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全球最小尺寸医疗内窥镜的辐射难点解决方案

嘉峪检测网        2019-01-25 10:54

内窥镜是一种常用的医疗器械.由可弯曲部分、光源及一组镜头组成。经人体的天然孔道,或者是经手术做的小切口进入人体内。使用时将内窥镜导入预检查的器官,可直接窥视有关部位的变化,图像质量的好坏直接影响着内窥镜的使用效果,因此内窥镜都采用高清摄像头。

一、内窥镜电子部分架构图(只列举了图像部分)

全球最小尺寸医疗内窥镜的辐射难点解决方案

主要包括四个部分:

 1、前端图像采集,通过sensor图像传感器接受到体腔内粘膜面发射来的光,将此采集的光信号转换成电信号;

 2、传输部分:将图像采集信号以MIPI的形式通过电缆传输给图像处理芯片

DSP处理。

3、图像处理:对由图像传感器来的数字图像信号进行优化处理,并把处理后的信号通过HDMI、AV等视频输出信号输出给显示设备显示。

4、图像显示:显示由SENSOR图像传感器采集来的人体内部状况,便于医护人员判断病情或实施手术。 

 

二、辐射设计整改难点

全球最小尺寸医疗内窥镜的辐射难点解决方案

数据分析:

1、时钟信号倍频谐波引起的辐射超标,本方案采用SONY的Sensor,MCLK频率37.125MHZ,MIPI时钟148MHZ,测试中窄带超标频点主要是由两个时钟频点的倍频引起。

2、在200MHZ到500MHZ之间的宽带包络,主要是Sensor与DSP之间的传输电缆引起的共模噪声。

 

三、整改措施

1、时钟倍频的超标处理

(1)处理措施:在时钟源头晶振上增加展频或在上行时钟MCLK上增加展频方案,如下图:

全球最小尺寸医疗内窥镜的辐射难点解决方案

 说明:(1)如果SENSOR的时钟是由DSP提供,可以在DSP的时钟源头晶振上增加展频,增加后所有通过晶振倍频分频后的时钟都可以得到相同的展频效果,具体如下: 

全球最小尺寸医疗内窥镜的辐射难点解决方案

(2)在上行时钟MCLK上靠近DSP串联展频IC,增加展频后MCLK和MIPI时钟都能得到相应的展频,具体如下:

全球最小尺寸医疗内窥镜的辐射难点解决方案

(3)上行时钟MCLK由有源晶振提供,可以直接替换成带展频晶振。

全球最小尺寸医疗内窥镜的辐射难点解决方案

  (2)增加展频后测试效果对比图

全球最小尺寸医疗内窥镜的辐射难点解决方案

测试结果说明:摄像头时钟的高次谐波得到了很好的抑制,降幅在15dB以上。 2、Sensor与DSP之间的传输电缆引起的共模噪声。

(1)处理措施:采用屏蔽效果好的同轴线缆替代原有的普通不屏蔽线缆。

全球最小尺寸医疗内窥镜的辐射难点解决方案

3、整改后测试数据

全球最小尺寸医疗内窥镜的辐射难点解决方案

四、总结

医疗内窥镜在临床上的应用越来越普及,它正在向着小型化、多功能、高像素发展,鉴于结构的特殊性,因此内窥镜辐射测试中,时钟超标问题越来越突出,如何在有限空间内处理好时钟问题就成为了关键,而带展频晶振的出现就恰好满足了它的需求,它具有以下优点:

1、和有源晶体的封装和管脚定义一致,节省PCB空间,替换方便;

2、从源头解决时钟问题,EMI抑制效果好;

3、有源晶振可以直接放置在摄像头模组,避免MCLK的频点通过排线放大形成的辐射发射噪声,同时又能对下行时钟(PCLK)进行展频,对于摄像头的时钟引起的辐射发射超标有很好的抑制作用。

全球最小尺寸医疗内窥镜的辐射难点解决方案

4、目前有成功应用的成熟产品的封装有1508、2016、2520、3225等 。

更小尺寸的0806(L0.8mm×0.6mm)也将在年底面市!

以上是我们多年来对医疗内窥镜实战经验的总结,我们坚信大道至简,解决问题才是硬道理,欢迎大家对我们提出宝贵意见及咨询相关产品资料。

 

 

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来源:韬略科技EMC