再塑超聲波成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　超聲波放大器飽和帶來的另一個(gè)影響是諧波失真增加。由于使用了普及的造影劑，越來越多的系統(tǒng)(甚至是便攜式系統(tǒng))都要求整個(gè)系統(tǒng)的低二次諧波失真，以保證順利的諧波成像。一般而言，變送器接收到的諧波信號(hào)會(huì)高達(dá) 40dB(低于基礎(chǔ)信號(hào))，具體情況取決于造影劑聲學(xué)屬性、發(fā)送器電壓和組織特性的綜合因素。因此，放大器的 HD2 應(yīng)低于 40dBc，這使系統(tǒng)能夠獲得理想的諧波圖像。另外，高 HD2 可能會(huì)引起人為的多普勒移頻。在一些臨床情況中，這種人為因素可能會(huì)影響診斷的準(zhǔn)確性。在最終多普勒?qǐng)D像中，人為多普勒移頻會(huì)造成多普勒系統(tǒng)的方向隔離。一些文獻(xiàn) [2;3] 表明， 對(duì)一些 CW 和 PW 多普勒系統(tǒng)而言，45~50dB 的方向隔離可能就足夠了。由上述因素，當(dāng) HD2 低于 40dBc 時(shí)，應(yīng)規(guī)定 AFE 的線性輸入范圍。

　　影響圖像準(zhǔn)確性的串?dāng)_是超聲波系統(tǒng)需要考慮的另一個(gè)參數(shù)。超聲波系統(tǒng)的主要串?dāng)_是由一些以 -30 ~-35dBc 排列的變送器陣列引起的，具體情況取決于變送器元件的間距、頻率、設(shè)計(jì)、材料等等。一般來說，IC 或 PCB 的串?dāng)_大大低于 -35dBc。因此，電路串?dāng)_就不會(huì)降低系統(tǒng)性能。

　　超聲波模擬前端

　　為了滿足上述標(biāo)準(zhǔn)，超聲波 AFE(例如：TI 的 AFE5805)是理想的選擇。一流的 BiCMOS 和 CMOS 技術(shù)用于優(yōu)化功耗和噪聲性能。BiCMOS 工藝是 AFE5805 VCA 部分的最佳選擇，因?yàn)槠渚哂械凸?、小芯片尺寸以及低閃爍噪聲的特點(diǎn)。CMOS 工藝非常適用于模數(shù)轉(zhuǎn)換器。相比同類解決方案，這些創(chuàng)新組合可縮小 50% 的尺寸，降低 20% 的功耗并降低 40% 的噪聲。圖 2 所示恒定噪聲性能涵蓋了整個(gè)工作頻率范圍。這樣，便攜式超聲波系統(tǒng)的設(shè)計(jì)便可以最低功耗獲得更高的圖像質(zhì)量。

　　圖 2 卓越的噪聲性能

　　總結(jié)

　　未來幾年，全球各地區(qū)對(duì)于便攜式、低成本超聲波設(shè)備的需求有望快速增長(zhǎng)。對(duì)于超聲波設(shè)備廠商來說，機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存。新型超聲波模擬前端的先進(jìn)技術(shù)，允許超聲波設(shè)備廠商對(duì)性能進(jìn)行調(diào)整，以適用于各種系統(tǒng)尺寸?；趩蝹€(gè)設(shè)計(jì)，廠商便可發(fā)布多款產(chǎn)品，極大地節(jié)省了便攜式設(shè)備和高通道密度中端超聲波系統(tǒng)的開發(fā)成本和時(shí)間。