超声相控阵激励源电路和超声设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种超声相控阵激励源电路和超声设备。超声相控阵激励源电路，包括：门控信号产生模块、频率提升模块、升压模块和超声激励模块。所述频率提升模块的输入端与所述门控信号产生模块的输出端电连接；所述升压模块的输入端与系统电源电连接；所述超声激励模块的第一输入端与所述频率提升模块的输出端电连接，所述超声激励模块的第二输入端与所述升压模块的输出端电连接，所述超声激励模块的输出端与超声相控阵中的超声换能器连接；所述超声激励模块的输出信号激励所述超声换能器产生超声波。本实用新型专利技术实施例可以产生高频高压的激励信号，满足超声相控阵的驱动需求。满足超声相控阵的驱动需求。满足超声相控阵的驱动需求。

Ultrasonic phased array excitation source circuit and ultrasonic equipment

【技术实现步骤摘要】
超声相控阵激励源电路和超声设备


[0001]本技术实施例涉及超声
，尤其涉及一种超声相控阵激励源电路和超声设备。

技术介绍

[0002]超声相控阵的激励源技术在国内和国际社会上一直备受关注。由于超声相控阵中的超声换能器需要高频率高电压的信号驱动才能发射超声，因此，如何高效且稳定的激励相控阵发射超声，实现高精度、数字化的超声相控阵激励源是一重点研究课题。现有的超声相控阵激励源通常是通过单片机产生输入信号，采用大功率的运算功率放大器或者搭建功放电路(例如围绕高压运算放大器PA85搭建外围电路)实现对输入信号的放大，从而产生超声相控阵的激励脉冲。例如输入信号为
±
1V电压的正弦波，经过放大器放大之后输出
±
50V电压的正弦波。但单片机输出的信号频率有限，且放大器一般仅适用于低频信号放大，频率变高则放大效果变差，仅能与中心频率较低的相控阵匹配；并且，放大器的功率损耗较大，发热现象严重；以及，放大器长时间工作时，其电压放大倍数会发生改变，导致激励源电路输出不稳定。因此，现有技术中的超声相控阵激励源电路难以满足超声相控阵的驱动需求。

技术实现思路

[0003]本技术实施例提供了一种超声相控阵激励源电路和超声设备，以产生高频高压的激励信号，满足超声相控阵的驱动需求。
[0004]第一方面，本技术实施例提供了一种超声相控阵激励源电路，包括：
[0005]门控信号产生模块，包括输出端；
[0006]频率提升模块，包括输入端和输出端；所述频率提升模块的输入端与所述门控信号产生模块的输出端电连接；
[0007]升压模块，包括输入端和输出端；所述升压模块的输入端与系统电源电连接；
[0008]超声激励模块，包括第一输入端、第二输入端和输出端；所述超声激励模块的第一输入端与所述频率提升模块的输出端电连接，所述超声激励模块的第二输入端与所述升压模块的输出端电连接，所述超声激励模块的输出端与超声相控阵中的超声换能器连接；所述超声激励模块的输出信号激励所述超声换能器产生超声波。
[0009]可选地，所述超声激励模块的数量为n、所述频率提升模块的数量为2n；n为正整数；
[0010]所述频率提升模块的输出端包括两组差分输出端；所述超声激励模块的第一输入端包括四组差分输入端；
[0011]第i个超声激励模块的前两组差分输入端分别与第2i
‑
1个频率提升模块的两组差分输出端对应电连接；第i个超声激励模块的后两组差分输入端分别与第2i个频率提升模块的两组差分输出端对应电连接；其中，1≤i≤n。
[0012]可选地，所述超声换能器的数量为4n；所述超声激励模块包括4个输出端；
[0013]第i个超声激励模块的4个输出端分别与第4i
‑
3个至第4i个超声换能器电连接。
[0014]可选地，所述超声激励模块包括：高压数字脉冲发生器；所述高压数字脉冲发生器的第一输入端作为所述超声激励模块的第一输入端，所述高压数字脉冲发生器的第二输入端作为所述超声激励模块的第二输入端，所述高压数字脉冲发生器的输出端作为所述超声激励模块的输出端。
[0015]可选地，所述频率提升模块包括：直接数字频率合成器；所述直接数字频率合成器的输入端作为所述频率提升模块的输入端，所述直接数字频率合成器的输出端作为所述频率提升模块的输出端。
[0016]可选地，所述升压模块的输出端包括：正输出端和负输出端；所述超声激励模块的第二输入端包括：正输入端和负输入端；
[0017]所述升压模块的正输出端与所述超声激励模块的正输入端电连接，所述升压模块的负输出端与所述超声激励模块的负输入端电连接。
[0018]可选地，所述升压模块包括：反激式变换器和变压器；其中，所述变压器包括初级线圈、第一次级线圈和第二次级线圈；
[0019]所述反激式变换器的输入端与所述系统电源电连接；所述初级线圈的第一端与所述系统电源电连接，所述初级线圈的第二端与所述反激式变换器的开关输出端电连接；所述第一次级线圈的第一端作为所述升压模块的正输出端，所述第一次级线圈的第二端接地；所述第二次级线圈的第一端接地，所述第二次级线圈的第二端作为所述升压模块的负输出端。
[0020]可选地，所述升压模块还包括：第一二极管、第二二极管、第一电容和第二电容；
[0021]所述第一二极管的阳极与所述第一次级线圈的第一端电连接；所述第一二极管的阴极与所述第一电容的第一端电连接，并作为所述升压模块的正输出端；所述第一电容的第二端接地；
[0022]所述第二二极管的阴极与所述第二次级线圈的第二端电连接；所述第二二极管的阳极与所述第二电容的第一端电连接，并作为所述升压模块的负输出端；所述第二电容的第二端接地。
[0023]可选地，所述门控信号产生模块还包括：第一电源端，与所述系统电源电连接；
[0024]所述频率提升模块还包括：第二电源端，与所述系统电源电连接。
[0025]第二方面，本技术实施例还提供了一种超声设备，包括：超声换能器和如本技术任意实施例所提供的超声相控阵激励源电路。
[0026]本技术实施例提供的超声相控阵激励源电路中，设置有门控信号产生模块、频率提升模块、升压模块和超声激励模块。通过频率提升模块可以向超声激励模块提供高频率的控制信号；同时，通过升压模块可以向超声激励模块提供高压信号。因此，超声激励模块只需根据高频的控制信号控制高压信号的输出状态即可实现对超声换能器的有效激励。相比于围绕放大器搭建的放大电路，超声激励模块本身并不需要进行电压的放大，且不受频率匹配问题的限制，可以尽可能的满足超声相控阵高频率高电压的激励需求。并且，升压、升频和激励信号输出均由特定的模块来实现，各模块专责专用，一则可以提高系统输出的准确性和稳定性；二则可以有效避免系统中不必要的损耗。以及，频率提升模块可以由专门的频率合成芯片构成，相比于仅利用单片机提供控制信号，可以有效提高控制信号的频
率，进一步保证激励源电路的输出满足激励需求。因此，相比于现有技术，本技术实施例可以可靠产生高频高压的激励信号，满足超声相控阵的驱动需求。
附图说明
[0027]图1是本技术实施例提供的一种超声相控阵激励源电路的结构示意图；
[0028]图2是本技术实施例提供的另一种超声相控阵激励源电路的结构示意图；
[0029]图3是本技术实施例提供的一种超声激励模块与其他模块的连接关系示意图；
[0030]图4是本技术实施例提供的一种升压模块的电路结构示意图；
[0031]图5是本技术实施例提供的一种升压模块的输出波形示意图。
具体实施方式
[0032]下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本技术，而非对本技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声相控阵激励源电路，其特征在于，包括：门控信号产生模块，包括输出端；频率提升模块，包括输入端和输出端；所述频率提升模块的输入端与所述门控信号产生模块的输出端电连接；升压模块，包括输入端和输出端；所述升压模块的输入端与系统电源电连接；超声激励模块，包括第一输入端、第二输入端和输出端；所述超声激励模块的第一输入端与所述频率提升模块的输出端电连接，所述超声激励模块的第二输入端与所述升压模块的输出端电连接，所述超声激励模块的输出端与超声相控阵中的超声换能器连接；所述超声激励模块的输出信号激励所述超声换能器产生超声波。2.根据权利要求1所述的超声相控阵激励源电路，其特征在于，所述超声激励模块的数量为n、所述频率提升模块的数量为2n；n为正整数；所述频率提升模块的输出端包括两组差分输出端；所述超声激励模块的第一输入端包括四组差分输入端；第i个超声激励模块的前两组差分输入端分别与第2i
‑
1个频率提升模块的两组差分输出端对应电连接；第i个超声激励模块的后两组差分输入端分别与第2i个频率提升模块的两组差分输出端对应电连接；其中，1≤i≤n。3.根据权利要求2所述的超声相控阵激励源电路，其特征在于，所述超声换能器的数量为4n；所述超声激励模块包括4个输出端；第i个超声激励模块的4个输出端分别与第4i
‑
3个至第4i个超声换能器电连接。4.根据权利要求1所述的超声相控阵激励源电路，其特征在于，所述超声激励模块包括：高压数字脉冲发生器；所述高压数字脉冲发生器的第一输入端作为所述超声激励模块的第一输入端，所述高压数字脉冲发生器的第二输入端作为所述超声激励模块的第二输入端，所述高压数字脉冲发生器的输出端作为所述超声激励模块的输出端。5.根据权利要求1所述的超声相控阵激励源电路，其特征在于，所述频率提升模块包括：直接数字频率合成器；所述直接数字频率合成器...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志朋，马任，王明鹏，殷涛，刘睿旭，
申请(专利权)人：中国医学科学院生物医学工程研究所，
类型：新型
国别省市：