連續(xù)波多普勒模塊中模擬波束的合成方法和裝置制造方法及圖紙

一種連續(xù)波多普勒模塊中模擬波束的合成方法和裝置，所述裝置包括由電感和電容組成的延時線ＬＣ網(wǎng)絡(luò)和串接在所述延時線ＬＣ網(wǎng)絡(luò)輸入端的用于對輸入信號進行幅度補償?shù)碾娮琛５驮敕泡敵龅亩嗦冯妷盒盘柦?jīng)過延時線串接的電阻進行信號幅度補償，補償后的信號從不同的抽頭加入到延時線的ＬＣ網(wǎng)絡(luò)進行信號延時和信號累加，最后在ＬＣ網(wǎng)絡(luò)的輸出端輸出波束合成信號。本發(fā)明專利技術(shù)裝置具有成本低，體積小，各通道的連續(xù)波回波幅度一致性好等優(yōu)點，本發(fā)明專利技術(shù)的方法和裝置適用于超聲診斷系統(tǒng)，尤其適用于要求體積小的便攜式超聲診斷系統(tǒng)。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及醫(yī)用超聲波診斷系統(tǒng)中的信號處理方法和裝置，尤其涉及利 用逆向應(yīng)用延時線實現(xiàn)超聲診斷系統(tǒng)中連續(xù)波信號的波束的合成方法和裝 置。本專利技術(shù)方法和裝置特別適用于超聲診斷系統(tǒng)，特別是要求體積小的便攜式超聲診斷系統(tǒng)，低檔超聲系統(tǒng)B圖像的波束合成也可以采用本方案。技術(shù)背景目前超聲診斷系統(tǒng)中，連續(xù)波多譜勒接收部分的波束合成有如下幾種方案正交解調(diào)與波束合成一起完成的方案、數(shù)字波束合成方案、多延時線方 案、不補償?shù)膯窝訒r線方案等。正交解調(diào)與波束合成一起實現(xiàn)方案在低噪放后的每個通道上加一正交 解調(diào)器。通過控制每個通道上正交解調(diào)器本振信號的相位完成波束合成的延 時環(huán)節(jié)。正交解調(diào)輸出I、 Q路信號一般為電流信號，可以將各個通道的I、 Q電流信號直接接到一起完成波束合成的相加環(huán)節(jié)。后邊再加一個I/V轉(zhuǎn)換 (電流轉(zhuǎn)電壓)即完成正交解調(diào)與波束合成。該方案每個通道都要加一帶本 振相位控制正交解調(diào)器，使得成本較高，每個正交解調(diào)器都要引入本振與相 位控制信號，使得控制信號較多，控制較為復(fù)雜。控制信號大多來自數(shù)字域， 容易引入噪聲。數(shù)字波束合成方案直接對低噪放后的每個通道上的射頻信號進行AD 采樣，在數(shù)字域完成波束合成的延時與相加環(huán)節(jié)。由于連續(xù)波信號的動態(tài)范圍較大，所以對CW信號的射頻采樣需較多位數(shù)的高速AD(—般要大于16 位，這樣的高速AD可能得不到LICENSE)。加之每個通道都要加一片AD， 所以這樣的方案肯定是價格不菲。多延時線方案在低噪放后的每個通道上加一模擬延時線，完成波束合 成的延時環(huán)節(jié)，再用運放作為加法器完成波束合成的累加環(huán)節(jié)。多延時線方 案雖然有利于各通道的阻抗匹配，但每個通道加一延時線使得波束合成部分體積變得相當(dāng)大，不利于系統(tǒng)集成。當(dāng)然成本也有所提高。不補償?shù)膯窝訒r線方案這個方案與本專利技術(shù)方案比較接近，但沒有通過 補償?shù)姆椒▽Ω魍ǖ赖乃p進行校正。即不對各個通道的幅度進行補償，因 此存在各通道幅度的一致性不好的缺點。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的一些缺點，提出一種 補償?shù)哪嫦驊?yīng)用延時線實現(xiàn)超聲診斷系統(tǒng)中連續(xù)波信號的波束合成方案。本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案設(shè)計一種連續(xù)波多普勒模塊中模擬波束的合 成方法，該方法包括如下步驟a. 超聲波探頭的多路回波信號通過低噪放大被放大；b. 所述經(jīng)放大的多路回波信號通過串接在延時線上的幅度補償元件進 行幅度補償，以補償延時線LC網(wǎng)絡(luò)通道間增益差異；c. 經(jīng)幅度補償后的各通道信號從各通道對應(yīng)的抽頭加入到由電感和電容 組成的延時線LC網(wǎng)絡(luò)；d. 由所述延時線LC網(wǎng)絡(luò)在完成各通道信號的信號延時的同時完成信號 累加，最后由所述LC網(wǎng)絡(luò)的信號輸出端輸出波束合成信號。在所述低噪放大的輸出為多路電壓信號情況下，所述串接在延時線上的 幅度補償元件是在所述LC網(wǎng)絡(luò)的輸入端與各通道串接的電阻，通過調(diào)節(jié)串 接在各通道電阻的電阻值來補償各通道在所述LC網(wǎng)絡(luò)輸入端產(chǎn)生信號的幅 度。所述串接在延時線上的幅度補償元件也可以是在所述LC網(wǎng)絡(luò)的輸入端 與各通道串接的運算放大器，通過調(diào)節(jié)串接在各通道運算放大器的放大倍數(shù) 來補償各通道在所述LC網(wǎng)絡(luò)輸入端產(chǎn)生信號的幅度。如果所述低噪放大所輸出的是多路電流信號，則應(yīng)先對所述電流信號進 行I/V轉(zhuǎn)換獲得電壓信號。在這種情況下各通道回波信號的幅度補償可以在 I/V轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)中進行，或是在I/V轉(zhuǎn)換后如同上述方法對電壓信號進行幅度補 償。本專利技術(shù)解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案還包括設(shè)計一種連續(xù)波多普勒模塊中模擬波束的合成裝置，包括由電感和電容組成的延時線LC網(wǎng)絡(luò)，用于接收各通道回波信號并完成 各通道信號的信號延時和信號累加，最后輸出模擬波束合成信號；串接在所述延時線LC網(wǎng)絡(luò)輸入端的輸入信號幅度補償元件，用于調(diào)節(jié) 各通道進入所述延時線LC網(wǎng)絡(luò)的輸入信號的幅度。所述輸入信號幅度補償元件可以有如F實施方式實施例一所述輸入信號幅度補償元件包括在各通道進入所述LC網(wǎng)絡(luò) 的輸入端之前各串接一個電阻，各通道所串接的電阻的電阻值通過實驗確定,各通道所串接的電阻的電阻值的選擇原則是要求補償延時線LC網(wǎng)絡(luò)通道間增益的差異。實施例二所述所述輸入信號幅度補償元件包括在各通道進入所述LC 網(wǎng)絡(luò)的輸入端之前各串接一個運算放大器，各通道所串接的運算放大器的放 大倍數(shù)通過實驗確定，各通道所串接的運算放大器的放大倍數(shù)的選擇原則是要求補償延時線LC網(wǎng)絡(luò)通道間增益的差異。所述信號通道的通道數(shù)較多，例如設(shè)通道數(shù)為N，貝U所述LC網(wǎng)絡(luò)應(yīng)有 2N個抽頭，所述第1至第N個通道分別串接電阻Rl至RN后接入LC網(wǎng)絡(luò) 的第2至第2N個偶數(shù)號抽頭；所述N的取之范圍為8至64。在所述信號通道的通道數(shù)為10時，所述LC網(wǎng)絡(luò)有20個抽頭，所述第1 至第10個通道分別串接電阻Rl至RIO后接入LC網(wǎng)絡(luò)的第2至第20個偶數(shù) 號抽頭，串接電阻R1至RIO的電阻值分別為510、 470、 363、 330、 270、 220、 151、 100、 51和33歐姆。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本專利技術(shù)的連續(xù)波多普勒模塊中模擬波束合成的方法 和裝置具有如下優(yōu)點由于模擬延時線僅由電感電容網(wǎng)絡(luò)組成，決定了延時 線的本身價格很低；加之本專利技術(shù)逆向應(yīng)用模擬延時線同時完成波束合成的延 時和累加功能，使得連續(xù)波波束合成模塊僅采用一個延時線且不需要增加運 算放大器完成累加功能；采用模擬延時線實現(xiàn)CW的波束合成不需要任何控 制，因此簡化了整個CW模塊的控制，減少了數(shù)字噪聲的偶合路徑；由于對 各通道的幅度采用補償?shù)姆椒ǎ沟酶鰿W回波各通道幅度一致性好。上述幾點決定了本專利技術(shù)裝置成本低，體積小，各通道的cw回波幅度一致性好。附圖說明圖1是本專利技術(shù)的連續(xù)波多譜勒接收模塊的信號處理流程圖； 圖2是超聲波探頭焦點回波示意圖；圖3是具有N個抽頭的延時線LC網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖；圖4是本專利技術(shù)逆向應(yīng)用模擬延時線實現(xiàn)波束合成的原理框圖；圖5是低噪放串接電阻等效為理想電壓源加電壓源內(nèi)阻的原理框圖；圖6是對應(yīng)圖5中只有T20號抽頭有信號輸入的等效原理框圖； 圖7是本專利技術(shù)技術(shù)效果的測量模型示意圖；圖8是信號從T2抽頭加入到模擬延時線測試波形圖，其中細實線表示放 大器輸出的波形圖，粗實線表示輸入端串接電阻前的信號的波形圖；圖9是信號從T4抽頭加入到模擬延時線測試波形圖，其中細實線表示放 大器輸出的波形圖，粗實線表示輸入端串接電阻前的信號的波形圖；圖10是信號從T2、 T4抽頭加入到模擬延時線測試波形圖，其中細實線 表示放大器輸出的波形圖，粗實線表示輸入端串接電阻前的信號的波形圖。具體實施方式以下結(jié)合附圖及附圖所示之實施例對本專利技術(shù)裝置和方法作進一步詳述。 本專利技術(shù)所提出的連續(xù)波(CW)多譜勒接收模塊的信號處理流程如圖1所示。探頭的多路回波信號通過低噪放進行放大，放大后的信號進入到模擬 波束合成單元。模擬波束合成單元對多路放大后的回波信號進行延時聚焦累加。波束合成后多路回波信號合成為一路信號。如果cw信號發(fā)射采用方波發(fā)射，則模擬波束合成后須加一低通濾，濾除方波的除基頻以外的高次諧波， 以輸出正弦波。濾波后的信號進入正交解調(diào)模塊。如果發(fā)射為正弦波則波束 合成的輸出可以直接輸出到正交解調(diào)模塊(也可以加低通或帶通濾器以抑制帶外噪聲)。正交解調(diào)模塊將輸入的射頻信號解調(diào)為I、 Q兩路基帶本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種連續(xù)波多普勒模塊中模擬波束的合成方法，其特征在于：該方法包括如下步驟：ａ．超聲波探頭的多路回波信號通過低噪放大被放大；ｂ．所述經(jīng)放大的多路回波信號通過串接在延時線上的幅度補償元件進行幅度補償，以補償波束合成時延時線ＬＣ網(wǎng)絡(luò)通道間的增益差；ｃ．經(jīng)幅度補償后的各通道信號從各通道對應(yīng)的抽頭加入到由電感和電容組成的延時線ＬＣ網(wǎng)絡(luò)；ｄ．由所述延時線ＬＣ網(wǎng)絡(luò)在完成各通道信號的信號延時的同時完成信號累加，最后由所述ＬＣ網(wǎng)絡(luò)的信號輸出端輸出波束合成信號。

【技術(shù)特征摘要】
1、一種連續(xù)波多普勒模塊中模擬波束的合成方法，其特征在于該方法包括如下步驟a.超聲波探頭的多路回波信號通過低噪放大被放大；b.所述經(jīng)放大的多路回波信號通過串接在延時線上的幅度補償元件進行幅度補償，以補償波束合成時延時線LC網(wǎng)絡(luò)通道間的增益差；c.經(jīng)幅度補償后的各通道信號從各通道對應(yīng)的抽頭加入到由電感和電容組成的延時線LC網(wǎng)絡(luò)；d.由所述延時線LC網(wǎng)絡(luò)在完成各通道信號的信號延時的同時完成信號累加，最后由所述LC網(wǎng)絡(luò)的信號輸出端輸出波束合成信號。2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)波多普勒模塊中模擬波束的合成方法，其特征在于所述低噪放大輸出多路電壓信號，所述串接在延時線上的幅度補償元件是在所述LC網(wǎng)絡(luò)的輸入端與各通道串接的電阻，通過調(diào)節(jié)串接在 各通道電阻的電阻值來補償各通道在所述LC網(wǎng)絡(luò)輸入端產(chǎn)生信號的幅度。3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)波多普勒模塊中模擬波束的合成方法，其特征在于所述低噪放大輸出多路電壓信號，所述串接在延時線上的幅度補償元件是在所述LC網(wǎng)絡(luò)的輸入端與各通道串接的運算放大器，通過調(diào)節(jié) 串接在各通道運算放大器的放大倍數(shù)來補償各通道在所述LC網(wǎng)絡(luò)輸入端產(chǎn) 生信號的幅度。4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)波多普勒模塊中模擬波束的合成方法，其特征在于如果所述低噪放大所輸出的是多路電流信號，則先對所述電流信號進行I/V轉(zhuǎn)換。5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的連續(xù)波多普勒模塊中模擬波束的合成方法，其特征在于各通道回波信號的幅度補償在i/v轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)中進行，或在:[/v轉(zhuǎn)換后對電壓信號進行幅度補償。6、 一種連續(xù)波多普勒模塊中模擬波束的合成裝置，包括 由電感和電容組成的延時線LC網(wǎng)絡(luò)，用于接收...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張立國，胡銳，黃海濤，
申請(專利權(quán))人：深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：94[中國|深圳]