基于零陷对准插值的波束合成方法及装置制造方法及图纸

一种基于零陷对准插值的波束合成方法，各接收通道内的数字回波信号同时进入各自的粗延时部分电路（２１），经粗延时后送往零陷对准插值滤波器（２２），其输出两两相加得到合成波束。上述处理过程中，通道处理控制器（１）内存储不同扫描深度下变迹参数的变迹参数存储器及其读控制器（１１）和存储不同扫描深度下插值参数的插值参数存储器及其读控制器（１２）产生变迹参数和插值参数，二者相乘产生的各通道插值变迹系数被选择输出往所述零陷对准插值滤波器（２２）；在接收聚焦延时动态调整时，所述通道处理控制器（１）同时还通过其产生的读使能信号的变化控制各通道处理器（２）的暂态输出。采用所述方法的波束合成器，具有低成本、高延时精度、无暂态输出和低失真优势。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超声技术，尤其涉及医疗超声成像中的数字信号处理，特别是涉及超声接收过程中波束合成的方法及装置。
技术介绍
现代医学临床诊断中广泛使用超声波成像技术，其关键技术之一是波束合成处理。现有技术的波束合成器包括模拟的和数字的，数字波束合成器在精确性、稳定性和灵活性方面优于传统的模拟波束合成器。随着数字器件的性能提高和成本降低，数字波束合成正逐渐取代模拟波束合成。数字波束合成的关键技术是数字延时，它可以用两种方法来实现一种是外采样延时，通过控制各通道A/D变换采样时钟的相位来实现细延时，通过控制延时存储器的读地址以实现粗延时。这种方法的缺陷是系统需要一个高频时钟来动态改变各A/D变换采样时钟的相位，从而使延时精度受到数字器件速度的限制。另一种方法是内插值延时，可令各通道A/D变换的采样时钟同相位，用插值器实现细延时，通过控制延时存储器的读地址来实现粗延时。集二种方法的优越性在于，数字器件内部时钟不要求用高频率，只须与采样时钟同频即可；若采样时钟频率提高n倍，则采用M相插值器后延时精度可提高n×M倍。美国专利US5,345,426和US5,544,128都提出了内插值波束合成的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于零陷对准插值的波束合成器，包括至少两个接收数字回波信号的通道处理器（２）、相应数量的加法器（３）和至少一个通道处理控制器（１）；所述通道处理器（２）含依次串接的粗延时部分电路（２１）及零陷对准插值滤波器（２２）；所述零陷对准插值滤波器（２２）包括串行连接的锁存器（２２２）与乘法器（２２３）支路，其与乘法器（２２１）支路两路并行连接加法器（２２４），所述乘法器（２２１）及乘法器（２２３）还分别连接来自通道处理控制器（１）的系数Ａ和Ｂ信号；所述通道处理控制器（１）还产生送往各通道粗延时部分电路（２１）的起始粗延时数据、加载信号及读使能信号，作粗延时控制；所述读使能信号同时还送往零陷对准插值...

【技术特征摘要】
1.一种基于零陷对准插值的波束合成器，包括至少两个接收数字回波信号的通道处理器(2)、相应数量的加法器(3)和至少一个通道处理控制器(1)；所述通道处理器(2)含依次串接的粗延时部分电路(21)及零陷对准插值滤波器(22)；所述零陷对准插值滤波器(22)包括串行连接的锁存器(222)与乘法器(223)支路，其与乘法器(221)支路两路并行连接加法器(224)，所述乘法器(221)及乘法器(223)还分别连接来自通道处理控制器(1)的系数A和B信号；所述通道处理控制器(1)还产生送往各通道粗延时部分电路(21)的起始粗延时数据、加载信号及读使能信号，作粗延时控制；所述读使能信号同时还送往零陷对准插值滤波器(22)内的锁存器(222)，用于触发时钟；所述各通道加法器(224)的输出送往加法器组(3)两两合并，最后一级加法器(3)输出合成后的波束信号，其特征在于所述通道处理控制器(1)包括存储不同扫描深度下变迹参数的变迹参数存储器及其读控制器(11)和存储不同扫描深度下插值参数的插值参数存储器及其读控制器(12)，所述变迹参数存储器(11)和插值参数存储器(12)的输出端并行连接乘法器(18)，所述乘法器(18)的输出端并接N个插值变迹系数存储器(17)，由此输出系数A和B信号；其中N为接收数字回波信号的通道数。2.根据权利要求1所述的基于零陷对准插值的波束合成器，其特征在于所述零陷对准插值滤波器(22)采用M相2×M阶FIR滤波器，输入补零序列带来的频谱存在M-1个特定的频率点上，零陷对准滤波器在这几个频点上有较大的衰减。3.根据权利要求1所述的基于零陷对准插值的波束合成器，其特征在于所述通道处理控制器(1)还包括存储着初始延时参数和不同扫描深度下各通道动态聚焦参数的聚焦及初始延时参数存储器及其读控制器(13)，其后级并接细延时系数产生器(16)、起始粗延时及加载信号产生器(15)、粗延时读使能产生器(14)；所述细延时系数产生器(16)的N路输出分别连接所述N个插值变迹系数存储器(17)；所述起始粗延时及加载信号产生器(15)产生并输出各通道所述起始粗延时数据和加载信号；所述粗延时读使能产生器(14)产生并输出各通道所述读使能信号。4.根据权利要求1、3所述的基于零陷对准插值的波束合成器，其特征在于所述变迹参数存储器及其读控制器(11)、插值参数存储器及其读控制器(12)和聚焦及初始延时参数存储器及其读控制器(13)中的各读控制器，分别是通道处理控制器(1)内同一控制器的子控制器部分；该控制器可直接或通过聚焦及初始延时参数存储器及其读控制器(13)间接控制细延时系数产生器(16)、起始粗延时及加载信号产生器(15)、粗延时读使能产生器(14)。5.根据权利要求1所述的基于零陷对准插值的波束合成器，其特征在于所述粗延时部分电路(21)包含延时存储器(211)、写地址计数器(212)及粗延时计数器(213)；所述粗延时计数器(213)连接来自通道处理控制器(1)的起始粗延时数据、加载信号及读使能信号，其输出送往所述延时存储器(213)作读地址信号；所述写地址计数器(212)的输出送往延时存储器(211)作数据写入控制信号。6.根据权利要求5所述的基于零陷对准插值的波束合成器，其特征在于所述延时存储器(211)具有双口RAM结构，一个写地址及数据口，一个读地址及数据口。7.根据权利要求1到3、5、6所述的基于零陷对准插值的波束合成器，其特征在于所述部分或全部功能器件和模块，或者用FPGA编程实现，或者依托操作系统以软件实现。8.一种基于零陷对准插值的波束合成方法，包括步骤a.探头各阵元接收来自目标的回波，所产生的信号分别进入该探头阵元所连接的信号接收处理通道；b.在各通道中，来自探头阵元的信号先被放大，再被以统一的采样速率数字化；c.各通道中的通道处理器(2)含串接的粗延时部分电路(21)及零陷对准插值滤波器(22)，其将对信号进行延时处理通道处理控制器(1)产生送往粗延时部分电路(21)的起始粗延时数据、加载信号及读使能信号，作粗延时控制；所述读使能信号同时还送往零陷对准插值滤波器(22)，用于锁存器(222)的触发时钟；d.数字化后的回波信号被送入各自的通道处理器(2)，先送往其粗延时部分电路(21)的输入端；f.由粗延时部分电路(21)输出的信号进入零陷对准插值滤波器(22)进行如下处理该信号分两路，其一经乘法器(221)与来自通道处理控制器(1)的系数A相乘后送往加法器(224)，另一经锁存器(222)后送往乘法器(223)与来自通道处理控制器(1)的系数B相乘后送往所述加法器(224)；该加法器(224)的输出即为数字化后的回波信号在该通道中经延时加权处理后信号；g.将各通道输出的上述处理后信号送往加法器组(3)，进行两两求和运算，最终得到波束合成信号；其特征在于，在上述步骤d之后、f之前，还包括步骤e.通道处理控制器(1)按以下方法产生插值系数A和B其内部存储不同扫描深度下变迹参数的变迹参数存储器(11)和存储不同扫描深度下插值参数的插值参数存储器(12)分别在读控制器的作用下输出各通道所需的变迹系数和插值系数，所述变迹系数和插值系数经过乘法器(18)相乘形成插值变迹系数A和B，各通道的所述插值变迹系数A和B分别存储到相应的插值变迹系数存储器(17)中并由其输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡勤军，杨波，
申请(专利权)人：深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]