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近地空间环境中的电场和空间天气有着密切的关系,而航天器发射中需要考虑的重要的参量也包括空间电场的强度,空间电场强度对于预报太阳活动、雷暴活动、地震活动以及大气污染有着重要的参考价值。本论文根据测量参数需求,设计了基于FPGA的电场信号数据采集与传输系统,作为空间电场信号探测设备的重要组成部分。
本文分析了国内外空间电场的探测情况,阐述了双臂式星载电场仪的工作原理,给出了本系统的设计方案,采用Xilinx公司的Spartan3E系列FPGA作为主控制器,前端探头采集到的信号经过信号处理模块,进入到合适的电平范围进入AD采样中,由FPGA控制对三路信号进行实时的采集,进入FPGA之后通过有限脉冲相应数字滤波器划分为不同的频段,对不同频段的数字信号通过RS422接口发送给后端的检测设备。
本论文研究并提出和设计的空间电场信号的采集系统有着很好的扩展性,由于不再采用传统的模拟滤波方式,因此对噪声、温度漂移等干扰因素有较好的排除;对于不同频段的滤波在FPGA片内进行,可配置性较高,能很方便的设计滤波参数。系统所能采集和处理的电场信号范围较广,频带宽度较大,因此本论文的成果能很方便的应用于电场信号的探测中,有着很好的参考价值和应用意义。