超声系统的设计考虑对前端元件选用的影响.PDFVIP

超声系统的设计考虑对 一个接收信号处理链中存在的一个问题，无论是超声还是无线 系统都是如此。 前端元件选用的影响 有趣的是，超声系统在本质上可以被视为一个雷达或者声纳系 统，但是它的工作速度与这些系统不在一个数量级上。典型的 作者： Eberhard Brunner 超声系统在概念上与安装在商用、军用航空器和军用舰船上的 相控阵雷达是类似的。不同的是雷达工作在GHz频段，声纳工 引言 作在kHz频段，而超声则工作在MHz频段。超声的设计者们采 用并扩展了最早由雷达系统设计者们提出来的、基于相控阵原 在设计超声前端电路时，在若干重大问题上需要进行折中处 理的波束定向控制技术（beam steering ）。如今，这些系统采 理。前端电路的元器件的性能参数将影响到诊断的性能——反 用了一些目前最复杂的信号处理设备。 过来，系统的配置和使用目标也将影响到元器件的选用。 图1示出了一种简化的超声系统图。在所有这样的系统中，在 设计者应当理解极为重要的指标的含义，这些指标对系统的性 较长的（2m ）电缆的终端有一个多元件的换能器。该电缆中 能的影响，以及它们是如何受到集成电路（IC ）设计的折中取 有48至256路微同轴电缆，是系统最昂贵的部件之一。在大多 舍——就集成度和半导体工艺技术而言—— 的影响的，而这些 数系统中，有若干不同的换能器探头（也被称为手柄——手柄 取舍将限制用户的设计选择。对这些设计上的考虑的理解将帮 是指包含着换能器元件并通过电缆与系统相连接的部件单元） 助设计者实现最有利的系统划分方案。我们首先对高层系统进 可以与系统相连，使得操作者能够为最优的成像质量选出适当 行概述，然后对超声系统的工作原理进行更为详细的描述。 的换能器。手柄的选择是通过高压（HV继电器）来选择的， 这会给电缆增加很大的寄生电容。 系统介绍 某些阵列使用了一个HV多路复用器/解复用器来降低发射和接 医用超声机属于当前得到广泛应用的、最为复杂的信号处理机 收硬件的复杂性，但相应要在灵活性方面付出代价。最灵活的 之一。与任何一种复杂的机器类似的是，由于性能要求、物理 系统是相控阵数字波形合成系统—— 由于需要对所有的通道 和成本方面的原因，其设计必须进行多方面的权衡取舍。为了 进行完全的电子控制，因此它们容易成为成本最高的系统。不 完全理解前端IC所应该具备的功能和性能水平，特别是低噪声