太赫茲（THz）波是指頻率在0.1THz至10THz范圍內(nèi)的電磁波,介于微波和紅外之間,因其波段的特殊性,使得太赫茲波具有很多特性,例如穿透性、低能性、寬帶性、懼水性等。基于這些特性,太赫茲波的成像探測(cè)技術(shù)結(jié)合了微波/毫米波和X射線兩者的優(yōu)勢(shì),因此不論在國土安全、無損檢測(cè),還是在移動(dòng)通信、生物醫(yī)學(xué)等方面都有很大的應(yīng)用前景。隨著基礎(chǔ)科學(xué)的進(jìn)步和非制冷太赫茲焦平面制造技術(shù)的發(fā)展,太赫茲成像系統(tǒng)朝著小型化、高集成度、低功耗等方向發(fā)展;因此,設(shè)計(jì)高集成度、小型化太赫茲相機(jī)信號(hào)處理電路系統(tǒng)具有重要意義。本論文根據(jù)非制冷太赫茲探測(cè)器的電氣特性,選用基于ASIC（Application Specific Integrated Circuit,專用集成電路）的小型化太赫茲相機(jī)信號(hào)處理設(shè)計(jì)方案。論文采用320×240非制冷太赫茲焦平面探測(cè)器,以成都市晶林科技有限公司的ASIC芯片JL7603B作為系統(tǒng)核心處理器。該系統(tǒng)包含了太赫茲探測(cè)器的驅(qū)動(dòng)電路、ASIC信號(hào)處理電路和成像輸出顯示電路。太赫茲探測(cè)器在高質(zhì)量的電壓源、可調(diào)直流偏置電壓和保證探測(cè)器正常工作的數(shù)字邏輯時(shí)序共同驅(qū)動(dòng)下,將目標(biāo)物體的信息轉(zhuǎn)換為模擬... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

太赫茲在電磁頻譜中的位置

制冷紅外焦平面陣列基礎(chǔ)上對(duì)太赫茲進(jìn)行針對(duì)性的開發(fā)�；谘趸C熱敏材料結(jié)構(gòu)的THz探測(cè)器在2008年首次被日本NEC公司Oda首次報(bào)道[32]，其設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)為雙層微橋，為了達(dá)到增強(qiáng)太赫茲吸收的效果，在雙層微橋的頂層增加一層金屬太赫茲吸收層。2011年，該公司研制了基于VOX微測(cè)輻射熱計(jì)的焦平面探測(cè)器[33]，隨后一年便推出了320×240規(guī)模陣列的手持式太赫茲焦平面相機(jī)IRV-T0831（像元數(shù)：320×240，相應(yīng)范圍：1~7THz，在4THz頻率下NEP<1×10-10WHz－1/2）[34]，實(shí)現(xiàn)了在1~7THz頻率下的太赫茲實(shí)時(shí)成像，IRV-T0831相機(jī)如圖1-2所示。2015年，NEC公司增加了太赫茲微測(cè)輻射熱計(jì)微橋高度，提高了微測(cè)輻射熱計(jì)對(duì)0.5~6THz的吸收，2016年在共振微腔結(jié)構(gòu)中填充厚層氮化物，使得器件在0.5~2.0THz范圍內(nèi)的響應(yīng)率得到提升[35]。圖1-2日本NEC公司的IRV-T0831太赫茲相機(jī)2009年，加拿大INO公司[36]為了加長微測(cè)輻射熱計(jì)的橋腿，將其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成―回‖型，此外他們也采用類似NEC的技術(shù)，為增強(qiáng)器件的太赫茲吸收，在微橋結(jié)

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文4構(gòu)的橋頂沉積厚度優(yōu)化的金屬薄膜吸收層，其報(bào)道的器件在3THz頻率下的NEP達(dá)到7×10-10WHz－1/2。2010年，具有抗反射涂層結(jié)構(gòu)的160×120微測(cè)輻射熱計(jì)陣列被INO公司制備，并實(shí)現(xiàn)5mm聚乙烯塑料遮擋金屬刀片的透射成像[37]。另外INO還開發(fā)太赫茲成像所需的光學(xué)鏡頭以及提出了采用黑金、金屬薄膜、耦合蝶形天線等方法增強(qiáng)太赫茲的吸收。2013年，384×288陣列規(guī)模的太赫茲相機(jī)IRXCAM-THz-384被INO公司推出，相機(jī)示意圖如圖1-3所示。在1.04THz頻點(diǎn)下，該相機(jī)的NEP為50pW，能對(duì)信封內(nèi)的刀片實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)穿透成像[38]。為了提高器件在4.25THz的太赫茲輻射吸收，Oulachgar等人在微橋單元頂端設(shè)置了一層選擇圖形，探測(cè)單元的NEP參數(shù)接近60pW[39]。該器件的成像視場設(shè)置及穿透衣物成像的效果在2014年被報(bào)道[40]。2016年，INO公司在IRXCAM-THz-384太赫茲相機(jī)的基礎(chǔ)上，搭載特定的太赫茲鏡頭，并將整個(gè)后端信號(hào)處理模塊進(jìn)一步集成，研制出了集成度更高、更加小型化的MICROXCAM-384i-THz相機(jī)，并用此相機(jī)在戶外進(jìn)行了實(shí)時(shí)成像實(shí)驗(yàn)[41]，如圖1-4所示。(a)(b)圖1-3INO太赫茲相機(jī)IRXCAM-THz-384以及成像實(shí)驗(yàn)示意圖。(a)IRXCAM-THz-384相機(jī)實(shí)物圖；(b)成像實(shí)驗(yàn)展示圖(a)(b)圖1-4INO太赫茲相機(jī)MICROXCAM-384i-THz以及成像實(shí)驗(yàn)示意圖。(a)MICROXCAM-384i-THz相機(jī)實(shí)物圖；(b)成像實(shí)驗(yàn)展示圖

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