再塑超声波成像系统设计

　　超声波放大器饱和带来的另一个影响是谐波失真增加。由于使用了普及的造影剂，越来越多的系统(甚至是便携式系统)都要求整个系统的低二次谐波失真，以保证顺利的谐波成像。一般而言，变送器接收到的谐波信号会高达 40dB(低于基础信号)，具体情况取决于造影剂声学属性、发送器电压和组织特性的综合因素。因此，放大器的 HD2 应低于 40dBc，这使系统能够获得理想的谐波图像。另外，高 HD2 可能会引起人为的多普勒移频。在一些临床情况中，这种人为因素可能会影响诊断的准确性。在最终多普勒图像中，人为多普勒移频会造成多普勒系统的方向隔离。一些文献 [2;3] 表明， 对一些 CW 和 PW 多普勒系统而言，45~50dB 的方向隔离可能就足够了。由上述因素，当 HD2 低于 40dBc 时，应规定 AFE 的线性输入范围。

　　影响图像准确性的串扰是超声波系统需要考虑的另一个参数。超声波系统的主要串扰是由一些以 -30 ~-35dBc 排列的变送器阵列引起的，具体情况取决于变送器元件的间距、频率、设计、材料等等。一般来说，IC 或 PCB 的串扰大大低于 -35dBc。因此，电路串扰就不会降低系统性能。

　　超声波模拟前端

　　为了满足上述标准，超声波 AFE(例如：TI 的 AFE5805)是理想的选择。一流的 BiCMOS 和 CMOS 技术用于优化功耗和噪声性能。BiCMOS 工艺是 AFE5805 VCA 部分的最佳选择，因为其具有低功耗、小芯片尺寸以及低闪烁噪声的特点。CMOS 工艺非常适用于模数转换器。相比同类解决方案，这些创新组合可缩小 50% 的尺寸，降低 20% 的功耗并降低 40% 的噪声。图 2 所示恒定噪声性能涵盖了整个工作频率范围。这样，便携式超声波系统的设计便可以最低功耗获得更高的图像质量。

　　图 2 卓越的噪声性能

　　总结

　　未来几年，全球各地区对于便携式、低成本超声波设备的需求有望快速增长。对于超声波设备厂商来说，机遇和挑战并存。新型超声波模拟前端的先进技术，允许超声波设备厂商对性能进行调整，以适用于各种系统尺寸。基于单个设计，厂商便可发布多款产品，极大地节省了便携式设备和高通道密度中端超声波系统的开发成本和时间。