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20世纪80年代开始,光电探测器技术的突飞猛进,实时传输类型的空间遥感可见光相机全面替代了胶片类型可见光相机,提供光电探测器正常工作所需要的电子学系统技术也得到迅猛发展。随着使用者对空间相机性能要求越来越高,主要是分辨率指标和幅宽的不断提高,使得空间相机电子学系统的规模也越来越大,致使卫星平台规模也越来越大,卫星的研制周期、研制成本和发射成本越来越高,并且严重影响任务的响应能力。21世纪初期,遥感可见光学相机在发达国家商业化模式的蓬勃发展下,低成本、低风险的新设计理念促成相机电子学系统的集成化也日渐发展成熟,实现了在芯片级、模块级以及系统级等各个层面高度的集成化,但中国该领域的集成化综合技术尚处于摸索阶段,还需要进一步的探索研究。论文主要对空间相机电子学系统进行集成化设计开展研究,在传统电子学系统设计的基础上,分析电子学系统相关技术参数同成像质量的关系,实现空间相机电子学系统的集成化和模块化,使其体积和质量减小,功耗降低,改变现有卫星平台和有效载荷的发展壁垒。论文的主要研究内容包括以下四个方面:(1)相机电子学系统相关技术参数对成像质量影响分析表征空间相机电子学系统成像品质的核心参数是信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR)和调制传递函数(Modulation Transfer Function,MTF),本文围绕SNR和MTF对成像质量的影响进行系统性分析,给出参数之间的影响关系。(2)高速率低噪声集成化信号处理电路设计分别针对相机电子学系统相关技术参数建立起模型,通过理论和仿真分析相关技术参数对成像质量的影响,对电路组成进行优化。选取两部分具体关键电路:焦面驱动电路和数据处理电路,分别进行电路集成设计:驱动电路封装集成、数据处理电路集成。(3)CCD相机电子学系统集成化设计与实现在对传统CCD电子学系统设计进行了分析总结的基础上,对相机产品功能、性能、接口等进行总体规划,提出系统和单机的集成化设计方法,通过系统信息流和数据流,以及FPGA软件设计实现了电子学系统的集成化,同时进行了相机结构适应性设计。(4)相机电子学自动化综合测试系统对集成化后的产品测试方法进行研究,利用建立的仿真模型,在研究过程中结合部分地面等效试验设备,以及空间相机的特点,充分借鉴已有成熟的测试方法与测试经验,给出一套可行的测试方法。