优化系统设计提高超声接收机的SNR

通过分析，很容易理解如果波束成形器、滤波器、检波器及灰度映射均针对较低SNR 10位接收器进行优化，有人可能认为使用高SNR接收器时必须具有较高的最大增益。使用低SNR接收器时，检波器输出噪声在较低VGA增益下比较高。因此，必须将灰度映射曲线的黑电平设置得较高，以确保该噪声在屏幕上不可见。然而，如果接收器更改为高SNR的12位接收器，最大VGA增益下的小信号将低于压缩曲线的黑色电平；表现为接收增益不足。

与使用高SNR接收器以及系统的时间增益控制(TGC)相关的另一问题是，典型的B超图像中，调节时间增益控制，使相同类型的组织在图像中从近至远具有一致的灰度。为保证一致的灰度，必要的TGC增益调节范围为50dB左右。从我们之前的分析可知，像MAX2082收发器中这样的高SNR收发器的要求增益范围仅为大约39dB。那么这种模拟增益调节范围明显不足以提供必要的TGC范围。

所以，使用高SNR接收器的系统必须采用数字增益调节技术，以提供附加的TGC增益调节范围。通常在波束成形器之后安装由软件控制的数字衰减器，以提供必要的附加调节范围。下图9所示为带有数字和模拟增益电路的系统方框图。从图中可看出如何组合使用模拟接收器VGA和数字增益调节，以提供足够的调节范围。对于较低的TGC增益，使用数字衰减器通过数字方法调节。本例中，较低的12dB调节范围是利用该技术实现的；对于超过TGC范围较低12dB的TGC增益，利用接收器中的模拟VGA实现增益调节。

图9. 模拟接收器VGA和数字TGC增益调节组合。

结论

随着新型高SNR超声接收器的普及，用户需要确保系统的正确设计，以充分发挥改进后的技术优势。

如果选择高PGA和LNA接收器增益来补偿不正确的系统设计，将会损失这些先进接收器的SNR和LNA输入范围。用户必须确保在整个数字波束成形、滤波、检波以及调整通路上维持接收动态范围，并将信号正确地调整到灰度的显示范围。随着新一代接收机的不断改进，设计人员也必须利用数字和模拟增益调节技术相结合的方式，确保必要的TGC范围。希望本文能使读者更清晰地理解这些问题，使用户更容易充分利用新型、高SNR接收器带来的性能优势。