基于并行处理的臭氧辐射计数字谱分析系统
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1.中国科学院国家空间科学中心 北京 100190; 2.中国科学院大学 北京 100049

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中图分类号:

TN957.52

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Parallel processing-based digital spectrum analysis system for ozone radiometers
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Affiliation:

1.Key Laboratory of Microwave Remote Sensing,Beijing 100190, China; 2.University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049, China

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    摘要:

    针对地基微波探测系统中,臭氧吸收峰微弱,易淹没在噪声中;后端数字谱仪中数据输入速率与数据处理速度的限制等问题,提出了一种基于多相抽取滤波和并行 FFT 结构的数字信号谱分析系统设计方案。该方法通过多相分解对输入数据进行抽取滤波,对多路数据进行并行 FFT,得到信号功率谱。经过仿真实验与搭建实验平台开展大气探测实验进行数据分析验证。实验结果表明,在保证合理的观测时间内,该方法能够显著减少噪声,通道灵敏度均值达2.77 K,子通道间灵敏度标准差为0.2 K,体现了系统响应函数的平稳。在保证分辨率的前提下,确保谱仪优异的灵敏度,满足实际探测系统需求。

    Abstract:

    A digital signal spectrum analysis system design based on polyphase decimation filtering and parallel FFT architecture is proposed to address challenges in ground-based microwave detection systems, such as weak ozone absorption peaks easily masked by noise and limitations in data input rates versus processing speeds in backend digital spectrometers. The method employs polyphase decomposition for input data decimation filtering, followed by parallel FFT processing on multi-channel data to derive the signal power spectrum. Its performance was validated through simulations and experimental atmospheric detection on a dedicated testbed. Results demonstrate that, within a reasonable observation period, this approach significantly suppresses noise, achieving a mean channel sensitivity of 2.77 K with an inter-channel sensitivity standard deviation of 0.2 K, reflecting the system response function′s stability. By maintaining spectral resolution while ensuring exceptional sensitivity, the proposed spectrometer meets practical detection system requirements.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

许季童,何杰颖,王新彪.基于并行处理的臭氧辐射计数字谱分析系统[J].电子测量技术,2025,48(19):126-133

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