專利名稱：一種超聲成像系統波束合成裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及超聲成像設備技術領域，具體涉及一種超聲成像系統波 束合成裝置。
背景技術：
超聲醫學是醫學影像學的一個重要組成部分。醫學超聲影像學是臨 床醫學、聲學和電子計算機科學之間的交叉學科，它的范圍是在整個醫 學影像學的歷史發展中形成的，并且還在不斷更新變化，超聲診斷對于 醫學各學科之重要意義已經得到人們的認同。醫學超聲成像技術由于具
有完全、適應面廣、直觀、可重復、對軟組織鑒別力強、靈活及價廉等 優點，所以在現代診斷技術中占有極為重要的地位。
二十世紀九十年代起，數字化超聲成像系統成為主流。如圖l所示， 數字化超聲成像系統通常是系統發出發射激勵經高壓開關激勵探頭發 射聲波，聲波經人體組織反射回探頭，經接收放大、數字波束合成、信
號處理后進行DSC,最后進行顯示。
一般的數字波束合成器都是通過采樣率20-40Mhz、采樣精度為8-12 位的ADC來對模擬信號進行采樣，通過內插及延時進行數字波束合成。 如圖2所示，FIFO存儲器和線性插值單元分別提供信號的粗延時和細延 時，粗延時的精度是信號釆樣間隔，細延時的精度是信號采樣間隔除以 插值數，而通道加權單元是根據不同的通道位置，對信號乘以一定的系 數，再對各通道的信號進行求和，從而起到降低旁瓣的作用。現有技術的數字波束合成器有如下缺點
1、 模數轉換器ADC價格過于昂貴，導致成本較高；
2、 在數字波束合成過程中進行內部插值運算，導致系統復雜，因 為為了實現動態聚焦，在合成一個波束的過程中，延時是深度和通道 位置的函數，延遲控制單元需要不斷的更新各通道的延時。
如圖3所示，三角積分器也可以稱為Ai:轉換器，它是一種基于過采 樣原理的AD轉換器。2為量化器，2—'為反量化器。三角積分器的階數， 是由濾波單元h(t)的頻率響應h(f)來決定。零階的三角積分器，相當于傳 統的ADC。而一階以上的三角積分器可以利用其噪聲采樣的特性，來改 善信噪比。二階的三角積分器每增大兩倍的取樣頻率，就相當于取樣精 度提高了2.5位。三角積分器可以把h(f)設計為帶通濾波器或者低通濾波 器，來符合應用的要求。三角積分器是一種過采樣率AD轉換器，在這種 AD轉換器中，不存在輸入和輸出一對一的對應關系，是通過輸出數字信 號的平均值來代表^f皮采樣點的大小的。因為在AD轉換中存在數字濾波器 的計算，所以每個輸入信號都會影響到 一連串的輸出信號。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種超聲成像系統波束合成裝置， 克服現有技術的數字波束合成器使用模數轉換器ADC進行模數轉換導 致成本過高的缺陷，以及進行內部插值運算導致系統設計復雜的缺陷。
本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案為 一種超聲成像系統波束合成裝置，包括至少兩個模數轉換單元和求 和單元，每一個所述才莫數轉換單元的輸出端與所述求和單元相連，所述 模數轉換單元包括至少二階的低通三角積分器和移位寄存器，所述低通 三角積分器的輸出端與所述移位寄存器相連，所述移位寄存器與所述求和單元相連。
所述的超聲成像系統波束合成裝置，其中還包括動態聚焦控制單 元，所述動態聚焦控制單元與每一個所述移位寄存器相連。
所述的超聲成像系統波束合成裝置，其中還包括低通濾波器，所述 求和單元的輸出端與所述低通濾波器相連。
所述的超聲成像系統波束合成裝置，其中還包括降頻單元，所述低 通濾波器的輸出端與所述降頻單元相連。
所述的超聲成像系統波束合成裝置，其中所述低通三角積分器設為 二階低通三角積分器。
本發明的有益效果本發明超聲成像系統波束合成裝置采用至少二 階的低通三角積分器取代價格昂貴的模數轉換器ADC進行模數轉換，而 且低通三角積分器具備高頻取樣的特性，這樣就大大降低了成本，降低 了系統設計的復雜度，減小了對數據總線的寬度要求。
本發明包括如下附圖
圖1為現有技術數字化超聲成像系統示意圖2為現有技術數字波束合成器示意圖3為現有^R術三角積分器示意圖4為本發明數字波束合成裝置示意圖5為本發明使用的二階低通三角積分器示意圖6為本發明對信號進行補足的示意圖。
具體實施例方式
5下面根據附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明 如圖3所示，本發明超聲成像系統波束合成裝置包括至少兩個模數 轉換單元和求和單元，每一個所述模數轉換單元的輸出端與所述求和單 元相連，所述模數轉換單元包括至少二階的低通三角積分器和移位寄存 器，所述^^通三角積分器的輸出端與所述移位寄存器相連，所述移位寄 存器與所述求和單元相連。還包括動態聚焦控制單元，所述動態聚焦控 制單元與每一個所述移位寄存器相連。還包括低通濾波器，所述求和單 元的輸出端與所述低通濾波器相連。還包括降頻單元，所述低通濾波器 的輸出端與所述降頻單元相連。對于每個通道，來自陣元的回波信號經 時間增益補償模塊TGC接收放大后，由低通三角積分器轉換成一位的數 字信號，采樣后的信號儲存在一位位寬的移位寄存器中，由動態聚焦控 制單元來對信號加以接收延遲和聚焦補值放入控制。各通道的一位信號 經過延遲和補值后，由求和單元合成為一路多位波束。合成后的波束經 低通濾波器(重建濾波器)濾除高頻干擾，再經過降頻單元降低頻率后 進行輸出。
如圖4所示，本發明超聲成像系統波束合成裝置采用的二階低通三 角積分器電路只需要三個放大器、 一個寄存器和一些電容電阻所組成， 模擬輸入信號經過二階低通三角積分器電路的積分和反饋后，與參考電 壓進行比較，而后被輸入到一個Latch中，成為一位的數字信號，只有高、 低兩個狀態，分別代表+1和-1。 二階低通三角積分器利用采樣頻率的上 升來代替采樣精度的增加，在本發明中，采樣頻率每增加兩倍，相當于 采樣精度增加2.5位。
動態聚焦的時候，回波信號相對于波束中心位置的延遲時間會隨回 波深度的增大而減少，當某一時間點的延時發生改變的時候，就需要加 入一個額外的數據點。在傳統的數字波束合成器中，通過延時采樣及內 插來實現動態聚焦。在基于低通三角積分器的數字波束合成器中，因為數據只有一位，所以不能通過插值來實現動態聚焦，只能通過別的方式
來加入采樣點。補足釆樣點的方法應該滿足以下的要求
*補足的采樣點應該也是一位信號。
*補足的采樣點不能影響三角積分器的解調。
*用于計算釆樣點的算法必須比較簡單，應該可以在高頻的工作頻率 下，實時計算出補足的采樣點。
如圖5所示，為了滿足以上的要求，在本發明中，利用陣元的對稱 性和聚焦延時相對于探頭中心點的對稱性，在需要進行補值的地方，將 大小相等而方向相反的兩個值分別賦予兩個相對應的通道，在本發明 中，就是在一邊加入+1, —邊加入-1。而兩個相對應的通道的延遲控制 通道完全相同。在一個16通道的超聲成像系統中，對稱的兩個通道通 道一和通道十六為了實現動態聚焦，需要在信號流中相同位置插入一個 數據，則我們在通道一的該位置插入+1，而在通道十六的該位置中插入 -1。
本領域技術人員不脫離本發明的實質和精神，可以有多種變形方案 實現本發明，以上所述僅為本發明較佳可行的實施例而已，并非因此局 限本發明的權利范圍，凡運用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構 變化，均包含于本發明的權利范圍之內。
權利要求
1、一種超聲成像系統波束合成裝置，其特征在于包括至少兩個模數轉換單元和求和單元，每一個所述模數轉換單元的輸出端與所述求和單元相連，所述模數轉換單元包括至少二階的低通三角積分器和移位寄存器，所述低通三角積分器的輸出端與所述移位寄存器相連，所述移位寄存器與所述求和單元相連。
2、 根據權利要求1所述的超聲成像系統波束合成裝置，其特征在 于還包括動態聚焦控制單元，所述動態聚焦控制單元與每一個所述移 位寄存器相連。
3、 根據權利要求2所述的超聲成像系統波束合成裝置，其特征在 于還包括低通濾波器，所述求和單元的輸出端與所述低通濾波器相連。
4、 根據權利要求3所述的超聲成像系統波束合成裝置，其特征在 于還包括降頻單元，所述4氐通濾波器的輸出端與所述降頻單元相連。
5、 根據權利要求4所述的超聲成像系統波束合成裝置，其特征在 于所述低通三角積分器設為二階低通三角積分器。
全文摘要
本發明公開了一種超聲成像系統波束合成裝置，包括至少兩個模數轉換單元和求和單元，每一個所述模數轉換單元的輸出端與所述求和單元相連，所述模數轉換單元包括至少二階的低通三角積分器和移位寄存器，所述低通三角積分器的輸出端與所述移位寄存器相連，所述移位寄存器與所述求和單元相連。本發明超聲成像系統波束合成裝置采用至少二階的低通三角積分器取代價格昂貴的模數轉換器ADC進行模數轉換，而且低通三角積分器具備高頻取樣的特性，這樣就大大降低了成本，降低了系統設計的復雜度，減小了對數據總線的寬度要求。
文檔編號A61B8/00GK101485577SQ200810242129
公開日2009年7月22日 申請日期2008年12月31日 優先權日2008年12月31日
發明者鈺 張 申請人:深圳市藍韻實業有限公司