近十几年来,随着各种电子系统的应用、换能器技术的发展,超声医学诊断仪器被更加广泛的应用于临床医学,结合B型超声成像、多普勒血流检测超声内窥镜系统能够更加准确的判断病变情况,因此得到了广泛的应用。超声脉冲多普勒系统具有深度定位能力,能较好的对血流速度进行定量检测。本文针对这一系统,设计具有良好灵敏度、信噪比和抗干扰能力的前端模拟电路和选择适合多普勒系统的数字信号处理方法两个方面进行了研究,并通过实验验证了所设计系统具有分辨血流速度和方向的能力。本论文的主要工作包括:(1)确定脉冲多普勒系统方案。通过对系统原理的详细分析,基于信号在频率域的分布特点,选择了超声多普勒技术的信号处理方法,使用正交解调从复杂的回被信号中提出多普勒频移信息,设计FIR高通滤波器最大程度上抑制杂波对系统分析的影响,短时傅立叶变换(STFT)则从频谱角度分析和描述了多普勒信号的频域特征。(2)设计并调试前端模拟电路。前端超声信号的发射和接收电路是决定整个系统性能的关键部分。为了将微弱信号(μV量级)从噪声中提取出来,选择噪声性能较好的前置放大器,使用两级级联结构获得了60dB以上足够大的增益,并设计LT1568模拟带通滤波器以提高系统的抗干扰能力。(3)完成系统基于FPGA的软件设计。使用Verilog HDL语言在Quartus II中按照自顶向下的原则对系统进行模块划分,实现对整个信号处理过程的时序控制,利用IP核的设计方法实现解调、滤波及STFT频谱分析的功能。(4)搭建基于多普勒物理模型的实验平台。保持探头与血流之间夹角不变前提下,改变血流速度和方向,对检测到的信号进行多普勒信号处理,分析对比不同情况下的声谱图,验证了前端电路设计和信号处理方法的合理性。