摘要：本文簡單列舉了緊湊醫用超聲設備的開發過程中，設備開發人員所面臨的設計難題，并提出了應對措施。

　　高質量成像和空間要求

　　便攜式超聲系統開發人員必須在局促的空間內安裝了大量超聲收發器，以提供高質量成像。這項任務并不簡單，目前市場上比較通用的系統通常處理128路或更多的收發器。

　　圖1所示為典型的超聲收發器方框圖，為了產生超聲影像，收發器的高壓發送器產生正確定時的高壓脈沖，激勵超聲傳感器元件并產生聚焦的聲波發射。所發射的聲能經過病人體內非連續阻抗反射，返回至收發器的接收器部分。

　　接收器包括發送/接收開關(TR開關)、低噪聲放大器(LNA)、可變增益放大器(VGA)、抗混疊濾波器(AAF)和模/數轉換器(ADC)。每個傳感器元件都通過TR開關連接至LNA，該開關保護LNA輸入不受高壓發射信號的損壞。LNA本身提供初始固定增益，以優化接收器的噪聲性能。VGA用于補償體內超聲信號隨時間的衰減，這降低了對后續ADC的動態范圍要求。接收鏈中的AAF避免超出正常最大成像頻率范圍的高頻噪聲映射到ADC接收頻帶。放大、量化后的信號經過延遲，并在超聲系統的數字波束成形器內求和，產生聚焦后的波束成形接收信號。所形成的數字信號用于產生2D影像，以及脈沖多普勒信息。

　　接收器在LNA之后還有一條獨立的連續波多普勒(CWD)接收/波束成形通路。CWD模式下，接收器的動態范圍要求非常嚴格，超出了VGA/ADC信號通路的范圍。通過將接收到的信號與適當相位的LO混頻并求和，得到基帶信號，實現CWD波束成形。由此，CWD接收電路應該由高動態范圍的模擬I/Q混頻器和可編程LO發生器組成。

　　如上所示，接收器部分包括大量的功能電路，需要把128路或更多通道的接收器整合到PC大小的設備中，這的確是一項重大挑戰。模擬IC制造商注意到了這一需求，并已開發出高度集成的方案來應對這一挑戰。目前，在10mm x 10mm的微小封裝內集成八路LNA、VGA、AAF和ADC收發器的產品已非常普遍;也可以看到10mm x 10mm封裝的4或8通道器件內集成了高壓脈沖發生器的方案。這些進步意義重大，對現代便攜式系統的實施起著重要作用。當然，我們也看到了進一步整合的機會。

　　MAX2082八通道收發器(圖2)是一款代表高集成度超聲方案最高水平的典范。該器件包括完整的接收器、TR開關、耦合電容以及三級高壓脈沖發生器，采用單片10mm x 23mm封裝。這種單芯片接收器架構大大節省空間，幫助用戶縮短設計時間，降低總體系統成本。

　　這種高度集成的收發器能夠節省相當可觀的空間，單是內部TR開關就節省了大量空間。可以對比一下當前最常見超聲系統所使用的典型分立TR開關(圖3)。此類TR開關方案包含9個分立式元件，這意味著在128通道系統中僅憑TR開關就需要超過1000個分立元件!

　　圖4所示，利用MAX2082實現128通道收發器配置的PCB布局。所需空間小于10平方英寸，相對于目前使用8路接收器IC、8路脈沖發生器IC和分立TR開關的方案，所占空間不到后者的一半。