模拟前端(AFE)超声影像系统设计

　　自从去年推出了超声应用模拟前端(AFE)的参考设计以来，信飞系统公司一直致力于面向医疗成像等领域的新尝试。

　　作为一套完整开发套件中的一部分，信飞公司的自动聚焦波束合成技术已经投放市场。这些产品和技术在帮助设备制造商更简单地使设计产品化的同时，也缩短了其产品的上市时间。该自动聚焦波束合成技术是整个套件的基础，可以使一个探头接插口到PCI Express连接器的完整方案成为可能。

　　信飞系统公司主管市场的副总裁Allan Evans表示：“随着很多公司进入该细分领域，超声市场现在已经被迅速分成许多专业的应用。但是，此类公司的产品特点并非模拟前端，而是在图像、信号处理，或者是像外科手术、军事、救护应用等非常专业的市场。”

　　“信飞的波束合成技术的独到之处，在于它为这类生产商提供了完整的信号链方案，使我们可以用提供开发套件的方式提供一套完整的方案给我们的客户。否则，他们必须从传统的半导体供应商那里买‘一大袋子的器件’，然后自己回去慢慢进行整合。”他补充道。

　　“借助信飞公司的开发平台，一台新的超声机器的上市时间，可以比传统的方法提早一年。即使他们一年只卖一千台机器，那么一年的额外产值对这些生产商来说也意味着百万美元的收入。”Evans说道。

　　四波束

　　自动聚焦使用称为四波束(QuadBeam)的相阵列处理技术，合成了从每个通道接收到的信号来产生每次发射的四根扫描线输出。自动聚焦(AutoFocus)的名字，来自一个板上的计算引擎，它可以自动计算相阵处理的权重系数，从而避免使用外部DSP芯片或者存储权重系数的存储器。信飞公司使用这种方法来减少计算权重系数的额外开销，同时使帧速率达到最大。

　　波束合成开发套件充分发挥了该公司超声AFE参考设计的高性能和低功耗优势。信飞公司把一个32通道的参考设计“浓缩”在一个超小型的204引脚小外形双列内存模组(SO-DIMM)中，现在已经可以作为一个标准产品上市(图1)。

　　这个模块可以有两种不同的外形结构进行安装：一种是46X67.6mm的平面安装方式，可以用于便携式机器;还有一种是10X67.6mm的垂直安装方式，可以用于通道密度较高的机器。它们有两种版本规格，用来支持机器所要求的可选连续波多普勒(CWD)模式，如图2所示。

　　基本版本具有接收链特性，包括收/发开关、低噪放、可变增益放大器、防失真滤波以及模数转换器(ADC)。 CWD版本增加了内置混频器和本振分配的第二个模拟波束合成数据通道，以及一个相加的I/Q电流输出。这个模块在提供了每个接收通道100mW最低功耗的同时，比竞争对手的AFE解决方案的动态范围提高了6dB。

　　加快上市时间

　　“一台新超声机器的上市时间有时长达数年，因为在系统整合和小批量试生产时，图像处理与模拟前段、波束合成以及软件域进行隔离非常困难。”信飞公司医疗市场总监Daniel Kreindler表示。

　　“对超声波设备制造商来说，评估模拟前端波束合成算法和影像处理性能的唯一途径，就是看最终图像。信飞公司的超声波束合成开发套件轻易解决了这个问题，从而使OEM能够将更多时间用于真正体现其差异化的核心技术上。”他补充道。

　　信飞公司的超声开发套件通过一个USB2.0或4个PCI Express1.1接口连接主机，从而支持后端处理。三电平的脉冲发生器和发射波束合成器支持各种黑白和彩色模式的信号发射。同时，这个套件还包括了一个针对高压通道的连续可变电源。

　　此外，信飞公司提供了一个Windows版本的驱动软件来控制所有的硬件，以及一个图像处理软件包来产生图像。该软件与今后该公司即将推出的ASIC和其他产品完全兼容。