小型化太赫兹相机的信号处理电路设计
发布时间：2020-12-30 10:32
太赫兹（THz）波是指频率在0.1THz至10THz范围内的电磁波,介于微波和红外之间,因其波段的特殊性,使得太赫兹波具有很多特性,例如穿透性、低能性、宽带性、惧水性等。基于这些特性,太赫兹波的成像探测技术结合了微波/毫米波和X射线两者的优势,因此不论在国土安全、无损检测,还是在移动通信、生物医学等方面都有很大的应用前景。随着基础科学的进步和非制冷太赫兹焦平面制造技术的发展,太赫兹成像系统朝着小型化、高集成度、低功耗等方向发展;因此,设计高集成度、小型化太赫兹相机信号处理电路系统具有重要意义。本论文根据非制冷太赫兹探测器的电气特性,选用基于ASIC（Application Specific Integrated Circuit,专用集成电路）的小型化太赫兹相机信号处理设计方案。论文采用320×240非制冷太赫兹焦平面探测器,以成都市晶林科技有限公司的ASIC芯片JL7603B作为系统核心处理器。该系统包含了太赫兹探测器的驱动电路、ASIC信号处理电路和成像输出显示电路。太赫兹探测器在高质量的电压源、可调直流偏置电压和保证探测器正常工作的数字逻辑时序共同驱动下,将目标物体的信息转换为模拟...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
太赫兹在电磁频谱中的位置
制冷红外焦平面阵列基础上对太赫兹进行针对性的开发。基于氧化钒热敏材料结构的THz探测器在2008年首次被日本NEC公司Oda首次报道[32]，其设计的结构为双层微桥，为了达到增强太赫兹吸收的效果，在双层微桥的顶层增加一层金属太赫兹吸收层。2011年，该公司研制了基于VOX微测辐射热计的焦平面探测器[33]，随后一年便推出了320×240规模阵列的手持式太赫兹焦平面相机IRV-T0831（像元数：320×240，相应范围：1~7THz，在4THz频率下NEP<1×10-10WHz－1/2）[34]，实现了在1~7THz频率下的太赫兹实时成像，IRV-T0831相机如图1-2所示。2015年，NEC公司增加了太赫兹微测辐射热计微桥高度，提高了微测辐射热计对0.5~6THz的吸收，2016年在共振微腔结构中填充厚层氮化物，使得器件在0.5~2.0THz范围内的响应率得到提升[35]。图1-2日本NEC公司的IRV-T0831太赫兹相机2009年，加拿大INO公司[36]为了加长微测辐射热计的桥腿，将其结构设计成―回‖型，此外他们也采用类似NEC的技术，为增强器件的太赫兹吸收，在微桥结
电子科技大学硕士学位论文4构的桥顶沉积厚度优化的金属薄膜吸收层，其报道的器件在3THz频率下的NEP达到7×10-10WHz－1/2。2010年，具有抗反射涂层结构的160×120微测辐射热计阵列被INO公司制备，并实现5mm聚乙烯塑料遮挡金属刀片的透射成像[37]。另外INO还开发太赫兹成像所需的光学镜头以及提出了采用黑金、金属薄膜、耦合蝶形天线等方法增强太赫兹的吸收。2013年，384×288阵列规模的太赫兹相机IRXCAM-THz-384被INO公司推出，相机示意图如图1-3所示。在1.04THz频点下，该相机的NEP为50pW，能对信封内的刀片实现实时穿透成像[38]。为了提高器件在4.25THz的太赫兹辐射吸收，Oulachgar等人在微桥单元顶端设置了一层选择图形，探测单元的NEP参数接近60pW[39]。该器件的成像视场设置及穿透衣物成像的效果在2014年被报道[40]。2016年，INO公司在IRXCAM-THz-384太赫兹相机的基础上，搭载特定的太赫兹镜头，并将整个后端信号处理模块进一步集成，研制出了集成度更高、更加小型化的MICROXCAM-384i-THz相机，并用此相机在户外进行了实时成像实验[41]，如图1-4所示。(a)(b)图1-3INO太赫兹相机IRXCAM-THz-384以及成像实验示意图。(a)IRXCAM-THz-384相机实物图；(b)成像实验展示图(a)(b)图1-4INO太赫兹相机MICROXCAM-384i-THz以及成像实验示意图。(a)MICROXCAM-384i-THz相机实物图；(b)成像实验展示图
【参考文献】：
期刊论文
[1]太赫兹技术开发应用研究[J]. 刘欣. 中国无线电. 2016(03)
[2]太赫兹技术在军事和航天领域的应用[J]. 闵碧波,曾嫦娥,印欣,马俊海. 太赫兹科学与电子信息学报. 2014(03)
[3]太赫兹科学技术研究的新进展[J]. 赵国忠. 国外电子测量技术. 2014(02)
[4]太赫兹波在遥感技术中的应用探讨[J]. 刘丰,朱忠博,李栋,尚社,崔万照,刘江凡,席晓丽. 太赫兹科学与电子信息学报. 2013(05)
[5]半封闭半开放体系下不同演化程度干酪根的太赫兹光谱特性[J]. 宝日玛,吴世祥,赵昆,郑伦举,田璐. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2012(05)
[6]基于DSP和Slave FIFO的USB2.0接口硬件电路设计[J]. 廉平平. 数字技术与应用. 2012(01)
[7]超宽输入电压范围准谐振反激式电源的设计[J]. 郭津,马皓. 电力电子技术. 2011(11)
[8]太赫兹技术及其应用[J]. 姚建铨. 重庆邮电大学学报(自然科学版). 2010(06)
[9]基于CY7C68013的高速数据传输系统的设计[J]. 熊俊俏,刘峥. 电子技术应用. 2010(07)
[10]热成像系统的NETD测试分析[J]. 安成斌,万英. 红外与激光工程. 2010(03)
博士论文
[1]THz检测技术及表面增强拉曼散射光子晶体光纤传感研究[D]. 邸志刚.天津大学 2011
硕士论文
[1]高速电路板间互连抗干扰关键技术研究[D]. 赵琳.电子科技大学 2019
[2]多层PCB层叠结构设计及分析[D]. 井探亮.内蒙古大学 2017
[3]红外焦平面性能评价标准的建立及其测试平台的设计[D]. 侯婷.南京理工大学 2013
[4]皮肤癌变组织透射式太赫兹光谱成像研究[D]. 孙永明.天津大学 2010
[5]非制冷红外热成像系统的小型化研究[D]. 葛振南.南京理工大学 2008
本文编号：2947494
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
太赫兹在电磁频谱中的位置
制冷红外焦平面阵列基础上对太赫兹进行针对性的开发。基于氧化钒热敏材料结构的THz探测器在2008年首次被日本NEC公司Oda首次报道[32]，其设计的结构为双层微桥，为了达到增强太赫兹吸收的效果，在双层微桥的顶层增加一层金属太赫兹吸收层。2011年，该公司研制了基于VOX微测辐射热计的焦平面探测器[33]，随后一年便推出了320×240规模阵列的手持式太赫兹焦平面相机IRV-T0831（像元数：320×240，相应范围：1~7THz，在4THz频率下NEP<1×10-10WHz－1/2）[34]，实现了在1~7THz频率下的太赫兹实时成像，IRV-T0831相机如图1-2所示。2015年，NEC公司增加了太赫兹微测辐射热计微桥高度，提高了微测辐射热计对0.5~6THz的吸收，2016年在共振微腔结构中填充厚层氮化物，使得器件在0.5~2.0THz范围内的响应率得到提升[35]。图1-2日本NEC公司的IRV-T0831太赫兹相机2009年，加拿大INO公司[36]为了加长微测辐射热计的桥腿，将其结构设计成―回‖型，此外他们也采用类似NEC的技术，为增强器件的太赫兹吸收，在微桥结
电子科技大学硕士学位论文4构的桥顶沉积厚度优化的金属薄膜吸收层，其报道的器件在3THz频率下的NEP达到7×10-10WHz－1/2。2010年，具有抗反射涂层结构的160×120微测辐射热计阵列被INO公司制备，并实现5mm聚乙烯塑料遮挡金属刀片的透射成像[37]。另外INO还开发太赫兹成像所需的光学镜头以及提出了采用黑金、金属薄膜、耦合蝶形天线等方法增强太赫兹的吸收。2013年，384×288阵列规模的太赫兹相机IRXCAM-THz-384被INO公司推出，相机示意图如图1-3所示。在1.04THz频点下，该相机的NEP为50pW，能对信封内的刀片实现实时穿透成像[38]。为了提高器件在4.25THz的太赫兹辐射吸收，Oulachgar等人在微桥单元顶端设置了一层选择图形，探测单元的NEP参数接近60pW[39]。该器件的成像视场设置及穿透衣物成像的效果在2014年被报道[40]。2016年，INO公司在IRXCAM-THz-384太赫兹相机的基础上，搭载特定的太赫兹镜头，并将整个后端信号处理模块进一步集成，研制出了集成度更高、更加小型化的MICROXCAM-384i-THz相机，并用此相机在户外进行了实时成像实验[41]，如图1-4所示。(a)(b)图1-3INO太赫兹相机IRXCAM-THz-384以及成像实验示意图。(a)IRXCAM-THz-384相机实物图；(b)成像实验展示图(a)(b)图1-4INO太赫兹相机MICROXCAM-384i-THz以及成像实验示意图。(a)MICROXCAM-384i-THz相机实物图；(b)成像实验展示图
【参考文献】：
期刊论文
[1]太赫兹技术开发应用研究[J]. 刘欣. 中国无线电. 2016(03)
[2]太赫兹技术在军事和航天领域的应用[J]. 闵碧波,曾嫦娥,印欣,马俊海. 太赫兹科学与电子信息学报. 2014(03)
[3]太赫兹科学技术研究的新进展[J]. 赵国忠. 国外电子测量技术. 2014(02)
[4]太赫兹波在遥感技术中的应用探讨[J]. 刘丰,朱忠博,李栋,尚社,崔万照,刘江凡,席晓丽. 太赫兹科学与电子信息学报. 2013(05)
[5]半封闭半开放体系下不同演化程度干酪根的太赫兹光谱特性[J]. 宝日玛,吴世祥,赵昆,郑伦举,田璐. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2012(05)
[6]基于DSP和Slave FIFO的USB2.0接口硬件电路设计[J]. 廉平平. 数字技术与应用. 2012(01)
[7]超宽输入电压范围准谐振反激式电源的设计[J]. 郭津,马皓. 电力电子技术. 2011(11)
[8]太赫兹技术及其应用[J]. 姚建铨. 重庆邮电大学学报(自然科学版). 2010(06)
[9]基于CY7C68013的高速数据传输系统的设计[J]. 熊俊俏,刘峥. 电子技术应用. 2010(07)
[10]热成像系统的NETD测试分析[J]. 安成斌,万英. 红外与激光工程. 2010(03)
博士论文
[1]THz检测技术及表面增强拉曼散射光子晶体光纤传感研究[D]. 邸志刚.天津大学 2011
硕士论文
[1]高速电路板间互连抗干扰关键技术研究[D]. 赵琳.电子科技大学 2019
[2]多层PCB层叠结构设计及分析[D]. 井探亮.内蒙古大学 2017
[3]红外焦平面性能评价标准的建立及其测试平台的设计[D]. 侯婷.南京理工大学 2013
[4]皮肤癌变组织透射式太赫兹光谱成像研究[D]. 孙永明.天津大学 2010
[5]非制冷红外热成像系统的小型化研究[D]. 葛振南.南京理工大学 2008
本文编号：2947494
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