连续时间Σ-Δ调制器驱动的低功耗超声成像系统

本文主要探讨了一种创新的超声成像系统设计，即基于连续时间Sigma-delta调制器的解决方案。传统的超声成像系统通常依赖于 Sigma-delta 数模转换器（Σ-ΔADC），这种转换器在数据采集过程中能实现高精度但功耗较大。然而，研究者针对这一问题，提出了一种新的设计思路，即采用连续时间Sigma-delta调制器，将模拟信号处理过程整合到前端，从而省去了Σ-ΔADC中的数字部分。 连续时间Sigma-delta调制器是一种特殊的信号处理技术，它利用递归积分器进行采样，能够有效地抑制高频率噪声，提高系统的抗干扰能力。对于超声成像来说，这种特性特别重要，因为超声信号本身就有较高的带宽限制，而Σ-ΔADC的数字部分正是对这些高频噪声进行滤波的关键部分。通过连续时间调制器，系统能够实时处理并减小这些噪声，同时减少硬件复杂性和功耗。 文中提到的延时叠加技术进一步优化了系统性能。这种方法允许信号在不同时间点进行叠加，提高了信号的能量利用率，减少了信号处理的时序延迟，从而提升了图像质量和实时性。此外，便携性也是这种新型系统的一大优势，由于减少了对复杂数字电路的需求，使得整个系统更加轻便，适合于移动医疗设备或便携式超声诊断设备。 抗混叠滤波器在系统中同样扮演着关键角色。在没有数字部分的Σ-ΔADC的情况下，为了防止信号在频谱上出现混叠，必须在模拟域内提供足够的低通滤波，这由抗混叠滤波器来完成。它确保了从连续时间调制器输出的信号能够准确无误地转化为所需的超声成像。 这项研究展示了如何通过连续时间Sigma-delta调制器实现一种高效、低功耗的超声成像系统。与传统系统相比，它不仅简化了硬件设计，减少了功耗，还具有更好的抗噪能力和便携性，对于推动生物医学领域的超声成像技术发展具有重要意义。未来，这种设计可能为小型化、便携式医疗设备的发展开辟新的道路。