超声信号模拟波束形成器/波束形成制造技术

一种装置(402)，包括模拟波束形成器(414)，所述模拟波束形成器接收模拟RF信号的集合。由接收超声回波信号的对应的换能器元件(406)的集合生成模拟RF信号的集合。模拟波束形成器包括具有相位移位网络(506)的集合的延迟网络(416)。相位移位网络的集合的每个相位移位网络处理模拟RF信号的集合的模拟RF信号中的不同的一个。相位移位网络的集合的每个相位移位网络将延迟添加到对应的模拟RF信号，从而产生在时间上对齐的经延迟的模拟RF信号的集合。相位移位网络的集合不使用电感元件确定或添加所述延迟。模拟波束形成器还包括加法器(504)，所述加法器对经延迟的模拟RF信号进行求和，从而产生模拟波束总和。

Ultrasonic signal analog beamformer / beam forming

A device (402) includes an analog beam forming apparatus (414) that receives a set of analog RF signals. A set of analog RF signals is generated by a collection of corresponding transducer elements (406) that receive ultrasonic echo signals. The analog beamformer includes a delay network (416) having a set of phase shift networks (506). Each phase shift network of the set of phase shift networks processes a set of analog RF signals that simulate the RF signal. Each phase shift network of the set of phase shift networks adds delay to the corresponding analog RF signal, thereby producing a set of time aligned analog RF signals in time. A set of phase shift networks does not use an inductive element to determine or add the delay. The analog beamformer also includes an adder (504) that couples the delayed analog RF signals so as to produce an analog beam sum.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超声信号模拟波束形成器/波束形成
以下总体上涉及超声(US)并且更具体而言涉及超声信号模拟波束形成器和/或波束形成，并且具体应用于结合超声成像的波束形成器和/或波束形成来描述。
技术介绍
超声成像已经提供关于检查中的客体或对象的内部特性的有用信息。通常，超声扫描器包括具有换能器元件的换能器阵列，所述换能器元件接收从视场中的结构反射的回波(声信号)。在B模式成像中，对回波进行波束形成以生成扫描线，所述扫描线被处理以生成扫描平面的或视场的二维图像，其可以通过监视器视觉地显示。波束形成操作已经包括“延迟和求和”操作。结合图1讨论了范例。在图1中，从焦点区域108反射的圆形声波102、104、106等朝向换能器元件1121，……，112N的换能器阵列表面110传播并且在不同的时间处到达换能器阵列表面110。对于圆形声波102，中心区域114首先到达中心定位的元件(例如，元件112i)并且周围区域116最后到达端部元件(例如，元件1121和元件112N)。换能器元件112产生分别由放大器1181，……，118N放大的模拟RF信号。经放大的信号分别由元件1201，……，120N延迟，使得经放大的信号近似同时到达延迟元件1201，……，120N的输出部。经延迟的信号然后利用加法器122来求和。通过延迟所有信号，接收被聚焦在聚焦区域108处。已经在数字域和模拟域中执行了延迟处理。图2示出了在数字域中实施延迟的范例。在图2中，经放大的模拟RF信号经由模拟数字转换器(ADC)2021，……，202N被转换为数字信号。来自ADC2021，……，202N的数字信号以数字方式被处理以引入延迟，并且数字地延迟的信号被求和，从而产生数字波束总和。利用该方法，每个元件1201，……，120N需要其自身的ADC2021，……，202N。遗憾的是，ADC2021，……，202N是相对大且高功耗的部件。此外，数字波束求和网络通常需要粗略延迟移位寄存器和精细延迟内插电路。这样的电路针对每个数据通道能够消耗大量的功率和ASIC/FPGA中的空间。这样一来，该实施方式能够具有有限的机会，尤其是当在低功率超声成像设备中实施时。图3示出了在模拟域中实施延迟的范例。在图3中，经放大的模拟RF信号在具有交错输入部的电感-电阻-电容(LRC)延迟线302中被求和，其中，来自中心放大器118I的信号被延迟最长，并且来自外部通道1121和112N的信号被延迟最短。LRC延迟线302输出模拟波束总和。遗憾的是，该方法使用LRC延迟线，其是昂贵的并且不非常适于高密度ASIC，具有被放置在ASIC外部的电感元件。
技术实现思路
本申请的各方面解决了以上问题和其他问题。在一个方面中，装置包括接收模拟RF信号的集合的模拟波束形成器。由接收超声回波信号的对应的换能器元件的集合生成所述模拟RF信号集。所述模拟波束形成器包括具有相位移位网络的集合的延迟网络(416)。所述相位移位网络的集合的每个相位移位网络处理模拟RF信号的集合的模拟RF信号中的不同的一个。相位移位网络的集合的每个相位移位网络将延迟添加到对应的模拟RF信号，从而产生在时间上对齐的经延迟的模拟RF信号的集合。相位移位网络的集合不使用电感元件来确定或添加所述延迟。模拟波束形成器还包括加法器，其对经延迟的模拟RF信号求和，从而产生模拟波束总和。一种方法包括从换能器阵列接收指示在所述换能器阵列的接收操作期间接收到的回波的信号。所述方法还包括基于针对回波的预定接收焦点，通过全通网络并且在模拟域中将延迟应用到所述信号中的每个。所述方法还包括对经延迟的信号进行求和。在另一方面中，超声成像系统包括1D环能阵列。所述1D换能阵列包括换能器元件，其接收超声回波并且产生指示接收到的回波的模拟信号。所述超声成像系统还包括集成电路。所述集成电路包括模拟波束形成器。所述模拟波束形成器包括相位移位网络，其使用基于所述模拟信号之间的梯度延迟的梯度延迟相位移位来延迟模拟域中的模拟信号。所述模拟波束形成器还包括对经延迟的信号求和的加法器。所述超声成像系统还包括扫描转换器，其将经延迟且经求和的信号扫描转换为用于显示的图像。所述超声成像系统还包括显示所述图像的显示器。在阅读和理解了描述之后，本领域的技术人员还将认识到本申请的其他方面。附图说明本申请通过范例来图示而不限于附图的图中，其中，相似附图标记指示相似元件，并且其中：图1示出了一般现有技术延迟和求和波束形成；图2示出了针对图1的数字域现有技术波束形成；图3示出了针对图1的模拟域现有技术波束形成；图4示意性图示了具有模拟波束形成器的成像系统；图5示意性图示了具有相位移位网络的模拟波束形成器的范例；图6示意性图示了相位移位网络的范例；图7示意性图示了使用梯度延迟的交错相位移位网络的范例；图8示意性图示了梯度延迟的范例；图9示意性图示了交错相位移位网络的范例操作；图10示意性图示了图6的相位移位网络的变型；图11示意性图示了作为手持式设备的成像系统；图12示意性图示了具有分离的探头、控制台和显示器的成像系统；并且图13图示了根据本文描述的实施例的范例方法。具体实施方式图4图示了诸如超声成像系统的成像系统402。成像系统402包括具有一个或多个(例如，32、64、128、196、256等)换能器元件406的至少一个1D或2D换能器阵列404。换能器阵列404可以是线性和/或弯曲和/或完全或稀疏的。换能器阵列404可以被用于个体地和结合其他信息采集针对A模式、B模式等采集的数据。成像系统402还包括发送电路408，所述发送电路控制元件406中的每个的致动的相位和/或时间，这允许操纵和/或聚焦发送的波束。成像系统402还包括接收电路410，所述接收电路至少路由来自元件406的模拟RF信号以用于处理。成像系统402还可以包括放大器和/或预处理模拟RF信号的其他部件。成像系统402还包括开关412，所述开关在用于发送和接收操作的发送电路408与接收电路410之间切换。成像系统402还包括模拟波束形成器414。对于B模式成像和其他应用，模拟波束形成器414包括延迟网络416并且将模拟RF信号波束形成(例如，延迟和求和)为沿着扫描平面的聚焦扫描线的聚焦的相干回波样本的序列。模拟波束形成器414(和/或其他电路)还可以被配置为不同地处理扫描线例如以经由空间复合和/或其他处理(诸如FIR滤波、IIR滤波器等)降低斑点和/或改进镜面反射器描绘。如下文更详细描述的，模拟波束形成器414包括延迟网络416，所述延迟网络具有频率独立增益，并且在没有电感元件(诸如线圈和/或其他电感元件)的情况下基于相位移位来生成延迟。在一个实例中，整个延迟网络416能够实施被在集成电路(例如，IC、ASIC等)内，而没有针对每个换能器元件的大并且耗功ADC和/或数字延迟元件，并且因此可以降低ADC的数量。成像系统402还包括扫描转换器418和显示器420。在一个实例中，扫描转换器418转换扫描线以生成用于显示的数据，例如，通过将扫描线转换到显示扫描平面的显示器420的坐标系。转换可以包括基于显示器420来改变信号的垂直和/或水平扫描频率。扫描转换器418可以被配置为采用模拟扫描转换方法和/或数字扫描转换方法。成像系统402还包括控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置(402)，包括：模拟波束形成器(414)，其接收模拟RF信号的集合，所述模拟RF信号的集合由接收超声回波信号的阵列(404)的对应的换能器元件(406)的集合生成，所述模拟波束形成器包括：延迟网络(416)，其具有相位移位网络(506)的集合，所述相位移位网络的集合的每个相位移位网络处理所述模拟RF信号的集合的所述模拟RF信号中的不同的一个并且将延迟添加到对应的模拟RF信号，从而产生在时间上对齐的经延迟的模拟RF信号的集合，其中，所述相位移位网络的集合不使用电感元件来确定或添加所述延迟；以及加法器(504)，其对所述经延迟的模拟RF信号进行求和，从而产生模拟波束总和。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种装置(402)，包括：模拟波束形成器(414)，其接收模拟RF信号的集合，所述模拟RF信号的集合由接收超声回波信号的阵列(404)的对应的换能器元件(406)的集合生成，所述模拟波束形成器包括：延迟网络(416)，其具有相位移位网络(506)的集合，所述相位移位网络的集合的每个相位移位网络处理所述模拟RF信号的集合的所述模拟RF信号中的不同的一个并且将延迟添加到对应的模拟RF信号，从而产生在时间上对齐的经延迟的模拟RF信号的集合，其中，所述相位移位网络的集合不使用电感元件来确定或添加所述延迟；以及加法器(504)，其对所述经延迟的模拟RF信号进行求和，从而产生模拟波束总和。2.根据权利要求1所述的装置，所述相位移位网络的集合的所述相位移位网络中的每个包括：电阻元件(620)，其具有预定电阻；以及电容软件(622)，其具有预定电容，其中，所述电阻元件和所述电容元件被以电学方式布置在RC网络中。3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述相位移位网络中的每个具有以下传递函数：H(t)＝(1-j*ωt)/(1+j*ωt)，其中，ω是所述电阻和所述电容的乘积，t表示时间，并且j是复变量j*ωt的虚数。4.根据权利要求2至3中的任一项所述的装置，所述相位移位网络中的每个还包括：分压器(614、616)网络；以及闭合回路运算放大器(604)，其具有非反相输入部(608)、反相输入部(606)、输出部(610)以及反馈回路(612)，其中，所述RF网络与所述非反相输入部电通信并且所述分压器网络与所述反相输入部电通信。5.根据权利要求4所述的装置，还包括：集成电路(708)，其包括所述相位移位网络。6.根据权利要求2至5中的任一项所述的装置，其中，所述电阻元件包括可变电阻元件，并且所述电容元件包括可变电容元件，并且针对模拟RF信号的所述延迟是所述可变电阻元件的电阻和所述可变电容元件的电容的函数。7.根据权利要求6所述的装置，还包括：控制器，其在接收期间动态地调节所述电阻或所述电容中的至少一个，从而改变接收焦点。8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述控制器在预定步骤中调节ω。9.根据权利要求1至8中的任一项所述的装置，其中，针对模拟RF信号的延迟是所述模拟RF信号与近邻模拟RF信号之间的延迟梯度的函数。10.根据权利要求1至9中的任一项所述的装置，所述延迟网络还包括：开关(706)的集合；以及加法器(702)的集合，其中，第一相位移位网络的输出部处的第一开关将所述第一相位移位网络的输出路由到近邻相位移位网络的输入部处的加法器，所述加法器将所述输出添加到输入模拟RF信号，并且所述近...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·P·巴格，N·瓦尔迪，H·延森，
申请(专利权)人：BK医疗公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK