結構緊湊的超聲成像系統連續波多普勒(CWD)設計

基于混頻器的CWD波束成型方案

過去，由于缺乏適當的集成工藝，很難實現高性能的CWD波束成型架構。但目前這一問題已經得到解決，對于功耗不敏感的應用無需降低CWD和成像質量，可以使用帶有可編程CWD混頻器/波束成型器的集成雙極型八通道VGA。圖3給出了接收鏈路的MAX2038 VGA原理圖。


圖3. 由MAX2038和MAX2034構成的超聲接收機的單通道簡化框圖。MAX2038集成了八路VGA和CWD I/Q混頻器/波束成型器，MAX2034集成了四路LNA。

對于功耗和空間要求苛刻的高端應用，可以選擇圖4所示MAX2078新款、具有更高集成度、更低功耗的解決方案。該款完全集成的八通道接收器在單芯片雙極型IC中包含了：LNA、VGA、抗混疊濾波器以及完全可編程的CWD混頻器/波束成型器，這些器件使得各種超聲系統不再受早期延時線CWD架構的制約，能夠達到出色的CWD性能。


圖4. MAX2078超低功耗、八通道超聲接收器，帶有CWD波束成型器，器件內部集成了八個高性能、低功耗超聲接收通道，每個通道包括：LNA、VGA、抗混疊濾波器以及完全可編程的I/Q混頻器/波束成型器。

構建CWD接收器的另外一個潛在問題是LNA放大器的SNR指標，為了降低功耗、減小尺寸，許多超聲設計人員選擇了CMOS LNA，這樣的器件可能適合某些能夠控制CWD性能的應用。利用幾何尺寸低于0.35µm的CMOS工藝制作放大器時需要特別注意這個問題，在如此小尺寸的制造工藝中生產出的電路往往具有較大的1/f噪聲，1/f噪聲會引起LNA增益的低頻調制，這是一個極其負面的影響。

較強的RF CWD雜波通過這種LNA時將產生較大的低頻調制噪聲，從而降低SNR指標和CWD檢測靈敏度。因此，為了滿足高性能的應用需求，應選擇類似于MAX2034 4通道超聲LNA的低功耗雙極型放大器。