一种基于FPGA控制的太赫兹阵列探测器驱动系统的制作方法

本实用新型涉及太赫兹阵列探测器驱动系统，属于太赫兹阵列探测器驱动控制领域，具体涉及一种基于FPGA控制的太赫兹阵列探测器驱动系统。

背景技术：

随着人们对电磁辐射波研究的不断深入，太赫兹波以其优越的低能性、瞬态性、高透性、吸水性、相干性和宽带性的特点，成为了人们研究的热点课题。太赫兹波是一种介于微波与红外光波的电磁辐射波，频率在0.1THz-10THz之间，太赫兹波在无损检测、生物医疗、太赫兹通信军事雷达检测等重要领域均有应用价值。然而，太赫兹波要通过太赫兹阵列探测器加以实现，而目前市场上的太赫兹阵列探测器驱动系统由于技术的限制，功耗大、太赫兹阵列探测器成像质量低、系统信噪比低。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型公开一种基于FPGA控制的太赫兹阵列探测器驱动系统，集成度高、功耗小、成像质量高、系统信噪比高、成本低。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种基于FPGA控制的太赫兹阵列探测器驱动系统，包括电源单元、模数转换单元、通讯单元和数字信号处理单元，所述模数转换单元、通讯单元和数字信号处理单元依次建立连接关系，电源单元输出端分别与模数转换单元、通讯单元和数字信号处理单元建立连接关系。

所述模数转换单元包括A/D转换电路和与A/D转换电路相连接的第一外围电路，所述第一外围电路包括偏压驱动电路和时序驱动电路。

所述偏压驱动电路包括串联连接的偏压电路部分和驱动电路部分，所述偏压电路部分包括旁路电容、第一反馈电容、第一滤波电容、偏置电阻、反馈电阻、上拉电阻、第一滤波电阻和三极管；串联连接的旁路电容和三极管的基极端的中点通过偏置电阻接地，串联连接的第一滤波电容和第一滤波电阻跨接在三极管的集电极端和地两端，并联连接的反馈电阻和第一反馈电容跨接在三极管的发射极端和地两端，三极管的集电极端通过上拉电阻与驱动电路部分建立连接关系。

所述驱动电路部分第二滤波电阻、接地电阻、限流电阻、第二滤波电容、第二反馈电容、第三滤波电容、第四滤波电容、第五滤波电容和功率放大器；并联连接的第二滤波电阻和第二滤波电容跨接在功率放大器的同相输入端和地两端，功率放大器的反相输入端通过接地电阻接地，功率放大器的反相输入端通过第二反馈电容与功率放大器的输出端建立连接关系，功率放大器的电源端通过第三滤波电容接地，并联连接的第四滤波电容和第五滤波电容跨接在功率放大器的输出端和地的两端，功率放大器的输出端通过限流电阻与A/D转换电路建立连接关系；所述第二滤波电容、第三滤波电容和第五滤波电容为钽电容，容值比为1:1:100；第四滤波电容为电解电容。

所述电源单元包括电源控制芯片，所述电源控制芯片为LT1763，最大输出电流500mA，调压范围1.8V-5V。

所述数字信号处理单元包括数字信号处理电路和与数字信号处理电路相连接的第二外围电路，所述第二外围电路包括主控电路、存储电路、视频输出电路和UART串口电路；所述主控电路包括主控芯片，所述主控芯片工作频率为5MHz。

本实用新型与现有技术相比，具有如下有益效果：根据本实用新型所公开的一种基于FPGA控制的太赫兹阵列探测器驱动系统，功耗小、成像质量高、系统信噪比高，通过数字芯片FPGA对整个太赫兹阵列探测器驱动系统进行数字控制，实现控制参数的实时反馈，精确控制太赫兹阵列探测器的成像质量。而且本实用新型成本低，装置简单，易于实现。

附图说明

图1是根据本实用新型的实施例的一种基于FPGA控制的太赫兹阵列探测器驱动系统的总体结构框图；

图2是根据本实用新型的实施例的一种基于FPGA控制的太赫兹阵列探测器驱动系统的偏压驱动电路图；

图中：1、模数转换单元；2、数字信号处理单元；3、偏压电路部分；4、驱动电路部分。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型具体实施方式作进一步详细描述。

一种基于FPGA控制的太赫兹阵列探测器驱动系统，包括电源单元、模数转换单元1、通讯单元和数字信号处理单元2，所述模数转换单元1、通讯单元和数字信号处理单元2依次建立连接关系，电源单元输出端分别与模数转换单元1、通讯单元和数字信号处理单元2建立连接关系。

所述模数转换单元1包括A/D转换电路和与A/D转换电路相连接的第一外围电路，所述第一外围电路包括偏压驱动电路和时序驱动电路。

所述偏压驱动电路包括串联连接的偏压电路部分3和驱动电路部分4，所述偏压电路部分3包括旁路电容C1、第一反馈电容C2、第一滤波电容C3、偏置电阻R1、反馈电阻R2、上拉电阻R3、第一滤波电阻R4和三极管Q1；串联连接的旁路电容C1和三极管Q1的基极端的中点通过偏置电阻R1接地，串联连接的第一滤波电容C3和第一滤波电阻R4跨接在三极管Q1的集电极端和地两端，并联连接的反馈电阻R2和第一反馈电容C2跨接在三极管Q1的发射极端和地两端，三极管Q1的集电极端通过上拉电阻R3与驱动电路部分建立连接关系。

所述驱动电路部分4包括第二滤波电阻R5、接地电阻R6、限流电阻R7、第二滤波电容C4、第二反馈电容C5、第三滤波电容C6、第四滤波电容C7、第五滤波电容C8和功率放大器U1；并联连接的第二滤波电阻R5和第二滤波电容C4跨接在功率放大器U1的同相输入端和地两端，功率放大器U1的反相输入端通过接地电阻R6接地，功率放大器U1的反相输入端通过第二反馈电容C5与功率放大器U1的输出端建立连接关系，功率放大器U1的电源端通过第三滤波电容C6接地，并联连接的第四滤波电容C7和第五滤波电容C8跨接在功率放大器U1的输出端和地的两端，功率放大器U1的输出端通过限流电阻R7与A/D转换电路建立连接关系；所述第二滤波电容C4、第三滤波电容C6和第五滤波电容C8为钽电容，容值比为1:1:100；第四滤波电容C7为电解电容。

所述电源单元包括第一电源电路、第二电源电路、第三电源电路和第四电源电路，所述第一电源电路和第二电源电路分别为5V模拟量输出和5V数字量输出，用于太赫兹阵列探测器和运算放大器的供电；所述第三电源电路和第四电源电路分别为3.3V模拟量输出和3.3V数字量输出，用于主控芯片的供电。

所述数字信号处理单元2包括数字信号处理电路和与数字信号处理电路相连接的第二外围电路，所述第二外围电路包括主控电路、存储电路、视频输出电路和UART串口电路。

所述主控电路包括主控芯片，所述主控芯片工作频率为5MHz；所述主控芯片为FPGA芯片，FPGA芯片通过通信单元，发送SPI总线命令调节太赫兹阵列探测器的最佳偏压，同时发送太赫兹阵列探测器所需时序驱动，之后FPGA芯片通过通讯单元读取模数转换单元1中采集并转换的图像数据。通过存储器将所需数据存入，计算参数并校正数据，增强图像，最终将数据存入外部存储空间之中。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。