用于医学诊断超声波的具有过采样的动态接收波束形成器的制作方法

专利名称：用于医学诊断超声波的具有过采样的动态接收波束形成器的制作方法
技术领域：
本发明实施例涉及用于医学诊断超声波的接收波束形成。特定来说，接 收波束形成器包含用于数字接收波束形成的过采样模拟到数字转换器。
背景技术：
过采样转换器(例如，i:-A转换器)使用单个或几个位、但以比奈奎斯 特速率(Nyquistrate)高得多的采样速率来粗略地数字化模拟信号。与常规 奈奎斯特速率多位A/D转换器相比，可使用现代VLSI技术更容易地实施过 采样转换器。通过使用过采样，对抗混叠滤波器和用以减小延迟量化误差的 数字内插的需要可减少。在波束形成中，动态接收聚焦要求信道信号对于相干求和(coherent summation)相对延迟。聚焦延迟在较浅的深度处较大，且在较深的深度处 较小。延迟还随着孔口内的元件位置而变化。使用来自S-A转换器的单个位 输出流实施此动态延迟改变可能较困难。数据可能被动态地拉伸，其中拉伸 的量随着深度或时间而变化。图1A展示指示用于拉伸或扩展原始单个位2:-A 输出的位置的箭头。 一种解决方案是在需要拉伸的地方插入零，如图1B所 示。l夭l为零插入并不向数据添加"能量"，所以经解调的输出是原始信号的经拉伸版本的良好近似。然而，需要三个输出状态(l，O，-l)和两个输出位。另一方法是重复一个样本(例如，i或-i)，如图ic所示。重复先前样本并不需要额外的位，但向位流添加了 "能量"，其在解码之后导致经重构信号 中出现噪声。己描述了解决此问题的各种方式。第6,366,227号美国专利描述3种方 法1)总是添加+l然后是-l，其加倍了延迟量化误差；2)找到对称信道， 将+1添加到一个信道并将-1添加到另一信道；或3)跟踪已经添加的所有+1 或-1并稍后从波束总和中将其减去。第6,867,720号美国专利描述了在S-A 转换器中改变反馈系数。对于被重复的样本，这将反馈增益减少到正常增益 的1/2。第6,895,123号美国专利描述了将接收延迟轮廓线分离为导引分量和 聚焦分量。导引分量不随着深度改变，且不造成问题。聚焦分量随着深度改 变，但关于波束原点对称。通过在一个信号中添加+1且在与第一信号对称 的另一信号中添加-1，借此来成对地实施聚焦分量。第2004/0189499号美国 专利申请公开案描述了以信号奈奎斯特速率而不是过采样速率对每个信道 的位流进行滤波的结构。所述滤波是处于由动态接收聚焦确定的时序，且在 对信道共同求和之前发生。然而，这些技术可能实施起来较复杂。发明内容通过介绍，下文描述的优选实施例包含用于接收波束形成超声波信息的 方法、系统和接收波束形成器。将每个信道的接收到的信号进行过采样以转 换为数字形式，例如以S-A转换器进行采样。通过从样本流中选择数据来实 施延迟。在若千级中执行以奈奎斯特或其它速率将选定样本重构成数据。达 到小于过采样速率但大于奈奎斯特速率的速率的部分重构是在各信道上的 求和之前发生。在求和之后，以奈奎斯特或其它速率重构所述样本。在第一方面中，提供一种接收波束形成器系统，其用于波束形成超声波 信息。第一和第二接收信道路径每一者包含S-A模拟到数字转换器以及与所
述转换器的输出连接的第一抽选电路。求和器与所述第一和第二接收信道足各 径连接。第二抽选电路与所述求和器的输出连接。在第二方面中，提供一种用于接收波束形成超声波信息的方法。在至少 两个信道中对接收到的信号进行过采样。在所述至少两个信道中从经过采样 的接收到的信号部分地重构第一较高位宽度信号。所述第一较高位宽度信号 与经过采样的接收到的信号相比具有较高位宽度。将来自所述至少两个《言道 的所述第一较高位宽度信号求和。从所述经求和的第一较高位宽度信号重构 第二较高位宽度信号。所述第二较高位宽度信号与所述第一较高位宽度信号 相比具有较高位宽度。在第三方面中，提供一种用于接收波束形成超声波信息的系统。过采样 模拟到数字转换器输出到第一低通滤波器，第一低通滤波器可操作以构造与 所述转换器的输出相比具有较大位宽度的第一样本。求和器可操作以将所述 较大位宽度样本与其它样本求和。第二低通滤波器可操作以从所述求和器的 输出构造第二样本。所述第二样本与所述第一样本相比具有较大位宽度。本发明由所附权利要求书界定，且本节中的任何内容不应视为对所述权 利要求书的限制。下文结合优选实施例论述本发明的另外方面和优点，且可 稍后以组合形式或独立地主张所述另外方面和优点。


组件和图式不一定按比例绘制，而是着重于说明本发明的原理。而且在 图式中，相同参考标号在所有不同视图中均指示相应的部分。图1A-C表示用于以基于S-A的接收波束形成器进行动态聚焦的现有技术方法；图2是基带接收波束形成器系统的一个实施例的框图； 图3是射频接收波束形成器系统的一个实施例的框图； 图4是具有带通转换器和基带处理的接收波束形成器系统的一个实施例
的框图；图5是用于多个同时波束形成的基带接收波束形成器系统的一个实施例 的框图；图6是用于多个同时波束形成的射频接收波束形成器系统的一个实施例 的框图；以及图7是用于具有过采样的接收波束形成的方法的一个实施例的流程图。
具体实施方式
在接收波束形成器中，将滤波器应用于单个位或其它过采样信道数据。 将滤波器应用丁-由动态接收延迟控制器选择的数据。滤波器以降低的采样速 率构造多位样本。这些多位样本接着经变迹并与其它信道求和。接着，另一 滤波器进一步对波束总和进行滤波和抽选。举例来说，第一滤波器是K阶梳 型滤波器，其阶比S-A转换器的阶高1，且波束总和滤波器可为具有有限或 无限脉冲响应的低通滤波器。此结构允许在2个极端之间进行选择或变化。在一个极端中，没有信道 解调且波束总和是以S-A速率计算的。此第一极端常常导致动态接收假象。 在另一极端中，由用于每个信道的长低通滤波器提供完全的信道解调，且波 束总和是以信号奈奎斯特速率计算的。第二极端是复杂的，因为每个信道需 要长解调滤波器，从而使所述方法昂贵且不适合平行波束形成的实施方案， 因为长信道滤波器不得不被复制或时间多路复用。与本屮请案同---天申请的第_号(代理人案号2007P02360)美国公开申请案展示其它实施例，且以引用方式并入本文。图2展示用于接收波束形成超声波信息的系统10。系统10是接收波束 形成器系统。系统10定位于医学诊断超声波成像系统中。举例来说，接收 波束形成器在车载或便携式成像系统中，且通过缆线或电线与换能器连接。 在其它实施例中，接收波束形成器或接收波束形成器的一部分定位于换能器
探测手柄中。缆线、电线或无线连接提供数据到成像系统的其余部分，例如 计算机。系统IO包含多个接收信道。可提供任意数目的信道，例如32、 64、 128、 194、 256、 1024或其它数目。每个信道对应于一个或一个以上元件。信道单 独地应用相关的聚焦和变迹。将来自信道的数据求和以形成表示波束或子阵 列波束的数据。对于每个扫描线或波束，在信道上应用聚焦和变迹轮廓线。 轮廓线可根据动态接收聚焦的时间或深度而改变。系统10实施在一个或一个以上集成电路上。举例来说，提供单独的芯 片用于信道群组，例如在一个芯片上实施16、 128、 256、 512、 1024或其它 数冃的信道。可在同一芯片上提供级联求和器，或者求和器和下游组件在一 个或一个以上不同的芯片上。可例如使用芯片之间的依次分离、使用处理器 或使用现场可编程门阵列来提供其它电路实施方案。图2展示信道中的一者。其它信道具有相同或不同的组件。所述信道包 含模拟混频器12、过采样模拟到数字转换器14、延迟存储器16、重构滤波 器18、变迹乘法器20以及相位旋转器22。可提供额外的、不同的或较少的 组件。举例来说，在延迟和相位旋转级中提供聚焦。在其它实施例中，仅以 延迟级或仅以相位旋转级提供聚焦。作为另一实例，变迹乘法器20定位于 重构滤波器18之前或相位旋转器22之后，或与相位旋转器22组合。模拟混频器12是乘法器或其它混频器和振荡信号源，例如晶体和锁相 问路。将接收到的信号与本机振荡信号混频。两个模拟混频器12允许与具 有90度相位差的本机振荡信号混频。模拟混频器12提供同相和正交(IQ) 信号。本机振荡信兮处于接收中心频率。IQ信号处于用于基带波束形成的 基带频率。或者，将IQ信号解调到中间频带。IQ信号是低通信号，因此可由常规低通S-A转换器14而不是带通转换 器来转换。由于降低的频率带宽，可使用较高的过采样比率且所得的动态范 围较高。较高的动态范围可允许同-波束形成器针对B模式成像和PW (乃至导引的CW)多普勒成像两者进行操作。2-A转换器提供动态范围与信号 带宽之间的折衷，其匹配于在各种模式中(例如B模式和颜色流模式)对超声波信号处理的要求。举例来说，对于2阶S-A转换器，动态范围对于信号 带宽的每次减半均增加15 dB。在混频之后不需要低通滤波器来移除第二谐 波分量，这是由于S-A转换器14的高采样速率和后续的数字低通滤波。在 替代实施例中，低通滤波器提供于混频之后和转换之前。在图3所示的替代实施例中，波束形成器系统10对射频接收到的信号 进行操作。未提供模拟混频器12。所得的信道包含单个路径。此实施例可使 用较少硬件，但可能具有较小的动态范围，因为带通信号导致针对低通2-A 转换器的较低过采样比率。过采样转换器14是可对以比奈奎斯特速率高的速率(例如，高两倍或 两倍以上)进行采样的S-A或其它转换器。过采样转换器14是一阶、二阶 或更高阶的转换器。举例来说，提供具有两个积分器的二阶转换器14以获 得较高的动态范围。在一个实施例中，2阶240 MHz采样转换器14具有单 个位量化。在另一实施例中，1阶480MHz采样转换器具有单个位量化。由 于在图2的实施例中对基带信号进行采样，因此转换器14是低通转换器。 可使用其它过采样转换器。在每个接收信道中提供两个转换器14, IQ信号 中的每--'者对应- -个转换器14。在过采样转换器14 (例如S-A转换器)中，通过使用低位宽度、高采 样速率以及噪声能量在频谱中被推动远离信号带宽的噪声成形来实现高动 态范围。采样速率与奈奎斯特速率相比高得多。奈奎斯特速率是基于接收到 的信号的屮心频率，例如1-20 MHz的中心频率。转换器14以奈奎斯特速率 的《少20倍(例如20-200倍)的速率输出样本。采样位宽度较低，例如一 个位。可提供较高位宽度，例如两个、四个或更多。转换器14基于转换的 特性来成形量化噪声并滤波以最大化带内SNR。在图4所示的替代实施例中，转换器14是带通转换器。带通转换器14
对射频数据操作并可提供与图3的实施例所关联的范围更加动态的范围。由 数字混频器12执行对基带的任何混频。可对带通转换器14进行调谐以与特定类型的换能器一起使用。图2的低通转换器14更有可能允许与以不同频率操作的换能器进行连接。
再次参看图2，存储器16是随机存取存储器、缓冲器、移位寄存器或其 它存储器。存储器16是单个位或多位存储器，且包含足够的存储器槽来提 供导引和聚焦所需的延迟范围。存储器16接收处于过采样速率的样本。存 储样本。存储器16足够大以存储与最大延迟相关联的样本。存储器16可操 作以输出不同的样本选择。基于延迟和窗口大小，从存储器中选择用于所需 聚焦的样本以用于波束形成。窗口大小是基于供由滤波器18部分重构而使 用的样本数目，例如10到1000个样本。选择与给定延迟相关联的足够数目 的样本以允许滤波器18进行滤波。延迟控制器28是处理器、控制处理器、数字信号处理器、专用集成电 路、现场nT编程门阵列、模拟电路、数字电路、査找表、存储器或其组合。 控制器28控制存储器16的输出。控制器28根据波束的延迟从存储器16中 选择存储的数据。控制器28可包含与相位旋转器22相同或不同的组件，其 用于选择与用于精细聚焦的样本相关联的相位旋转。将选定的样本输出到滤 波器18。
滤波器18是重构滤波器或可作为抽选电路操作的其它电路。举例来说， 使用具有多个阻带的梳型滤波器。滤波器18可以是多相位滤波器，可将输 入信号有效地内插，使其与过釆样转换器的采样间隔相比具有更高的时间分 辨率。滤波器18可操作以在动态延迟控制器28的控制下动态地进行抽选。 滤波器18比转换器14的阶数高一阶，但相对于转换器14可具有相同、更 少乃至更高的阶数。
滤波器18部分地重构样本。滤波器18例如通过抽选来减小传入样本速 率。可使用任何抽选比例，例如将速率减少到一半、四分之--、八分之一或减少更多。滤波器18可例如通过在滤波中的组合来增加样本的位宽度。可 使用任何位宽度的增加方式，例如从一个位改变成三个、四个、五个、六个 或更多个位的样本。举例来说，滤波器18输出信号，该信号过采样程度低于采样转换器14的输出且高于第二滤波器26的输出。滤波器18输出信号， 该信号位宽度大于过采样转换器14的输出且小于第二滤波器26的输出。与 奈奎斯特采样相比，以高速率但仅使用几个位来计算波束总和。为了改进数 字化准确度或为了例如经编码激励的信道范围解码的其它目的，滤波器18 与用于每个信道的额外滤波器级联。乘法器20是放大器、数字处理器、数字电路、滤波器或可操作以放大 或减小滤波器8输出的样本的幅值的其它装置。乘法器20对样本应用变迹。所应用的变迹可在信道之间和/或在深度之间有变化。在替代实施例中，减法 器、除法器、加法器或其它组件实施变迹加权。相位旋转器22是乘法器和加法器、混频器、CORDIC相位旋转器或其 它相位旋转器。相位旋转器22是用于对同相和正交样本进行作用的单个组 件或单独组件。相位旋转器22改变由同相和正交样本表示的复合样本的相 位。相位调整提供精细聚焦。对于射频实施例，未提供相位旋转器。求和器24是节点、数字求和器、处理器、数字电路或用于组合数字样 本的其它装置。求和器24对来自多个信道的经相对变迹和聚焦的信号进行 求和。对每个求和器24展示多个输入箭头以反映来自多个信道的输入。求 和器24是单个多输入求和器或每一者具有两个或两个以上输入的求和器的 级联。求和器24是多位样本求和器，例如对四位或六位样本进行求和。滤波器26是重构电路或可作为抽选电路的其它电路。滤波器26是可从 求和器24的输出构造样本的低通滤波器。滤波器26与滤波器18重构样本。 每个滤波器18、 26是部分重构滤波器。对于动态接收聚焦，由滤波器18以 抽选速率且以由延迟计算器控制的变化的采样间隔来计算中间位宽度输出。 使川滤波器26进--步对经求和的信号进行滤波，并对其进行抽选以产生波
束形成输出。滤波器26重构样本。滤波器26例如通过抽选减小传入样本的速率。可使用任何抽选比例，例如将速率减少到一半、四分之一、八分之一或减少更 多。在一个实施例中，设定抽选比例而大体上以奈奎斯特速率提供样本。在 替代实施例中，可使用大于奈奎斯特速率的速率。经重构样本是被重构成奈奎斯特速率或其它所需速率的高位宽度样本。滤波器26可例如通过在滤波 中的组合来增加样本的位宽度。可使用任何位宽度的增加方式，例如从两个 或两个以.h位改变成每个样本八个、十个、十二个、十六个或其它数目的位。 滤波器26输出的样本的位宽度大于滤波器8和求和器24输出的样本，且 速率小于滤波器18和求和器24输出的样本。或者，位宽度保持相同。在一个实施例中，接收波束形成器使用的功率比非数字接收波束形 成器小，例如使用所述功率的1/10。成本也可较小。使用较小功率更有可能 允许动态数字接收波束形成器集成在手持换能器探针中。接收波束形成器提' 供探针头部中集成的基于时间延迟的波束形成。随着集成电路形体尺寸持续 缩减且操作频率上升，S-A转换可能变得甚至更有利。一个以上波束可大体上在同时形成。为了在基带中形成平行波束，存储 器16右方的电路以时间多路复用方式操作。电路在不同时间针对不同波束 产生输出样本。举例来说，在序列的每次重复中计算一个、两个或更多波束 总和。可使用波束形成器的其它交织。这是可能的，因为需要的输出样本是 采川抽选速率而不是输入采样速率。将不同的聚焦延迟和/或变迹轮廓线应用于相同的接收到的信号。在一个 实施例屮，图2-4的波束形成器中的一者以时间多路复用方式操作以从相同 的接收信号形成两个或两个以上波束。存储器16缓冲数据以允许从相同数 据多次选择延迟和其它下游处理。接收波束形成器路径经同步以在给定时间 对用于所需波束的数据进行求和。信道、求和器24和滤波器26根据时间在 波束之间切换。
在平行波束形成的替代实施例中，针对不同的波束提供不同的路径。图 5和图6展示基于硬件大体上在同时形成多个波束的两个示范性实施例。抽 选和波束形成电路部分地被复制。使用相同的存储器16，但选择来自存储器 的不同的样本以用于在不同路径中处理。不同的选择对应于不同波束的不同聚焦轮廓线。不同路径的滤波器18在不同位置分支到存储器16中。图5展示用于在基带进行平行波束形成的平行波束形成器。图6展示用于在射频进行平行波束形成的平行波束形成器。可提供额外路径以用于大体 上同时形成两个以上平行波束。或者，每个路径以时间多路复用方式操作以 从相同接收到的信号提供额外的波束。.图7展小用于接收波束形成超声波信息的方法的一个实施例。所述方法 通过图2-6的接收波束形成器中的一者或不同的接收波束形成器来实施。按 图示次序或不同的次序执行动作。可提供另外的、不同的或较少的动作。举 例来说，在射频实施方案中未提供动作70。在动作70中，对从换能器元件接收的信号进行混频。混频是在过采样 之前。将本机振荡信号与接收到的信号混频以将信号解调到基带或中间频 率。可使用一个以上混频级，例如混频到中间频率且接着混频到基带。通过 与相位相差90度的两个路径中的本机振荡信号混频，通过形成同相和正交 信号而维持了相位信息。在替代实施例中，在过采样之后提供混频。在动作72屮，对每个信道中的接收到的信号进行过采样。在接收到的 信号被分裂为同相和正交信号的情况下，对两个路径单独进行过采样。在一 个实施例屮，2-A模拟到数字转换器进行过采样。过采样将接收到的信号转 换为数字样本。可提供任何过采样比率。举例来说，采样速率与奈奎斯特速 率的比率今:少为20。可使用其它速率，例如从10到200。硅或其它半导体 速度(例如200 MHz-l GHz)可能限制过采样比率的上限能力。随着速度增 加，其它过采样比率是可能的。速率是固定的、可编程的或变化的。在动作74中，将经过采样的信号相对延迟。为每个信道提供相同或不
同的延迟。用于导引波束并沿着波束动态地确定聚焦区域的聚焦轮廓线指示 针对给定信道的所需延迟。两个或两个以上信道可具有相同延迟。由于根据 时间提供过采样信号，因此根据延迟来选择将用于给定范围的样本。选择较 早或较晚发生的样本。可使用缓冲器或其它存储器来提供基于延迟的选择。 可针对给定延迟选择任意数目的样本，例如数十个或数百个。在一个实施例中，延迟决定了整个聚焦。在其它实施例中，延迟对应于 粗略聚焦而相位旋转提供精细聚焦。举例来说，在相对延迟之后且在求和之 前应用相位旋转。针对不同深度选择不同样本。聚焦轮廓线根据深度(时间)而变化。通 过应用不同的延迟，选择不同的样本。针对一个延迟的样本窗口与针对在其 它时间延迟的样木窗口可能重叠或可能不重叠。在动作76屮，部分地重构选择的样本。部分是指重构成相对于奈奎斯 特速率仍为过采样的较低速率。通过滤波和/或抽选来执行重构。滤波可提供 抽选。滤波将信息组合。通过将信息组合，可输出较少数目的样本。可提供任何抽选速率，例如通过以3或3以上但小于转换器的过采样比率的因子来提供。可使用有限或无限脉冲响应滤波。由于为每个信道提供一个滤波器以 支持装黄上的大量信道，可将滤波器保持为尽可能简单和紧凑。举例来说， 使用梳型滤波器结构。可提供更复杂的滤波器。重构可提供具有较高位宽度的样本。举例来说，选择的样本是单个位。部分重构导致每个样本两个或两个以上个(例如4-8或6个)位。在替代实 施例屮，位宽度不改变。在动作78屮，将经重构的样本相对变迹。信道上的变迹轮廓线例如通 过减少旁瓣而有助于所需波束轮廓线。变迹轮廓线将每个信道的相对幅值或 贡献设定成波束总和。通过增加或减小经重构样本的幅值来实施变迹。变迹 函数随着时间或深度变化。使用例如加法、减法、乘法或除法的任何函数来 执行增加或减小。举例来说，通过以权值进行数字乘法而获得从与给定信道
的变迹相关联的统一性的偏离。在动作80中，将经相关聚焦和变迹的样本求和。将来自不同信道的样 本求和。用多输入求和器将所有样本在一起求和，用级联求和器执行依次求 和，或执行其组合。以小于初始过采样的输出且大于奈奎斯特速率的数据速 率来执行求和，或者以高于奈奎斯特速率的其它速率的数据速率来执行求 和。通过将来自不同信道(例如64个或64个以上信道)的经聚焦样本求和， 形成波束总和。波束总和表示沿着扫描线在聚焦区域处的声学反射。通过根 据时间改变聚焦轮廓线，形成表示沿着扫描线的不同深度的样本。在动作82中，.重构波束总和样本。重构减小了与波束总和相关联的数 据速率和/或增加了位宽度。举例来说，执行滤波和抽选。将波束总和样本组 合以减小数据速率并增加位宽度。增加位宽度以最小化信息损失。举例来说， 将毎个波束总和的4或6位宽度样本重构为8、 12或16位宽度样本。可使 用仟意数i.l的位宽度，包含维持相同的位宽度。抽选可具有任意因子，例如 l或更大。在一个实施例中，抽选将数据速率大体上减小成奈奎斯特采样速 率或高于奈奎斯特速率的其它速率。速率的减小i'r^致分辨率的表观损失。沿着扫描线提供较少的样本。由于样本处于或高于奈奎斯特速率，因此提供用于成像的足够样本。尽管上文已参考各种实施例描述了本发明，但应了解在不脱离本发明的 范围的情况下可做出许多改变和修改。如本文使用，"与...连接"包含直接 或问接连接。举例来说， 一个或一个以上硬件或软件组件可位于两个连接的 组件之问。W此希望l:述Jl休实施方式被视为说明性而不是限制性的，且应了解希 望所附权利要求书(包含所有等效物)界定本发明的精神和范围。
权利要求
1. 一种接收波束形成器系统，用于波束形成超声波信息，所述接收波束形成器系统包括第一和第二接收信道路径，所述每一路经包括一个过采样模拟到数字转换器(14)；以及第一抽选电路(18)，与所述转换器(14)的一个输出端连接；一个求和器(24)，与所述第一和第二接收信道路径连接；以及第二抽选电路(26)，与所述求和器(24)的一个输出端连接。
2. 根据权利要求1所述的接收波束形成器系统，其中所述过采样转换器 (14)是模拟到数字转换器(14)，以至少为IO的过采样比率进行操作 并以1或1以上的位宽度进行输出。
3. 根据权利要求1所述的接收波束形成器系统，其中所述第一抽选电路 (18)包括一个滤波器，所述滤波器用于输出信号，所述信号的过采样程度 低于所述S-A模拟到数字转换器(14)的输出且高于所述第二抽选电路(26) 的输出，且所述滤波器用于输出信号，所述信号的位宽度比所述S-A模拟到 数字转换器(14)的输出大且比所述第二抽选电路(26)的输出小。
4. 根据权利要求3所述的接收波束形成器系统，其中所述滤波器用于在 一个动态延迟控制器(28)的控制下动态地进行抽选。
5. 根据权利要求3所述的接收波束形成器系统，其中所述滤波器是多相 位滤波器，用于将-'个输入信号有效地内插成与所述过采样转换器(14)的 采样间隔相比更高的时间分辨率。
6. 根据权利要求3所述的接收波束形成器系统，其中所述第二抽选电路 (26)用于大体上以奈奎斯特速率输出信号。
7. 根据权利要求1所述的接收波束形成器系统，其中所述第一抽选电路 (18)包括一个梳型滤波器，所述梳型滤波器的阶比所述过采样模拟到数字 转换器(14)的阶高1阶。
8. 根据权利要求1所述的接收波束形成器系统，其中所述第一和第二抽选电路(18、 26)包括一个重构滤波器，所述第一抽选电路(18)为第一部 分重构滤波器且所述第二抽选电路(26)为第二部分重构滤波器。
9. 根据权利要求1所述的接收波束形成器系统，其中所述第一和第二接 收信道路径中的每一个进一步包括一个存储器(16)，用于存储由所述转换器(14)输出的数据； 一个乘法器(20)，用于放大所述求和器(24)的一个输出；进一步包括一个控制器(28)，用于根据延迟从所述存储器(16)选择存储的数据， 所述经选择的数据被提供给所述第一抽选电路(18)。
10. 根据权利要求1所述的接收波束形成器系统，其中所述第一和第二接收信道路径中的每一个进一步包括针对同相和正交路径进行操作的模拟混 频器(12)，所述S-A模拟到数字转换器(14)中的每一个包括一对低通转 换器(14)。
11. 根据权利要求1所述的接收波束形成器系统，其中所述S-A模拟到数 字转换器(14)包括一个带通转换器(14)。
12. 根据权利要求1所述的接收波束形成器系统，其中对所述第一和第二 接收信道路径实行时间多路复用，以从相同接收到的信号形成多个波束。
13.—种用于接收波束形成超声波信息的方法，所述方法包括 在至少两个信道中对接收到的信号进行过采样(72); 在所述至少两个信道中从所述经过采样的接收到的信号部分地重构(76)第--较高位宽度信号，所述第一较高位宽度信号与所述经过采样的接收到的信号相比具有较高位宽度；将来自所述至少两个信道的所述第一较高位宽度信号求和(80);以及 从所述经求和的第一较高位宽度信号重构(82)第二较高位宽度信号，所述第二较高位宽度信号与所述第一较高位宽度信号相比具有较高位宽度。
14. 根据权利要求13所述的方法，其中过采样(72)包括以与奈奎斯特 速率的比率至少为IO的采样速率进行过采样(72)。
15. 根据权利要求13所述的方法，其中部分重构(76)包括以至少为2 但小于一个过采样比率进行滤波和抽选。
16. 根据权利要求13所述的方法，其中过采样(72)和部分重构(76) 包括在至少16个信道中进行过采样(72)和部分重构(76)，且其中求和(80) 包括从所述至少16个信道进行求和(80)。
17. 根据权利要求13所述的方法，其中重构(82)所述第二较高位宽度 信号包括进行滤波和抽选以使得所述第二较高位宽度信号大体上处于奈奎 斯特速率。
18. 根据权利要求13所述的方法，其中求和(80)包括以小于所述过采 样(72)的输出且大于所述第二较高位宽度信号的一个数据速率进行求和 (80)。
19. 根据权利要求13所述的方法，其进一步包括在过采样(72)之前将所述接收到的信号混频(70)，所述经混频的接 收到的信号包括同相和正交信号。
20. 根据权利要求13所述的方法，其进一步包括在求和(80)之前对所述至少两个信道的所述过采样的信号进行相对延 迟(74);以及在求和(80)之前对所述至少两个信道的所述过采样的信号进行相对变 迹(78)。
21. —种用于接收波束形成超声波信息的系统，所述系统包括--个过采样模拟到数字转换器(14);第--低通滤波器(18)，用于构造与所述转换器(14)的输出相比具有较大位宽度的第一样本；一个求和器(24)，用于将所述较大位宽度样本与其它样本求和；以及 第二低通滤波器(26)，用于从所述求和器(24)的一个输出构造第二 样本，所述第二样本与所述第一样本相比具有较大位宽度。
22. 根据权利要求21所述的系统，其中所述转换器(14)用于以至少10倍于奈奎斯特速率的速率和小于所述第一样本的位宽度来输出第三样本，其 中所述第一低通滤波器用于以小于所述第三样本的速率输出所述第一样本， 且其中所述第二低通滤波器用于以小于所述第一样本的速率输出所述第二 样本。
23. 根据权利要求21所述的系统，其进一步包括一个存储器(16)，用于存储从所述转换器(14)输出的第三样本；以及一个控制器(28)，用于选择所述第三样本，以根据一个波束的延迟而 输出到所述第一低通滤波器。
全文摘要
用于接收波束形成超声波信息的接收波束形成器(10)包含多个信道。将每个信道的接收到的信号进行过采样(72)以转换为数字形式，例如以∑-Δ转换器(14)进行采样。在级(18、26)中执行以奈奎斯特或其它速率将样本重构成数据。部分重构(76)成小于所述过采样速率但大于奈奎斯特速率的速率是在各信道上的求和(80)之前发生。通过从所述样本流中选择数据来实施延迟(74)。在求和(80)之后，以奈奎斯特或其它速率重构(82)所述样本。
文档编号G10K11/34GK101395658SQ200780007857
公开日2009年3月25日 申请日期2007年4月2日 优先权日2006年3月31日
发明者D-L·唐纳德·刘, 丹尼尔·E·布吕斯克, 布赖恩·V·科尔比 申请人:西门子医疗技术美国股份有限公司