磁共振下变频的FPGA设计与实现

发布时间：2019-09-22 20:37

【摘要】：随着磁共振成像技术的迅速发展,相控阵线圈及并行成像技术得到了广泛的应用。为了提高磁共振信号的检测灵敏度,磁共振信号的接收通道越来越多,需要磁共振接收机能够提供更具针对性和灵活性的多通道数字下变频处理方法。目前,磁共振数字接收机多使用商用的数字下变频芯片,完成磁共振数据的数字正交检波等处理工作。但商用芯片一般通道数有限,信噪比较低,且并非是针对磁共振应用而设计,不能较好地满足现代磁共振成像技术发展的需求。因此,针对磁共振信号检测的特点,对多通道磁共振数字下变频技术进行研究和设计,具有非常重要的意义和实用价值。FPGA是一种广泛应用于数字电路设计领域的可编程芯片,利用FPGA器件的灵活性,针对磁共振信号带宽较窄的特点,设计最优的数字下变频处理算法,以获得较好的通带特性和信噪比性能。随着磁共振接收通道数的增加,同时将多个接收通道的下变频处理算法在一片FPGA器件上完成,进而大大降低了多通道接收机的设计复杂性和体积,并降低了设计成本,该方法具有很大的灵活性,便于进行系统的功能扩充和升级。基于数字下变频的原理,我们利用FPGA的算法级设计工具DSP Builder,通过编写VHDL代码与调用IP库相结合的方式,在FPGA中设计了NCO、混频器和滤波器等多个功能模块,实现了可参数化控制的单通道和四通道磁共振数字下变频系统。本系统可根据磁共振检测所需参数要求,能够实时的、灵活的改变滤波器系数和抽取因子,具有可重构性强,集成度高和信噪比好等特点,为多通道磁共振数字接收机的设计,提供了一种高性能的解决方案。
【图文】：

主要有ＦＩＲ滤波器和ＩＩＲ滤波器。它操作简单，方便灵活，其界面内可以直观的逡逑看到滤波器的幅频特性，并能在ＭＡＴＬＡＢ工作窗中输出设计的滤波器系数。其逡逑界面如图３－１所示。逡逑１５逡逑

板上进行硬件测试。逡逑为了针对不同用户的设计目的和要求，ＤＳＰ邋Ｂｕｉｌｄｅｒ在ＦＰＧＡ上设计一个复逡逑杂的数字信号模块提供了自动和手动两种不同的设计流程，其设计过程如图３－２逡逑所示？。逡逑＾Ｍａｔｌａｂ＾逦＾ＳｉｍｕＵｉｉｌｃ＼逡逑ｔｅｓｖ逦逡逑Ａ邋ｍｅｎ转成逡逑逦Ｉ邋１邋—逡逑＿１＿逦｜ｓ＿Ｃｏ—ｅｒ邋Ｉ逦／ｇ＾ｕａｒｔｕｓｌｉＸ逡逑ｆ邋！Ｓ合邋＼逦／邋Ｌｅｏｎａｒｄｏ邋＼逡逑ｆＱｕａｒｔｕｓ邋ＩＩ，邋＼逦Ｉ邋Ｓｐｅｃｔｒｕｍ，，邋Ｊ逡逑Ｌｅｏｎａｒｄｏ邋１逦，邋、逦Ｓｙｎｉ＾ｉ＾邋）逡逑Ｓｐｅｃｔｒｕｍ，邋｜逦、（邋ＨＤＩ？仿真邋Ａ逡逑Ｓｙｎｐｌｉｆｙ邋Ｉ逦＂邋Ｖ邋（ＭｏｄｅｌＭｍ）ｊＴ逡逑ＡＴＯＭ邋ＮＥＴｌｉＳｔｆ逦、邋NB逦，，逡逑ＸＱｕａｉｔｕｓｌｉｙ逦逦Ｑｕａｒｔｕｓ邋＿）逡逑逦逦＿］逡逑＂Ｖ邋（．ｐｏｔ邋，．ｓｏｆ）邋Ｊ，逡逑逦］‘逡逑至邋ｇｆｔ）逡逑图３－２邋ＤＳＰ邋Ｂｕｉ邋Ｉｄｅｒ的设计流程逡逑可用看出，两种设计流程最后都要由ＤＳＰ邋Ｂｕｉｌｄｅｒ产生Ｑｕａｒｔｕｓ邋ＩＩ工程文件，以逡逑构成完整的设计。ＤＳＰ邋Ｂｕｉｌｄｅｒ在生成ＶＨＤＬ代码时
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN791;O482.531

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本文编号：2540152