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《k波段微波輻射譜儀的設計與實現(xiàn)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、?中國科學院大學密級：UniversityofChineseAcademy,ofSciences碩士學位論文K波段徹波輻射譜儀的設計與實現(xiàn)課：.絮廠等.：?--、?'....、忍.->?,-.、:：：讀絲作者姓名:指導教師：.艦-mm懇中國剰^院空象與應用研究中心學位類別:工程碩+學科專業(yè):電子與通信工程研宄所：中國甜舉院空充中心丨??2015年5月關于學位論文使用權聲明任何收存和保管本論文各種版本的單位和個人，未經著作權人授權，不得將本論文轉借他人并復印、抄錄、拍照、或以任何方式傳播。否則，引起有礙著作權人著作權益之問題，將可能承擔法律責任。關于學位論文使用授權的說明本
2、人完全了解中國科學院XXX所有關保存、使用學位論文的規(guī)定，即：中國科學院XXX所有權保留學位論文的副本，允許該論文被査閱；中國科學院XXX所可以公布該論文的全部或部分內容，可以采用影印、縮印或其他復制手段保存該論文。(涉密的學位論文在解密后應遵守此規(guī)定）簽名：m導師簽名;日期:aoi￡-關于學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學位論文是本人在導師指導下，獨立進行研宄工作所取得的成果。盡我所知，除文中已經注明引用的內容外，本學位論文的研究成果不包含任何他人享有著作權的內容。對本論文所涉及的研宄工作做出貢獻的其他個人和集體，均己在文中以明確方式標明。簽名：揪導師簽名:日期
3、：S-密級:碩士學位論文K波段微波輻射譜儀的設計與實現(xiàn)作者姓名：封天指導教師:張升偉研究員中國科學院空間科學與應用研究中心學位類別:工程碩士學科專業(yè):電子與通信工程研究所:中國科學院空間科學與應用研究中心2015年5月DesignandImplementofK-bandMicrowaveRadiometerwithaFastFourierTransformSpectrumAnalysisBankendBy[TianFeng]AThesisSubmittedtoTheUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillme
4、ntoftherequirementForthedegreeofMasterof[ElectronicsandCommunicationEngineering][CenterforSpaceScienceandAppliedResearchChineseAcademyofSciences]May,2015摘要水汽是地球大氣的關鍵組成成分，由于分子內部轉動能級的躍遷發(fā)射或吸收輻射，在微波及遠紅外區(qū)域會產生旋轉譜線。微波輻射計通過對水汽最大吸收頻點及其附近頻率的輻射測量可以確定大氣水汽沿垂直高度的剖面分布。在微波段到亞毫米波段具有譜分析技術的微波輻射計用于探測和測量廣泛存在于
5、行星、彗星大氣層中的分子譜線。這種具有頻譜分析能力的微波輻射計可提供幾十MHz到1-2GHz連續(xù)頻譜觀測范圍，并將連續(xù)的寬頻譜分為上千個頻率探測通道用于觀測氣態(tài)分子云在不同頻率通道對應輻射亮溫。微波輻射數字譜分析儀是具有精細頻譜分析能力的微波輻射計，是近年來被動微波遙感器的技術發(fā)展方向之一。本文主要內容如下：（1）簡述了微波輻射傳遞理論及氣體吸收發(fā)射原理，以及基于快速傅里葉變換算法（FFT）的K波段微波輻射數字譜分析系統(tǒng)的實現(xiàn)原理及設計指標。K波段微波輻射數字譜儀主要由微波輻射正交接收機和后端數字譜分析系統(tǒng)組成。正交接收機主要用于接收大氣水汽在最大吸收頻點22.235GH
6、z處的微波輻射信號并進行頻率下變換，并將輸入信號分成I/Q兩路正交信號，在滿足奈奎斯特采樣定理的前提下后效降低了譜分析后端為實現(xiàn)高速數據處理的時序要求；闡述了數字譜分析后端硬件平臺XILINX公司7系列下帶有4DSP高速模擬子卡的Kintex-7-FPGA評估開發(fā)套件，給出相關硬件參數及資源情況；（2）完成了基于FPGA技術的后端數字譜分析系統(tǒng)的技術實現(xiàn)，詳細闡述了FPGA模塊設計的硬件層次結構及設計過程，主要包括數據傳輸及校正單元、SPI串行總線單元、MMCM時鐘單元、定點數-浮點數轉換單元、快速傅里葉變換及功率譜計算單元、DPRAM非相干累計單元。詳細闡述各個單元的實
7、現(xiàn)方案及程序流程，采用ISE14.7開發(fā)軟件進行編程實現(xiàn)，并使用Modelsim仿真工具和Chipscope在線邏輯分析儀實現(xiàn)各個模塊的功能仿真并驗證后端數字譜分析系統(tǒng)各個單元的時序正確性；給出了典型波形信號的頻譜分析結果，驗證了系統(tǒng)的譜分析功能；（3）搭建完成K波段地基輻射計數字譜分析系統(tǒng)，通過試驗獲取了大氣水汽在22.235GHz及其附近頻率吸收譜線，頻率分辨率15kHz，可實時連續(xù)觀測。利用FPGA豐富的硬件資源實現(xiàn)了低功耗和小型化設計，具有方便移植、可擴展的特點，為今后的系統(tǒng)升級奠定基礎，也為其它頻段的微波、毫米波及亞
