专利名称：用于改善高频超声谐波成分的脉冲编码发射系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种脉冲编码发射系统。特别是涉及一种能有效改善高频超声谐波 信息质量，从而改善高频超声成像质量的用于改善高频超声谐波成分的脉冲编码发射系 统。
背景技术：
医用高频超声成像是超声成像研究领域的热点和难点之一。目前由于受超声换能器 工艺水平的限制，医用高频超声成像系统的换能器(工作频率在十MHz以上)主要以单阵 元为主。由于高频超声换能器的材料不同，加工工艺不同，不同频率的换能器其灵敏度 和工作频谱宽度不同。目前用于眼科/B超的换能器主要工作频率为10MHz或20MHz，其探 测深度可以达到眼底部。而在超高频超声生物显微镜的应用中，换能器的主要工作频率 为35MHz和50MHz，其探测深度可达8mm左右，主要用于眼前节病变等小器官病变或皮肤病 变的诊断。如何有效地利用换能器的宽频带特性，使其能够产生高质量的具有所需高频谐波成 分的超声波信号是本科题的关键之一。常规的脉冲超声波发生电路是利用高压开关器件 产生一个具有一定宽度的高压脉冲激励信号，施加给超声换能器以产生所需的源信号。 在高频超声应用中，由于现有可用于产生脉冲超声波的高压开关器件的开关特性不可控， 而且在高频段不理想，仅依赖器件本身的开关特性来产生所需的具有较窄频带范围的高 频超声波源信号受到限制，也会影响高频谐波信息的提取。发明内容本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种可以满足不同频率、不同频谱宽度的 换能器驱动匹配要求的用于改善高频超声谐波成分的脉冲编码发射系统。本实用新型所采用的技术方案是 一种用于改善高频超声谐波成分的脉冲编码发射 系统，包括有换能器，还设置有依次串连连接的控制单元、 一级驱动单元、二级驱动单元和T/R转换开关，所述的T/R转换开关的输出端连接换能器。 所述的控制单元采用可编程逻辑阵列芯片。 所述的一级驱动单元采用M0SFET驱动芯片。 所述的二级驱动单元采用高压MOSFET组合芯片。本实用新型的用于改善高频超声谐波成分的脉冲编码发射系统，由于采用数字编码 并结合相位延迟组合技术，可以有效地利用换能器的宽频带特性，使其能够产生高质量 的具有所需高频谐波成分的超声波信号。能 效改善高频超声谐波信息质量从而改善高频超声成像质量。
图1是本实用新型构成框图2是本实用新型的电路原理图。
其中-
1:控制单元 2: —级驱动单元
3: 二级驱动单元 4: T/R转换开关
5:换能器
具体实施方式
下面结合实施例附图对本实用新型的用于改善高频超声谐波成分的脉冲编码发射系 统做出详细说明。
如图1所示，本实用新型的用于改善高频超声谐波成分的脉冲编码发射系统，包括 有换能器5，还设置有依次串连连接的控制单元l、 一级驱动单元2、 二级驱动单元3和 T/R转换开关4，所述的T/R转换开关4的输出端连接换能器5。
所述的控制单元l采用可编程逻辑阵列芯片(FPGA)编制发射编码序列组。发射编 码宽窄根据超声换能器5的频率特性，由FPGA时钟提供基准，通过逻辑组合实现所需周 期。不同编码序列间的相位通过FPGA内置锁相环实现延迟控制，延迟多少根据MOSFET 驱动芯片和高压MOSFET组合芯片开关特性以及所需发射脉冲频谱微调量决定。输出编码 序列的个数和模式可预制。由FPGA输出发射编码序列组，用以驱动MOSFET驱动芯片。
所述的一级驱动单元2采用MOSFET (场效晶体管).驱动芯片；所述的二级驱动单元 3采用高压MOSFET组合芯片。MOSFET驱动芯片提供驱动高压MOSFET组合芯片所需的电 压和电流。驱动芯片输出后，驱动高压MOSFET组合芯片以产生所需的高压脉冲信号，进 而驱动超声换能器。
本实用新型的用于改善高频超声谐波成分的脉冲编码发射系统，采用数字编码并结 合相位延迟组合技术，可以控制激励信号频谱宽度和成分。结合宽频带换能器的特性， 产生具有所需高频谐波带宽的超声波。其中可编程逻辑阵列，它根据不同的换能器为 系统提供编码脉冲，不同的编码序列采用不同的时间延时组合，用以改善高频频谱成分。 该编码脉冲通过MOSFET驱动器驱动高压MOSFET管。通过不同的编码信号组合，可以产 生与换能器相匹配的高频高压驱动信号，使换能器发出所需工作频率的超声波源信号。 T/R转换开关，用于隔离发射电路与接收电路。
如图2所示，本实用新型的用于改善高频超声谐波成分的脉冲编码发射系统中，做 为控制单元1的可编程逻辑阵列芯片(FPGA)采用了 Altera公司Cyclone系列的EP 1C20 芯片，编制发射编码序列组。做为一级驱动单元2的MOSFET驱动芯片采用EL7104。做为二级驱动单元3的高压M0SFET组合芯片采用N沟道M0SFET管和P沟道M0SFET管组合。 T/R转换开关4为两个二极管。
利用频谱分析仪对经本实用新型的用于改善高频超声谐波成分的脉冲编码发射系统 输出的高压脉冲发射信号进行分析，结果表明相位延迟控制能有效的调节发射脉冲的 宽度，脉冲编码发射在改善发射脉冲及回波频谱成分方面的作用。特别适用于高频超声 谐波成像系统。
权利要求1.一种用于改善高频超声谐波成分的脉冲编码发射系统，包括有换能器(5)，其特征在于，还设置有依次串连连接的控制单元(1)、一级驱动单元(2)、二级驱动单元(3)和T/R转换开关(4)，所述的T/R转换开关(4)的输出端连接换能器(5)。
2. 根据权利要求l所述的用于改善高频超声谐波成分的脉冲编码发射系统，其特征 在于，所述的控制单元(1)采用可编程逻辑阵列芯片。
3. 根据权利要求1所述的用于改善高频超声谐波成分的脉冲编码发射系统，其特征 在于，所述的一级驱动单元(2)采用MOSFET驱动芯片。
4. 根据权利要求1所述的用于改善高频超声谐波成分的脉冲编码发射系统，其特征 在于，所述的二级驱动单元(3)釆用高压MOSFET组合芯片。
专利摘要本实用新型公开一种用于改善高频超声谐波成分的脉冲编码发射系统，包括有换能器，还设置有依次串连连接的控制单元、一级驱动单元、二级驱动单元和T/R转换开关，所述的T/R转换开关的输出端连接换能器。所述的控制单元采用可编程逻辑阵列芯片。所述的一级驱动单元采用MOSFET驱动芯片。所述的二级驱动单元采用高压MOSFET组合芯片。本实用新型由于采用数字编码并结合相位延迟组合技术，可以有效地利用换能器的宽频带特性，使其能够产生高质量的具有所需高频谐波成分的超声波信号。能有效改善高频超声谐波信息质量从而改善高频超声成像质量。
文档编号A61B8/00GK201418749SQ20092009696
公开日2010年3月10日 申请日期2009年6月2日 优先权日2009年6月2日
发明者李跃杰, 汤四媛, 王立伟 申请人:中国医学科学院生物医学工程研究所