醫療成像系統快速樣機制造指南

超聲波系統組件的集成

許多設計人員的應用都要求盡可能地使用最高性能的 AFE，而 Diagnostic Sonar 公司則考慮使用 NI FlexRIO MDK 來圍繞最新的 AFE 構建其自己的設計。但是，最終他們都意識到可以利用 TI 的 AFE5801 所提供的高性能來實現其應用。AFE5801 擁有 8 通道，可提供 –5Db 到 +31Db 的數控掃描增益。他們可以使用一種現貨適配器組件 NI 5752，其將四個這種 AFE 集成到一個 32 通道組件中，擁有 50 MS/s 的采樣速率和 12 比特分辨率。

在系統接收端使用現成組件為他們節省了大量的開發時間，這樣他們可以將其精力放在硬件設計方面：NI FlexRIO（同 NI 5752 配對使用）的 32 通道、高壓脈沖生成器組件。使用模塊化 FPGA 硬件進行樣機制造，讓他們能夠迅速地生產出一臺可以工作運行的樣機系統，并確定需要進行哪些硬件改動，原因是 I/O 從 FPGA 反端分離了出來。由于他們都使用了模塊化 FPGA 板構建其設計，他們的樣機系統都只有 32 條通道，但對構架進行簡單的調整，便可以擁有 64 條、128 條、256 條甚至更多（需為 32 的倍數）同時用于收發的通道數目，集成多路傳輸功能，并且適應于各種超聲波陣列。另外，通過將 FPGA 用于硬件式信號處理，他們的信號處理可以根據系統增加通道數目情況進行調整，無需讓 CPU 限制系統的成像速率。

在軟件端，Diagnostic Sonar 公司一開始在主機上使用 LabVIEW 編制算法—包括波束生成、濾波和矯正等，并使用一種圖形用戶界面 (GUI) 實現數據的可視化。在樣機系統演示之后，他們便可以利用 LabVIEW FPGA 將算法移至 NI FlexRIO 板上的 FPGA，以進一步提高信號處理性能。最后，Diagnostic Sonar 公司使用模塊化 FPGA 硬件和圖形軟件，創造出了一種高性能、多通道超聲波采集和處理系統。該系統可以針對各種應用進行調整和定制。這些技術讓他們能夠為其客戶提供各種選項，可以提供一種可立即投入使用的標準系統配置，也可以向那些擁有系統集成能力的公司分開出售單個組件（例如：32 通道脈沖生成器、定制陣列連接和波束生成IP等）。

最終結果—可調和可定制的系統

Diagnostic Sonar 是一家小型公司，但是他們利用 FPGA 的信號處理能力和可重配置性以及 TI 超聲波AFE擁有的優異模擬性能，制造出了一個可輕松調整和定制的超聲波系統。另外，他們利用現成定制硬件在非常短的時間內（僅 3 個月）便完成了對初始系統的樣機論證工作。

總之，這種需求會不斷增長。各大醫療系統開發公司需要使用各種方法將下一代技術集成到其產品中，并且還要在上市產品中實現新的創新。Diagnostic Sonar 和許多其他公司都在使用同樣的設計方法，即利用 FPGA 和 AFE 幫助實現下一代成像系統的這些創新。