崔 娟，王红亮，何常德，薛晨阳

(1.中北大学电子测试国家重点实验室，山西太原030051；2.中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西太原 030051)



基于FPGA的超声相控阵发射系统设计

崔 娟1,2，王红亮1,2，何常德1,2，薛晨阳1,2

(1.中北大学电子测试国家重点实验室，山西太原030051；2.中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西太原 030051)

为了实现水下超声成像系统中超声信号的相控阵发射，提出并设计了一种基于FPGA的超声相控阵发射系统。分析了相控聚焦的发射原理，利用FPGA丰富的I/O引脚和内部逻辑资源实现了八通道超声相控阵激励信号的发射，并设计了信号调理电路对激励信号进行D/A转换及放大，以有效驱动压电换能器。通过实验测试表明，该系统可以实现超声信号的相控聚焦发射，相控延时精度达到2.5 ns，发射信号稳定，系统集成度高，可以应用于水下超声成像的实现。

水下超声成像；相控阵；相控聚焦；FPGA；信号调理电路；压电换能器

0 引言

超声成像技术，特别是水下超声成像，由于能够直观地反映水下被测物体性能，对被测物体进行定性定量分析，成为近年来的研究热点。超声相控阵检测技术是超声成像的关键技术，是通过控制阵列换能器中各阵元发射信号和接收信号的相位延时，实现波束聚焦和偏转等效果，从而完成相控阵波束合成，形成清晰的图像[1-2]。目前水下超声探测采用单一通道控制单个换能器发射超声波，本文利用超声相控阵检测技术设计了1套相控阵超声发射系统。……