果寄存器長度A大于1且延時相關參數k大于1，將采樣信號、寄存器長度A和延時相關參數k轉發至時分算法處理單元；

所述頻分算法處理單元，用于根據延時相關參數k和采樣通道數c，在頻域對采樣信號進行并行濾波及延時相關處理，相乘累加得到處理后的數字信號發送至通訊模塊；

所述直接延時相關處理單元，用于根據延時相關參數k，對采樣信號在時域進行延時處理，相乘累加得到延時相關結果發送至通訊模塊；

所述時分算法處理單元，用于根據寄存器長度A和延時相關參數k，對采樣信號進行串并轉換，在時域緩存進行延時處理，相乘累加得到處理后的數字信號發送至通訊模塊；

所述采樣命令發送單元，用于根據采樣通道數c生成采樣命令并發送至高速AD模塊。

2.根據權利要求1所述的用于高光譜微波輻射計的可配置數字譜儀，其特征在于，所述配置指令包括包頭和數據體；其中，

所述數據體包括：寄存器標識符、寄存器長度、延時相關參數標識符、延時相關參數、采樣通道數標識符和采樣通道數。

3.根據權利要求1所述的用于高光譜微波輻射計的可配置數字譜儀，其特征在于，所述頻分算法處理單元的具體處理過程為：

根據采樣通道數c，設置濾波器的個數為c，對采樣信號進行并行濾波，得到c路濾波后的子帶信號；

根據延時相關參數k，將c路信號的每一路的延時通道個數設置為k/c，每個延時通道的時長設置為ΔT，ΔT為一個采樣時鐘周期，對c路信號進行并行計算，得到處理后的數字信號并發送至串口模塊。

4.根據權利要求1所述的用于高光譜微波輻射計的可配置數字譜儀，其特征在于，所述直接延時相關處理單元的具體處理過程為：

根據延時相關參數k，設置延時通道的個數為k，每個延時通道的時長設置為ΔT；

對每組延時數據與原始的采樣信號進行相乘累加操作得到延時相關結果；

將延時相關結果發送至通訊模塊。

5.根據權利要求1所述的用于高光譜微波輻射計的可配置數字譜儀，其特征在于，所述時分算法處理單元的具體處理過程為：

根據寄存器長度A，設置移位寄存器的長度為A，從而使得串并通道的個數為A；

對收到的采樣信號進行數字串并轉換得到A路信號；

對A路信號進行移位處理；

根據延時相關參數k，將移位后的A路信號的每一路的延時通道個數設置為k，每個延時通道的時長設置為ΔT，對A路信號進行并行計算，完成A*(k+1)組乘法與累加，得到處理后的數字信號并發送至通訊模塊。