基于FPGA的编码超声发射系统的设计
周奇，王晓春，计建军，王延群△
(中国医学科学院生物医学工程研究所，天津300192)
摘 要：介绍一张以现场可编码门阵列(FPGA)为基础的低电压编码超声发射系统。该系统采用XC3S400FPGA产生编码超声发射所对应的数字编码，该数字编码经过模数转换产生编码发射波形，再将发射波形经过放大后作用于超声换能器，通过回波信号放大电路提取回波信号，对回波信号压缩处理分析结果表明：该编码超声发射系统能满足超声成像指标要求，降低超声单脉冲发射峰值声功率，提高信噪比。
关键词：编码发射；脉冲压缩；信噪比；回波；Golay,码；现场可编码门阵列
中图分类号：R318 文献标识码：A 文章编号：1672-6278（2008）04-0243-05
Coded Ultrasound Transmitting System based on Field Programmable Gate Array
ZHOU Qi, WANG Xiaochun, JI Jianjun, WANG Yanqun
( Institute of Biomedical Engineering , Chinese Academy of Medical Sciences , Tianyin 300192, China)
Abstract: To design a low voltage coded ultrasound transmiting system based on feld programmable gate array( FPGA) . The digital codescorresponding to coded ultrasound transmitting was generated by XC3S400 FPCA. The digital code was transformed coded transmitting wave byanalog-to-digital converting. Coded transmiting wave was amplified and then acted on the ultrasound probe. The coded transmitting echo wasgotten by an amplifier circuit. As a result of echo' s pulse compression, this coded ultrasound transmiting system can fufill the standard of echoi mage. The system can reduce peak value power of single pulse sending and increase the signal-to- noise.
Key words: Coded excitation; Pulse compression; Signal- to-noise; Echo; Golay code; Field programmable gate array
1 编码发射技术原理
编码发射技术使用一连串脉冲序列激励宽带换能器，再接牧一连串序列的回波，通过脉冲压缩得到分辨率与单脉冲一样的解码脉冲，其原理见图1[1]。在峰值声功率相同的条件下，由于编码发射与单脉冲发射相比提高了发射信号的平均声功率，采用适当的解码方法如匹配滤波，得到的解码脉冲能够提高系统的信噪比，成像质量更高。
由上图可知，编码发射成像系统与传统单脉冲回波成像系统的不同之处在于：发射电路采用编码发射；同时；为了满足与单脉冲发射一样的分辨率要求，接收电路中需要对回波信号进行脉冲压缩。本研究介绍了一种基于FPGA的编码超声发射电路以及回波提取放大电路，发射Golay 互补序列对，用matlab对接收到的回波信号进行压缩分析。
