图1. 典型DBF系统的简化框图

2 推出便携式系统的意义
  许多要求严格的便携式应用可获益于能提供实时扫描功能的轻便超小型设备。很明显，现场急诊医疗服务（EMS）的医护人员能够更快地对病人做检查，并且能够事先提供检测结果。如果路途遥远，医生在急救室（ER）等候病人的同时可进行远程诊断。普通医生在日常办公室接待病人期间作为常规检查的一部分可以对病人做快速超声扫描，无需专家帮助。提高便携性" title="便携性">便携性为将便携式设备用于需要医疗关注但却没有供电的偏远地区和农村提供更多的机会。兽医发现便携式超声诊断设备对于现场诊断大型动物或宠物非常有用，同时也可用于那些专门从事食品产品的大农场中的猪牛繁殖。
  超声无损检测也是一块日益增长的市场。正在配置更多的超声系统检查桥架大梁、工业设备轴承和油管，从而降低检查成本并且减少关键时刻对昂贵设备的必需性。它也可以用来开发更有效的预防性维护项目。该领域的便携性应用对于在问题发生之前捕捉潜在问题非常重要。
  采用便携式超声诊断系统需要承担成本，不仅包括提供用于诊断、扫描和分析的新设备，而且还包括培训费用。但对于许多单位来说，这与丰厚的收益相比微不足道。
3 关于AD9271
  AD9271集成了全部所需的信号链路模块，从而能够大大降低系统的功耗和电路板（PCB）所需空间。与分立解决方案相比，每通道电路板总面积减小1/3, 每通道功耗在 40 Ms/s时仅为150 mW。AD9271还提供很多定制选项（通过串行端口提供），从而使用户可根据具体应用对功耗和配置作进一步优化。
  AD9271工作原理框图如图2所示。AD9271使用由低噪声放大器（LNA）、可变增益放大器（VGA）、抗混淆滤波器（AAF）和模数转换器（ADC）组成的八通道接收链路，该链路通常用于脉冲波形模式（B模式扫描用于灰度级图像，F模式用于在B模式上显示彩色叠加，表示血液流动）。脉冲波成像方式利用传感器在发射模式和接收模式间的交替变化而产生周期性更新的二维图像。另外一种常见的成像方式是连续波（CW）多普勒" title="多普勒">多普勒模式或D模式，用来显示血液流动的速度和频率。顾名思义，为了产生图像，CW包含不断产生的图像信号。虽然CW具有精确测量血液流动速度的优势，但其无法测量传统脉冲波系统所能测量的深度和渗透度。由于每种方法都有其自身的优势和局限性，因此现代超声诊断系统通常会同时使用这两种方式。AD9271允许用户通过使用一个集成交叉点开关而按照CW多普勒模式工作。该交叉点开关允许把具有相同相位的通道相干地累加成相位对齐和累加的组。AD9271支持低档系统的延迟线，并且支持通过采用可设置相位调整的AD8339正交解调器以达到最佳性能。AD8339可以对相位对齐和累加进行精细地调整以提高图像精度。该器件易于外部扩展，从而允许用户为需要极大动态范围的信号集成更多的必需信号链路。
 

  图2. AD9271工作原理框图

4 动态范围和噪声要求
  当信号穿过身体时信号会衰减大约为1 dB/cm/MHz。例如，如果使用8 MHz探头并且穿透4 cm深度，则从皮肤表面反射回的信号幅度变化为64 dB（或4×2×8）[1]。如果增加50 dB的图像分辨率，并且考虑来自骨头、电缆和其他失配损耗，则要求的动态范围接近119 dB。为了更加直观地理解这一点，即10 MHz带宽内具有1.4 nV/√Hz本底噪声的0.333 Vpp满度（FS）信号需要88 dB的输入动态范围。附加动态范围可以达到10log（通道数），例如128个通道可将动态范围增加21 dB，从而把动态范围实际限制在大约100～120 dB之间。
  可达到的动态范围受前端元件限制。由于各时刻并不是都需要整个动态范围，因此可以使用具有较小动态范围的ADC，通过扫描VGA的增益对接收到的随时间衰减的反射信号进行匹配，将这种时间增益补偿称作TGA。LNA用于设置映射到ADC的等效动态范围。AD9271在10 MHz带宽内具有88 dB的等效动态范围（158 dB/√Hz）以处理来自被扫描组织的极微弱信号和大幅度信号（回声），如图3所示。LNA的满度范围应该足够大，从而不会在近场信号和具有较低本底噪声的较大动态范围之间饱和。
 

图3. TGC对12 bit ADC的增益要求

  因为要减小噪声幅度需要增大功率，所以对于便携式应用需要考虑功率限制而作一些折衷。虽然AD9271的88 dB动态范围优于其他解决方案，但其动态范围仍然小于大功率VGA，例如AD8332折合到输入端的噪声为0.72 nV/√Hz，如表1中所示。请注意AD8332在表1列出了全部具有最小折合输入端噪声和最大输入动态范围的解决方案。当今所有的处理方案都采用一些数字处理技术。一家超声诊断系统制造商如何采用这些数字处理技术通常作为该公司的知识产权。