超声因具有传输方向性好、穿透力强和易于获得较集中的声能的特性,被广泛应用于医学、军事领域。特别是在检测技术中,因为超声检测无损无创、操作简单、分辨率强的特点,所以被普及在医学诊疗领域中。医学超声诊疗领域的重要内容包括了对人体软组织传输特征的研究,和对超声参数的测量。软组织的病变或功能的改变,其超声特征参量也会发生相应地变化。因此,可以对软组织进行超声激励,并接收软组织背散射信号然后处理,通过对软组织背散射信号进行频谱分析,来反演组织的构成和变化,结合病理学、临床医学知识对软组织做出诊断和估计。超声软组织背散射信号携带的组织结构信息,可以为组织的健康状态的定征及评估提供重要的参考。本文基于软组织超声传输机理,针对软组织变化过程的监控需求,设计便携式超声软组织背散射信号频谱分析仪,研究软组织在变化过程中的超声背散射信号的频谱特征。本设计是基于FPGA的嵌入式系统,采用NIOS软核作为系统的MCU,控制所设计的超声发射、接收电路,对激励信号以及对回波信号进行处理。然后通过硬件底层模块将数据进行AD转换、缓存和FFT,最后利用TFT屏显示模块进行人机交互。在软件编程部分包括了基于FPGA的NIOS软核系统的搭建,使用硬件描述语言Verilog进行的底层IP核控制模块的编写,和控制脉冲发射模块的编写;以及基于μc/os-Ⅱ操作系统的嵌入式C的编写。在硬件电路设计部分包括了基于三极管的驱动放大电路的设计和推挽式放大电路的设计;基于MOS管的控制脉冲放大电路的设计,和基于对数放大器的回波接收处理电路的设计。通过软硬件的设计与实现,完成了对超声脉冲信号激励、接收、处理、显示和频谱分析的功能。便携式超声软组织背散射信号频谱分析仪的设计,有助于在日常中对肌肉组织进行及时监控,推进家庭医疗的进程,提高人们的日常生活质量,也对软组织性能改变的研究工作有重要的支持价值。