磁共振成像技术,凭借其安全、无创、无辐射等优势,被广泛应用于生物医学成像。对成像信号的采集处理,是一台完整的磁共振谱仪中至关重要的一环,其性能优劣将直接影响所得图像的质量。在该领域,我国市场需求缺口大、依赖进口现象明显,因此,设计拥有自主知识产权的高性能磁共振成像信号采集处理平台具有重要的现实意义。结合实际应用场景及合作方需求,本文设计了一整套针对1.5T磁共振成像信号的采集处理平台,包括模拟信号采集预处理、数字信号处理以及数据传输三大部分。其中,模拟采集预处理模块可对输入信号实现63dB的动态幅度调节,并完成16位分辨率的模-数转换;数字信号处理模块可实现基于FPGA的信号处理算法及本地数据缓存;传输模块则包括最高有效数据率达10Gbps的万兆以太网光接口及32Gbps的PCIe接口,均可用于与PC机之间的高速通信。本系统的硬件平台为自主设计的十层数模结合印制电路板,板上包括1306个元器件及3839个信号网络。在设计过程中,借助理论计算、仿真等手段,顺利应对整个系统的信号完整性挑战(包括最高传输速率达10.3125Gbps的高速信号布线)、电源完整性挑战(包括10种电压、14路电源、50个电源网络的设计)以及电磁兼容性挑战(包括数字电路与模拟电路间的相互干扰)。基于该硬件平台,本文自主设计实现了一整套磁共振成像信号软件处理系统,涉及跨多平台的数据交互,包括:FPGA程序设计,用于实现信号处理算法及对各外设控制;MCU程序设计,用于实现本地交互界面设计;上位机程序设计,用于完成远程交互界面设计、数据图像化显示及PCIe驱动的实现。本文所设计的信号采集处理平台,从应用于1.5T磁共振谱仪出发,而通过少量参数修改及芯片更换,可同时兼容于其他场强的设备,具有较强的灵活性。此外,整个设计过程中所融合的软件无线电思想,对医疗超声成像、太赫兹成像及雷达信号处理等领域的相关设计有借鉴作用,因而具有一定的社会意义。