結(jié)構(gòu)緊湊的超聲成像系統(tǒng)連續(xù)波多普勒(CWD)設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)
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這種架構(gòu)很容易集成，因?yàn)樗枰碾妷?電流轉(zhuǎn)換器、模擬開關(guān)、無源延時(shí)線以及單路I/Q混頻器很容易集成。通過配置交叉開關(guān)求和，適當(dāng)?shù)难訒r(shí)線抽頭切換信號(hào)，達(dá)到每個(gè)接收器的延時(shí)要求。
波束成型后的RF CWD信號(hào)混頻后得到基帶I、Q音頻信號(hào)，這兩路信號(hào)經(jīng)過帶通濾波后由高分辨率ADC進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換，用于數(shù)字頻譜分析。RF至基帶的混頻處理通常是接收鏈路保證SNR的瓶頸，這個(gè)處理過程對(duì)CWD的性能影響較大，以64通道設(shè)計(jì)為例，I/Q RF混頻器需要在處理波束成型信號(hào)時(shí)具有175dBc/Hz (1kHz頻偏)的動(dòng)態(tài)范圍。
很難找到或設(shè)計(jì)能夠達(dá)到這一指標(biāo)的混頻器，此外，本振驅(qū)動(dòng)信號(hào)還必須保持極低的抖動(dòng)。遺憾的是很難從市場(chǎng)上獲得能夠達(dá)到這樣指標(biāo)的邏輯器件。雖然CWD延時(shí)線波束成型器能夠滿足結(jié)構(gòu)緊湊的超聲系統(tǒng)的最低要求，上述性能的局限性也是亟待解決的問題。
基于混頻器的CWD波束成型
為了獲得更高性能，在CWD系統(tǒng)中引入一個(gè)CWD混頻器/波束成型器，簡(jiǎn)化框圖如圖2所示。該架構(gòu)中，每個(gè)通道都具有一個(gè)I/Q混頻器，在基帶端(而非RF端)進(jìn)行波束成型求和；每路I/Q混頻器的LO相位可以調(diào)節(jié)在n (n = 8至16相)個(gè)相位的其中之一。LO相位的變化將改變接收信號(hào)的相位，達(dá)到波束成型的目的。
圖2. 低功耗雙極型LNA和CWD混頻器/波束成型電路能夠簡(jiǎn)化高性能CWD接收機(jī)的設(shè)計(jì)
由于混頻器的實(shí)現(xiàn)基于每個(gè)通道，對(duì)每個(gè)通道混頻器的要求可以降低到157dBc/Hz (1kHz頻偏)。這一SNR指標(biāo)雖然苛刻，但利用雙極型混頻器和標(biāo)準(zhǔn)邏輯器件可以實(shí)現(xiàn)?；祛l器輸出為電流，而且在聲波基帶進(jìn)行無源求和，可以滿足CWD波束成型的SNR要求。
基于混頻器的CWD波束成型方案
評(píng)論