对于微机械共振器的频率复合阵列的FPGA读取,用于次泰拉赫兹成像
Leonardo Gregorat1,2, Marco Cautero2,3, Alessandro Pitanti4,5
1Dipartimento di Ingegneria e Architettura, Università degli Studi di Trieste, Piazzale Europa 1, 34127 Trieste, Italy.
Sensors (Basel, Switzerland)
|November 27, 2024
概括
现场可编程门阵列 (FPGA) 允许使用微电机 (MEMS) 振荡器传感器进行先进的太赫兹 (THz) 射线检测. 这种由FPGA管理的系统通过并行数字锁定放大器显著改善了辐射检测.
科学领域:
- 物理 物理学 物理
- 电气工程 电气工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 太赫兹 (THz) 射线检测对于各种成像和传感应用至关重要.
- 基于微波仪的焦平面阵列 (FPA) 使用微电机 (MEMS) 共振器是有前途的THz探测器解决方案.
- 为THz检测设计高性能,高像素密度的传感器面临重大挑战.
研究的目的:
- 介绍一款全新的MEMS共振器探测系统,完全由可编程门阵列 (FPGA) 管理.
- 为了证明FPGA在控制像素激发和跟踪辐射引起的共振频率转移方面的能力.
- 为了增强开放循环读出技术,以提高传感器性能.
主要方法:
- 开发了一种具有锁定矩阵的创新FPGA架构.
- 实现平行数字锁定放大器,用于精确的共振频率跟踪.
- 使用FPGA进行确定性并行处理,快速的模拟到数字转换器/数字到模拟转换器 (ADC/DAC) 控制,以及高数据吞吐量管理.
- 用一个频率复合的256像素传感器进行测量.
主要成果:
- 由FPGA管理的MEMS共振器探测器成功控制了像素激发,并跟踪了辐射诱导的频率转移.
- 新的FPGA架构将开放循环读出技术增强了32的因素.
- 该系统在256像素传感器的成像应用中表现出有效的操作.
结论:
- FPGA技术对于推进THz传感至关重要,特别是在基于微波仪的FPA中.
- 展示的FPGA架构和并行数字锁定放大器方法在THz探测器性能上有显著的改进.
- 这项工作为高性能,高像素密度的THz成像传感器铺平了道路.
