[发明专利]一种用于高光谱微波辐射计的可配置数字谱仪

权利要求书

1.一种用于高光谱微波辐射计的可配置数字谱仪，其特征在于，所述可配置数字谱仪包括：高速AD模块、处理模块、通讯模块和设置于上位机的控制模块；处理模块通过FPGA实现，其中，

所述高速AD模块，用于根据处理模块发送的采样命令，设置采样模式进行信号采样，并对被采信号进行模数转换后发送至处理模块；

所述处理模块，用于接收并解析配置指令，发送采样命令至高速AD模块，并接收模数转换后的采样信号，根据配置指令，设置延时数量，完成采样信号的频分或时分处理并发送至串口模块；

所述通讯模块，用于将收到的配置指令发送至处理模块，并以一定速率将收到的数字信号发送至控制模块；

所述控制模块，用于生成配置指令发送至通讯模块，还用于接收通讯模块发送的数字信号；

所述处理模块包括：配置命令接收解析单元、信号接收分配单元、频分算法处理单元、直接延时相关处理单元、时分算法处理单元和采样命令发送单元；其中，

所述配置命令接收解析单元，用于接收并解析配置指令，根据寄存器标识符，获得寄存器长度A，根据延时相关参数标识符，获得延时相关参数k，根据采样通道数标识符，获得采样通道数c，将寄存器长度A、延时相关参数k和采样通道数c发送至信号接收分配单元；

所述信号接收分配单元，用于接收高速AD模块发送的采样信号，根据寄存器长度A、延时相关参数k和采样通道数c进行判断：如果延时相关参数k和采样通道数c均大于1，将采样信号、延时相关参数k和采样通道数c转发至频分算法处理单元；如果寄存器长度A和采样通道数c均等于1且延时相关参数k大于1，将采样信号和延时相关参数k转发至直接延时相关处理单元；如果寄存器长度A大于1且延时相关参数k大于1，将采样信号、寄存器长度A和延时相关参数k转发至时分算法处理单元；

所述频分算法处理单元，用于根据延时相关参数k和采样通道数c，在频域对采样信号进行并行滤波及延时相关处理，相乘累加得到处理后的数字信号发送至通讯模块；

所述直接延时相关处理单元，用于根据延时相关参数k，对采样信号在时域进行延时处理，相乘累加得到延时相关结果发送至通讯模块；

所述时分算法处理单元，用于根据寄存器长度A和延时相关参数k，对采样信号进行串并转换，在时域缓存进行延时处理，相乘累加得到处理后的数字信号发送至通讯模块；

所述采样命令发送单元，用于根据采样通道数c生成采样命令并发送至高速AD模块。

2.根据权利要求1所述的用于高光谱微波辐射计的可配置数字谱仪，其特征在于，所述配置指令包括包头和数据体；其中，

所述数据体包括：寄存器标识符、寄存器长度、延时相关参数标识符、延时相关参数、采样通道数标识符和采样通道数。

3.根据权利要求1所述的用于高光谱微波辐射计的可配置数字谱仪，其特征在于，所述频分算法处理单元的具体处理过程为：

根据采样通道数c，设置滤波器的个数为c，对采样信号进行并行滤波，得到c路滤波后的子带信号；

根据延时相关参数k，将c路信号的每一路的延时通道个数设置为k/c，每个延时通道的时长设置为ΔT，ΔT为一个采样时钟周期，对c路信号进行并行计算，得到处理后的数字信号并发送至串口模块。

4.根据权利要求1所述的用于高光谱微波辐射计的可配置数字谱仪，其特征在于，所述直接延时相关处理单元的具体处理过程为：

根据延时相关参数k，设置延时通道的个数为k，每个延时通道的时长设置为ΔT；

对每组延时数据与原始的采样信号进行相乘累加操作得到延时相关结果；

将延时相关结果发送至通讯模块。

5.根据权利要求1所述的用于高光谱微波辐射计的可配置数字谱仪，其特征在于，所述时分算法处理单元的具体处理过程为：

根据寄存器长度A，设置移位寄存器的长度为A，从而使得串并通道的个数为A；

对收到的采样信号进行数字串并转换得到A路信号；

对A路信号进行移位处理；

根据延时相关参数k，将移位后的A路信号的每一路的延时通道个数设置为k，每个延时通道的时长设置为ΔT，对A路信号进行并行计算，完成A*(k+1)组乘法与累加，得到处理后的数字信号并发送至通讯模块。