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基于FPGA的太赫兹频谱仪数字单元设计方案
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2017-11-01
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地球大气是空间科学研究的重要目标和人类活动的舞台，为了探究大气痕量气体的现状，从1970年代开始，越来越多的卫星上开始搭载大气成分探测仪，这对频谱仪的带宽、谱分辨率及稳定性提出了较高的要求。传统的临边探测仪搭载的频谱仪主要有如下4种：多通道滤波频谱仪（ FilteI-Banks Spectrometer，FBS）、声光频谱仪（Acousto -Optical Spectrometer，AOS）、 白相关频谱仪（Auto- Correlation Spectrometer，ACS）和FFT频谱仪。
早期的频谱仪为多通道滤波器组，由功分器将输入分为几个或多个通道，每个通道有单独的带通滤波器和功率检测器。这种频谱仪造价昂贵，需要严格控制机械公差，易造成信道串扰，因此已经被其他技术取代。后来出现的声光频谱仪，具有体积小、功耗低的特性，最大带宽在1-2 CHz范围，频谱通道为数千个布拉格单元材料，其缺点是结构比较复杂，对T作环境要求甚高，因此限制了其在空间高精度测量中的应用。随着宽带多位高速ADC的发展，ADC的采样率已能达2.5-10 GHz。Xilinx FPGA存储和实时高速处理数字信号的能力犬大提高，FFTIP核的功能逐渐完善，性能大幅提高，使得设计超宽带、高分辨率FFT频谱仪成为可能。
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