目前,国内红外热成像研发技术不断成熟,对于热成像设备的需求在不同领域都有所增长。国内各大红外厂商已经实现多种规格国产红外探测器和红外热成像镜头的研制,红外热成像机芯仍然处于供不应求的状况,并且急需国产化产品替代进口机芯。因此,设计和开发一款基于国产探测器的非制冷红外热成像机芯成为了必要的技术储备。本文主要的工作重点是非制冷红外热成像机芯的硬件设计,基于高度集成的FPGA来实现主控及图像处理功能,降低设计复杂度和硬件成本。首先,本文分析了设计非制冷红外焦平面探测器的三个关键技术,并深入的学习了红外图像处理过程中用到的各种算法,为后续红外图像处理提供理论基础。针对提出的探测器性能指标和硬件技术指标,对国产红外探测器和FPGA芯片进行了选型;然后根据探测器电气特性及要求,分别论述了探测器供电,探测器输出信号AD转换,FPGA控制及视频编码,探测器TEC控制等的原理图及PCB设计方法。软件实现基于Spartan6片上逻辑资源,根据硬件电路功能分别论述了探测器的配置及驱动时序设计,模拟视频ADC采样量化设计,探测器工作点调整方法,红外图像处理及终端显示设计等。最后对设计的热成像机芯功能进行调试和成像测试,按照调试流程对探测器进行输入信号测试,参数配置以及工作点调整工作,对比测试验证图像处理效果,另外与某国外同参数产品的成像效果进行对比分析。本文设计的国产热成像机芯比进口机芯拥有更好的成像效果,更低的价格和更短的采购周期,实现了非制冷红外热成像机芯的国产化目标,摆脱了贸易被动的局面。