在一切超声体系中，在包括48到256芯微同轴电缆的相对较长电缆(大约2m)的结尾都带有一个多元传感器阵列。在一些阵列中运用高速(HV)多路复用器或多路分配器来减小发送和接纳硬件的杂乱性，但以运用灵敏性为价值。运用最灵敏的体系是相控阵列数字波束构成器体系-它们也往往是本钱最高的体系，由于需求完成一切通道的彻底电子操控。可是，像AD8332双可变增益扩大器(VGA)和AD8335四VGA以及AD9229 12位四模数转换器这样的前端IC都正在促进每通道的本钱和功耗不断下降，然后乃至使中低本钱的体系都或许完成一切通道的彻底电子操控。
在发送(Tx)端，Tx波束构成器首要决议设置希望发送焦点的推迟形式，然后用驱动传感器的高电压发送扩大器扩大波束构成器的输出。在接纳(Rx)端，有一个收发(T/R)开关，它一般是一个阻隔高电压Tx脉冲的二极管整流桥，它们后接一个LNA和一个或多个VGA。
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| 图1：DBF体系根本框图 |
扩大之后，就完成了模仿波束构成(ABF)或数字波束构成(DBF)。除了接连波(CW)多普勒处理，其动态规模太大以至于不能用成像通道处理，当时的体系中大部分都是DBF。终究，处理Rx波束以显现灰度图画、二维五颜六色图画和(或)五颜六色多普勒输出。
超声体系的意图第一是给出人体内部器官的准确图画，第二是经过多普勒信号处理确认体内的血流运动情况。下面剖析超声体系在完成这些意图时，在信号衰减、功耗以及动态规模等方面的技能应战以及前端IC的挑选考虑要素。
1 信号衰减问题
超声体系有三种首要的获取形式：B形式(灰度成像，二维)、F形式(Colorflow成像或多普勒成像，血流检测)和D形式(光谱多普勒)。
医用超声波的作业频率规模为1MHz-40MHz，外部成像一般运用1MHz?15MHz频率规模，而静脉仪运用的频率高达40MHz。关于给定浸透间隔，安排衰减会衰减信号频率。信号阅历约为1dB/cm/MHz的衰减，即关于一个10MHz的信号和5cm的浸透深度，往复信号会衰减5×2×10=100dB。
这对大动态规模的接纳信号提出了一个严峻的应战：一个问题是接纳电路有必要一起具有很低的噪声和大信号处理才能，另一个重要问题是要求快速过载康复才能。即便T/R开关也应该避免接纳机接纳大脉冲，这些脉冲中仍有小部分从开关走漏并足以使接纳机过载。低质的过载康复将使接纳机处于“盲”状况直到它康复，这会对所生成图画离皮肤外表的间隔发生直接影响。
2 ABF和DBF体系
在模仿ABF和DBF超声体系中，首要为各通道延时或存储沿波束从特定焦点反射的接纳脉冲，然后按时刻摆放，而且对其相干性求和-这就供给了空间处理增益，由于通道间噪声不相关，而信号是相关的；这样发生10*log(N)的理论处理增益，其间N为通道数。图画可以依照两种办法构成：一种办法是使用模仿推迟线推迟的模仿序列值，对它们求和而且在求和之后转换成数字值(ABF)；另一种办法是经过对尽或许挨近传感器阵列单元的模仿值进行数字化采样，把它们存入存储器(FIFO)，然后对它们数字化求和(DBF)。
如图给出一个DBF体系的根本框图，在ABF体系顶用可变延时线替代ADC和FIFO。这两种体系都要求极好的通道间匹配。应当留意的是这两种体系的完成都需求VGA，一起ABF体系只需求一个高分辨率而且适当低速的ADC(在求和之后对信号进行下变频)，但DBF体系需求许多高速、高分辨率的ADC，由于它要对射频(RF)带通讯号进行采样。
3 动态规模
LNA的基底噪声决议可以接纳多弱的信号。可是一起LNA也有必要可以处理十分大的信号，尤其是接连波(CW)多普勒信号处理过程中。因而，要求LNA具有最大的动态规模是极其重要的(一般来讲，由于噪声和信号失真约束，在LNA之前进行任何滤波都是不或许的)。
CW多普勒信号具有超声体系中一切信号最大的动态规模。在CW信号处理期间，一半传感器阵列接连发送正弦波，而另一半传感器阵列接纳该信号。Tx信号很或许走漏到Rx端。由于多普勒信号十分弱，所以在解调之前不容易对大的走漏信号进行滤波，因而处理CW信号的任何IC都需求具有十分大的动态规模。
依据当时的技能发展水平，不能处理来自DBF体系中首要的B形式和F形式通道的CW多普勒信号。由于这个原因，为了处理如图所示的CW多普勒信号需求一个ABF。当然，DBF超声体系中的“圣杯”(Holy Grail)可以经过DBF链路以实践的本钱和功耗处理一切形式。
4 功耗考量
由于超声体系需求许多通道，所以一切IC低功耗是至关重要的。为了终究完成把一切超声形式都集成到一个波束构成器，人们总是寻求增大前端的动态规模；满意使超声体系减小体积和便携式的相应需求导致与功耗需求的对立。数字电路的功耗一般跟着电源电压下降而减小，但关于模仿信号或混合信号电路而言则未必。减小模仿电路的“电压余量”会减小动态规模，所以关于一个希望动态规模，电源电压可以到达多低是有极限的。
5 本文定论
本文企图给出决议超声体系前端IC所需求的要害技能指标的技能布景。最重要的是：大动态规模、优秀的过载康复才能、低互调失真(LNA)和平整的群延时(优秀的大信号带宽)，别的或许最最重要的是十分低的功耗。实践使用结果表明，超声体系对%&&&&&%的要求十分挨近于通讯或雷达体系对高功用接纳机使用的要求。
