再塑超聲波成像系統設計

　　超聲波放大器飽和帶來的另一個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(甚至是便攜式系統)都要求整個系統的低二次諧波失真，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會高達 40dB(低于基礎信號)，具體情況取決于造影劑聲學屬性、發送器電壓和組織特性的綜合因素。因此，放大器的 HD2 應低于 40dBc，這使系統能夠獲得理想的諧波圖像。另外，高 HD2 可能會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影響診斷的準確性。在最終多普勒圖像中，人為多普勒移頻會造成多普勒系統的方向隔離。一些文獻 [2;3] 表明， 對一些 CW 和 PW 多普勒系統而言，45~50dB 的方向隔離可能就足夠了。由上述因素，當 HD2 低于 40dBc 時，應規定 AFE 的線性輸入范圍。

　　影響圖像準確性的串擾是超聲波系統需要考慮的另一個參數。超聲波系統的主要串擾是由一些以 -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、設計、材料等等。一般來說，IC 或 PCB 的串擾大大低于 -35dBc。因此，電路串擾就不會降低系統性能。

　　超聲波模擬前端

　　為了滿足上述標準，超聲波 AFE(例如：TI 的 AFE5805)是理想的選擇。一流的 BiCMOS 和 CMOS 技術用于優化功耗和噪聲性能。BiCMOS 工藝是 AFE5805 VCA 部分的最佳選擇，因為其具有低功耗、小芯片尺寸以及低閃爍噪聲的特點。CMOS 工藝非常適用于模數轉換器。相比同類解決方案，這些創新組合可縮小 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工作頻率范圍。這樣，便攜式超聲波系統的設計便可以最低功耗獲得更高的圖像質量。

　　圖 2 卓越的噪聲性能

　　總結

　　未來幾年，全球各地區對于便攜式、低成本超聲波設備的需求有望快速增長。對于超聲波設備廠商來說，機遇和挑戰并存。新型超聲波模擬前端的先進技術，允許超聲波設備廠商對性能進行調整，以適用于各種系統尺寸。基于單個設計，廠商便可發布多款產品，極大地節省了便攜式設備和高通道密度中端超聲波系統的開發成本和時間。