本文選題：HIFU　切入點(diǎn)：相控　出處：《上海交通大學(xué)》2012年碩士論文

【摘要】：相控信號(hào)發(fā)生器是P-HIFU系統(tǒng)的核心部件之一。在P-HIFU系統(tǒng)中,相控信號(hào)發(fā)生器在輸入指令的控制下,輸出多路具有指定相位的方波信號(hào)。這些方波信號(hào)經(jīng)過多諧振功率放大器放大之后,驅(qū)動(dòng)超聲壓電晶體球形陣列,在指定焦點(diǎn)位置聚焦。 本文在研制P-HIFU相控信號(hào)發(fā)生器的過程中,根據(jù)理論計(jì)算得出的相位精度對(duì)加熱焦點(diǎn)參數(shù)的影響,對(duì)相位信號(hào)發(fā)生器的需求進(jìn)行了分析,確定了其性能指標(biāo)。然后通過對(duì)國(guó)內(nèi)外相位信號(hào)發(fā)生器技術(shù)研究現(xiàn)狀的分析,討論并確定了控制接口方案,以及基于FPGA技術(shù)的相位信號(hào)生成方案。 本文設(shè)計(jì)了相位信號(hào)發(fā)生器中FPGA固件的架構(gòu)體系,并使用VHDL代碼或現(xiàn)有IP核實(shí)現(xiàn)了固件的編碼。本文在FPGA固件中加入了嵌入式的MCU,并編寫了相應(yīng)的軟件代碼,實(shí)現(xiàn)了先下載存儲(chǔ)相位數(shù)據(jù),后順序輸出相位信號(hào)的運(yùn)行模式,該模式實(shí)現(xiàn)了加熱焦點(diǎn)的快速移動(dòng)。 本文在FPGA的固件中,加入了PCI的IP核,用戶可以將相位信號(hào)發(fā)生器作為PCI插卡,插入到工控機(jī)的PCI插槽中使用,實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)的加熱焦點(diǎn)快速移動(dòng)的功能。 本文完成了相位信號(hào)發(fā)生器硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì),內(nèi)容包括關(guān)鍵芯片選型、電路原理圖設(shè)計(jì)、以及PCB的制作。本文通過增加硬件監(jiān)測(cè)電路,提高了相位信號(hào)發(fā)生器的安全性。同時(shí),本文通過硬件電路設(shè)計(jì),提高了相位信號(hào)發(fā)生器的集成度及易用性。 最后,本文對(duì)于影響相位輸出信號(hào)精度的關(guān)鍵問題,進(jìn)行分析并給出了解決方案。最后,通過軟硬件聯(lián)調(diào)以及實(shí)驗(yàn)檢測(cè),驗(yàn)證了本文研制的相位信號(hào)發(fā)生器實(shí)現(xiàn)了預(yù)定的性能指標(biāo)及功能要求,同時(shí)具有安全性高、集成度高、易用性高等優(yōu)點(diǎn)。
[Abstract]:The phase-controlled signal generator is one of the core components of the P-HIFU system. In the P-HIFU system, the phase-controlled signal generator is controlled by the input instructions. The square wave signals with a specified phase are output, which are amplified by a multi-resonant power amplifier and drive a spherical array of ultrasonic piezoelectric crystals to focus at a specified focal point. In this paper, in the process of developing P-HIFU phase-controlled signal generator, the effect of phase precision on heating focus parameters is analyzed according to the theoretical calculation, and the requirement of phase signal generator is analyzed. Then the control interface scheme and the phase signal generation scheme based on FPGA technology are discussed and determined by analyzing the current research situation of phase signal generator technology at home and abroad. In this paper, the architecture of FPGA firmware in phase signal generator is designed, and the coding of firmware is realized by using VHDL code or existing IP core. In this paper, embedded MCU is added to FPGA firmware, and the corresponding software code is written. The mode of first downloading and storing the phase data and then sequentially outputting the phase signal is realized, which realizes the fast moving of the heating focus. In this paper, the IP core of PCI is added to the firmware of FPGA. The user can insert the phase signal generator into the PCI slot of the industrial computer as a PCI card and realize the function of fast moving of heating focus in real time. This paper has completed the design of the hardware system of the phase signal generator, including the selection of the key chip, the design of the circuit schematic diagram, and the manufacture of the PCB. The security of the phase signal generator is improved, and the integration and ease of use of the phase signal generator are improved by the hardware circuit design. Finally, the key problems affecting the precision of the phase output signal are analyzed and the solution is given. It is verified that the phase signal generator has achieved the predetermined performance index and function requirement, and has the advantages of high security, high integration, high usability and so on.
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TH789

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1664564