专利名称：局部射束形成的制作方法
名称为“多相位并行处理的数字射束形成器”的美国申请93P7418已转让给本申请的受让人，该申请的主题与本申请的主题是相同的。
本发明涉及时域接收射束形成器，它使用了数字信号处理技术，即模数转换器、数字存储器、加法器、乘法器、滤波器等等，更具体地涉及到在医用超声波诊断系统中的数字接收射束形成器的方法和装置。
系统中射束形成的目的是形成一个窄的射束，在存在来自其它位置的噪声和干扰的情况下，以改善从所需位置来的信号的接收。射束形成可在能量发射或接收进程中进行。本发明涉及的是在接收过程中形成的射束。
射束形成在许多应用场合都有用，例如雷达、声纳、通信、地球物理学、天文物理学等等。本发明是关于超声波成像中的射束形成。使用医用超声波成像装置，病人体中的剖析结构可被显示和分析。该装置发射非常高的频率(一般为2MHz到10MHz)的声波到病人体中，然后对被测体内结构反射的回波进行处理。该装置的目的是要显示和/或分析该返回的回波。有许多种显示可用于医用超声波诊断装置，但一种可能是最有用的是被检测剖析结构的、选择的剖面的两维图象。该重要的操作模式称为回波或B模式。使用该操作模式，许多病人体内的剖析缺陷都可被检测。另外，这些缺陷的尺寸可或多或少被精确地确定。在该操作模式中，从所选择剖面来的所有回波被处理和显示。在该操作模式中对于其性能而言最苛刻的操作参数是分辨单元的尺寸。该分辨单元的尺寸可由动态聚集和动态(匹配的)滤波来减小(由此增加分辨率)。这些技术用数字射束形成器比用模拟射束形成器容易实施。
在某些临床应用中，剖析缺陷会相当小并被从较大剖面结构反射的回波覆盖。可是，通过将血管中的血液的流速进行相当大的改变，就可使血管中或附近的剖析缺陷自身变明显。已知有一种多普勒移位回波处理技术可用于确定运动物体的速度。用于血流的多普勒移位显示使其更容易地检测相当小的解剖学上的异常。该操作模式，现在一般称为彩色流，比如授予给金(Kim)的US专利4800891所描述的，它允许从剖析结构的大选择剖面聚集有关血速的多普勒信息。可是，困难的是需要足够的超声波数据来产生足够高的帧速率的、精确高分辨血流图象。为了从小的剖面区域得到有关血流速度更精确的多普勒信息，例如要使用公开在1986年6月的Hewlett-Packard杂志的第35-40页上的、由Halberg和Thiele撰写的文章所公知的多普勒处理技术。用该技术，可将更多时间用于所选择的小区域。该多普勒数据通常由FFT技术处理并由频谱显示。该多普勒数据也可表示为声频信号。
射束形成的质量对超声波成像装置的前述操作模式的精确性、分辨率和其它参数有很大影响。常规射束形成器提供电子时延，以匹配超声波压力场的信号的传播延迟，它是从某个方向出现在超声波射束形成器上的。该时延(或空间处理)加大了与背景噪声和方向性干扰有关的相关波前的振幅。在模拟射束形成器中，这由模拟延迟线和求和网络来完成。这些模拟部件在许多不同方面限制了现代超声波诊断设备，因此是不希望的。它们相当贵、不稳定、且容易受环境和年代的影响。模拟部分也需要仔细的制造和安装。模拟延迟线的使用也限制了现代超声波装置所需的灵活性。为了支持前述的主要操作模式，在模拟射束形成器中必须作出许多妥协。另外，用模拟处理技术来实施射束形成器的话，为增加实时超声波设备的帧速率而必需的并行处理花费要大。
数字部件的性能和可靠性的增强以及成本的减少使得数字射束形成更可能替代传统的模拟射束形成。精确性、稳定性和灵活性是数字信号处理技术的主要优点。当前的标准数字电路可工作在超过30MHz的尼奎斯特速率上。对于RF取样和现代超声波信号的处理时间来说，这些取样频率是足够高的。可是，为适当地匹配数字射束形成器中的传播延迟而需要的取样速率比实际的信号结构的尼奎斯特速率大几倍，即高于100MHz。与所需精度关联的这些处理速度仍然高于目前可获得的模拟-数据转换器(ADCs)的性能。通过使用标准的数字成分的并行处理可用这些速度来完成其它的数字功能(比如不是ADCS)。
在Proceeding of fhe IEEE Vol.67，No.6，pp.904-919，June 1979公开的文章中，由Pridham和Mucci建议的方法，即通过使用数字内插可以简化数字射束形成中ADC的高速取样要求。接收的回波只需要以满足或超过尼奎斯特频率f0的时间间隔进行取样。用于ADC取样速率的该减少的代价是相应增加数字处理的需要。射束形成所需的精确延迟增值用数字内插产生。在数字内插中，数据首先调整到零(比如零分散在数据中)，其有效地增加了数据速率。在该处理的后端，数字滤波器被用来将该数据速率减少到其原始值。Pridham和Mucci建议了两个可取的方法。在第一个中，即预射束形成内插方法，零调整电路和内插滤波器用于每个接收信道被放置在ADC电路之后，但在射束形成电路之前。在第二个中，即后射束形成内插方法中，内插滤波器被放置在射束形成之后。在射束形成之后的滤波是可能的，因为射束形成是线性工作的。在第一个方法中，信号处理的条件不是最佳的，因为每个接收信道都需要内插滤波器。第二个方法中，内插滤波器所需的数字处理比第一个方法所需的少，因为只做一次而不是对每个信道都做滤波。通过将该内插滤波器与数字射束形成之后的接收电路的数字滤波器结合，可进一步减少数字处理的需要。可是，该射束形成信号处理还不是最佳的，因为该射束形成处理的速率(即产生所需时延的那些)远高于信号尼奎斯特速率。
本发明的目的是要提供一种数字射束形成的方法和装置，它将信号处理速率最小化，以便系统可由工作在信号尼奎斯特速率上的数字电路构成。在超声波诊断系统中实施这样的方法或装置将提供数字射束形成的所有优点，即各个操作模式的灵活性、并行信道射束形成、动态聚集、匹配的滤波等等，它们都使信号处理的数据速率减至最小。
按照本发明的原理，发明人取得的优点基于如下事实，即数字射束形成器中的数字硬件的操作速度通过提供信号数据的多相位并然后在并行的求和通道中处理该多相位数据来减少。按照该技术，用于形成所需射束形成延迟的单个数字电路的操作速度与常规后射束形成内插方案相比没有增加，因此，有效数据速率增加了N倍并导致延迟量化误差减少N倍。另外，在射束形成器的最佳位置设置了一个内插抽选滤波器。即将它加在接收信道组的局部射束形成之后但在最后射速形成之前的射束处理中。该方法允许简化最后的射束形成并以相当低的数据速率进行。另外，通过适当选择成组的接收信道，该多相位数据处理和顺序内插可更好地确定到单一集成电路或电路中。
从下面的优选实施例和权利要求的描述中，本发明这些和其它特征将变得更清楚。
至于对本发明更全面的理解，下面将参考本发明的优选实施例和附图进行详细的描述。
图1是以功能性方框图形式图示了按照现有技术的一个超声波成像装置，它具有一个数字射束形成器和来自每个接收信道的顺序数据取样求和；图2是以功能性方框图形式图示了图1中的数字射束形成器中的数据取样的顺序求和，其改变是包含了机内测试电路；图3是以功能性方框图形式图示了一个对数字射束形成器进行多相位并行处理的新方案，当其与图1的实施例比较时，该新的装置加倍了射束形成器的精确性；图4是以方框图形式图示了用于数字射束形成器的动态延时控制器的细节，其按图3构成并有四相位数据和四并行求和通道；图5图示了将三个邻近接收信道的顺序N数据取样分配到图4所示四个相位的各个中，以完成射束形成；图6是以方框图形式图示了依据本发明原理构成的和用于图4所示数字射束形成器的数据取样的对齐、内插和抽选的FIR滤波器的细节；图7是以功能性方框图形式图示了按照本发明另一方面构成的数字射束形成器，它由局部射束形成器和来自每个局部射束形成器的顺序信号取样求和组成。
现代医学超声波系统使用具有多个变换器(transducer)单元的探头(probes)，因此其射束形成器具有多个信号处理信道。信道数可以是64、128，甚至可高到256。通常，将所有射束信号处理信道在单一电路板上实现是不实际的。因此，接收射束形成器通常被分配到几个组。每组为包括一些接收信道(比如8或16个信道)的部分射束形成器。来自目标的回波信号由探测头的变换单元接收。每个单元连接到不同的接收信道。在每个接收信道中来自变换单元的信号被放大然后以统一的速率f0数字化。
具有射束形成器的电子扫描超声波诊断装置包括一系列数据求和通道，如图1所示。超声波探头由变换器单元T1到TM的阵列组成。为了简化描述，假设上述的M＝4，但它也可更大些。众所周知，四个脉冲发生器10至13借助于触发信号产生常规的驱动脉冲，以使单元T1到T4发射超声波信号到受测试的机体组织。从受测试的机体组织中反射回来的超声波回波信号由相同的变换器T1到T4接收。在并行接收信道2至5中，从响应回波的每个单元提取的信号分别由放大器14至17中的一个放大，然后分别由ADC 20至23中的一个以统一速率进行数字化。从并行接收信道接收的数字数据被分别存贮在存贮器24至27中。从自存贮器24至27读出的数据由包括加法器30至33的顺序求和通道顺序地加到来自前面的并行接收信道的数据上。该加法器输出端的累计在发送到下一信道之前被临时存贮在锁存器34和37中。为了考虑并补偿由加法器30-33对数据顺序求和引起的信号处理时间延迟，通过对存贮器24和27的读出或写入来产生时间延迟。该顺序求和简化了信号处理数据通道。在最后一个加法器33的输出端产生的成形射束信号由检测器6检测。为了在显示器9上显示数据，如熟知的，必须用数字扫描转换器(DSC)7将数字数据信号转换为视频信号。系统所有的控制都由控制器8产生的控制信号来执行。
如图2所示，给每个并行接收信道组提供内设测试装置。在数据求和通道开始处连接一个数据发射器44，而在数据求和通道的结束处连接一个数据接收器45。控制器8为数据发射器44设置一个数字测试数据的预定模式，然后它被数据求和通道处理并由数据接收器45接收。控制器8然后分析接收的数据，以看它在数据求和后是否与期望的数据重合。在射束形成模式中，由数据发射器44产生零，以使来自存贮器24-27的数据序列求和不受干扰。
为取得较小的动态聚集延迟量化误差，按照本发明的一方面，提供了一个新的射束器内插装置。在常规的射束形成内插中，如上所述，如果数据速率增加倍数N，那么加法器的处理速度和时钟频率也将增加相同倍数。为了避免使用高频时钟和高速加法器，新的射束形成内插装置使用了一个多相位存贮读出方案，1)它减少了量化误差，2)它允许在射束形成器处理的整个过程中使用相同的时钟频率f0。用该装置接收信道组可用单个内插抽选滤波器来组合，因此用每个接收的信道来形成局部束流。
具有多个相位存贮器读出装置的新的射束形成器被示于图3中。写入到存贮器24至27的数据的时钟频率与取样速率是一样的，即f0。读出时钟也是f0，但并不是统一的。如需要附加延时时，在其些时钟处要停止读出。这给出了延时的调整1/f0，此处称作为粗略延时单位。为进一步减少延时的量化误差，读出的数据被分为N个并行的求和通道P1和P2(图3中N＝2)，以精确地调整延时为粗略延时单元的(n-1)/N，n＝1、…、N。每个并行求和通道代表读出数据的不同相位。因此，通过移动读出的数据到下一相位，延迟调整将为1/(Nf0)。这儿称作为精确延迟单元。通过使用该多相位读出，可用精确延迟单元来调整动态的接收聚集。从所给信道的每个数据取样仅指向相位P1和P2中的一个。可是，在将数据指引到选择的并行求和通道之前，必须将它加到从邻近信道来的数据取样上。选择器70至77、50至53、加法器30至33以及锁存器60至67对提供到并行求和通道的数据取样执行指引和序列求和。例如，如果从存贮器25来的数据被指引到相位P1，则相位P1从锁存器60来的数据通过选择器51被加到加法器31。与此同时，选择器75将来自相位P2、从锁存器64输出的数据加到锁存器65。下一步，选择器71选择来自加法器31的数据并将该数据指引到锁存器61。控制器80-83决定来自存贮器25至27的数据应被指引到N相位中的哪一个，并因此控制互相关联的选择器和锁存器。内插抽选滤波器90组合该多相位数据，然后以系统时钟速率f0将该组合的数据输出到超声系统的保持器。
图4是一个优选实施例，其中射束形成器具有四个相位数据(P1-P4)，因此有用于回波数据的四个并行求和通道和动态延时控制器80。该动态延时控制器80通过存贮器读出控制信号R和选择器控制信号S1-S4输出每个信道在每个时钟所需要的相位信息。例如，在给定的时间，所给接收信道的存贮器读出相位假设为相位P2，则从预先信道来的P2求和通道上的数据将直接通过选择器50并通过加法器30加到来自接收信道i(当它从FIf0存贮器28中读出时)的新数据上。来自加法器30的和然后将直通选择器171到下一个并行接收信道(i+1)。剩余的并行并求和通道(P1、P3和P4)通过选择器170、172和173和锁存器160、162和163，这等于将在这些其它相位中的第i个信道回波数据调整为零。因此，延时控制器80控制每个信道存贮器的每个数据取样读出的相位。包括用于对射束形成器中所有信道存贮聚集延迟数据分类的查寻表86、交叉点开关87和移位寄存器88(一个接收信道一个移位寄存器)的延迟数据存贮器85给每个信道输出1比特的数据流。来自延迟数据存贮器85的“1”，叫做相移脉冲，它表示需要一个附加的精确延时单元，并将导致相移。一个5比特的移位寄存器89(每个接收并行信道一个寄存器)产生相位信息选择器控制信号S1-S4，存贮器读出禁止信号R通过或门91和由f0定时的与门92产生。在5比特寄存器89中某一时刻只有一个比特被设置到“1”，因此指明了来自第i个信道的数据被指引到四个相位中的哪一个。只要当移位寄存器接收到这样一个相移脉冲，该“1”右移，因此将选择的相位从P1改为P2，或从相位P2改为P3、或从相位P3改为P4。在移位寄存器的输出端P4与其移位输入端之间还连接所示的或门93和与门94。因此，如果没有来自延迟数据存贮器85的相移，选择控制信号(S1-S4)将保持不变。移位寄存器中的状态0是临时状态。当选择相位P4时，“1”的增值使移位寄存器将临时地从状态4移到状态0。下一个时钟将改变输入的状态以将移位寄存器89从状态0移到状态1。在下一个相移脉冲“1”到来之前，移位寄存器89将保持在状态1。在状态为0的时钟周期中，不从存贮器28中读出数据，因此从存贮器28来的数据的延迟的长度将增值1。因此，通过该机构，四个精确延迟单元被变为一个粗调延迟单元。
在图4中四个并行求和通道中由此而来的求和数据被并行地提供到内插抽选滤波器90的输入。滤波器90完成输入数据的对齐、内插和抽选功能。由于并行输入的多相位特性，滤波器90的有效输入数据速率为输出或任意并行求和通道输入数据的数据速率的四倍。
为了举例，图5图示了在三个顺序时间期间t1、t2和t3，将三个邻近接收信道(1-3)的三个顺序数据取样分配到图4所示四个相位P1-P4的各个中。在图5中实际的数据取样由X表示(以1/f0速率出现)，用于完成零调整的零值取样由0表示(以1/4f0速率等份地分散出现在实际数据取样中)，水平方向代表时间。对于三个图示的并行接收信道，为达到射束成形器动态聚集而在每个时期中需要的延时由垂直升起的曲线所示，如众所周知的。从该定时图示中可明显看出在信道1的t1时期只有一个实际取样(信道1中的第二取样)最接近时间延迟曲线，即紧跟在P4相位后面的那个，因此P4求和通道是最可能接收该取样的。对于所有其它相位(P1至P3)，在数据通道中都加上零(利用图4的选择器和锁存电路)。在t1-t2的时期中，来自所有四个并行求和通道的数据从信道1直通到信道2(由图4中选择器和锁存电路)。在时刻t2，从接收信道2的存贮器中读出实际的数据取样并将它指引到并行的求和通道代表相位P1，因此实际的取样最接近需要的时延曲线。在此时(t2)，信道1没有最接近任意时延曲线的实际取样。注意实际取样(第三个取样)事实上较接近t3时期的相位P1。因此，在信道1的t2时期中的所有四个相位都被调零。该“没有数据提供”对应着上述的移位寄存器89的状态“0”。然后，在时间t2和t3之间，取样数据从接收信道2直通到接收信道3，并从接收信道1到接收信道2。在时刻t3，从信道1的存贮器中读出的第三个取样被放置到并行求和通道代表相位P1中(如前所述)，从信道2的存贮器读出的第二个取样被放置到并行求和通道代表相位P1中，而从信道3的存贮器读出的第二个取样被放置到并行求和通道代表相位P4中。
在本发明的优选实施例中，较方便的是使用有限脉冲响应(FIR)滤波器作为内插抽选滤波器90，因为它的瞬时响应时间短并有固有的线性相位。图6所示的FIR滤波器包括(对于四个相位系统)一个8端低通滤波器并有效地使用对称的脉冲加权系数(a1、a2、a3、a4；a4、a3、a2、a1)以节省需要的乘法器201、202、203和204的数量。来自求和通道代表相位P1、P2、P3和P4的“当前”相位数据被分别存贮在锁存器205、206、207和208中。以形成“旧”相位数据。然后，该“旧”数据通过加法器213、212、211和210被加到到达求和通道代表相位P4、P3、P2和P1的“当前”数据上，最后通过在求和器214中组合乘法器201、202、203和204的输出来产生射束形成器的输出取样。
如上所述，Pridham和Mucci建议内插和抽选滤波器可在射束形成前或后放置。在射束形成之前实施该滤波器需要每个信道具有自己的内插抽选滤波。而在射束形成之后实施则解决了该问题，但它需要射束在非常高的取样频率下完成。按照本发明的原理，该滤波器是在射束形成中实施的，而不是在射束形成之前或之后。该方法替代了该滤波器，其中它对作为整体的射束形成器结构的成本是最有效的。在局部形成几个该并行接收信道的组之后，进行滤波和减少数据速率。例如，并行接收信道可被组合到两组、四组、八组或更多。该滤波器本身可被放置在用于局部形成分组信道的电路板或集成电路(IC)上。该技术减少了分组信道、电路板和IC之间所需要的连接和/或数据速率。那么，以该系统的取样速率并只用一个数据通道就可进行分组信道(即局部形成的射束)的最后相加。
图7是该接收射束形成器的整体图，它更清楚地图示了本发明局部射束形成体系。在每个信道中，从目标来的回波信号由探头的变换器单元接收。每个变换器单元都连接到常规设计的脉冲接收器102。由每个变换器单元产生的信号由ADC 103以统一速率f0例如36MHz进行数字化。邻近的并行接收信道组(比如8)被组合，以形成一个局部射束形成器113。与现有技术方法相反，本发明给每个局部射束形成器113提供一个内插抽选滤波器。尽管对整个射束形成器系统可以只使用一个内插抽选滤波器，该图示的方案是每个接收信道一个内插抽选滤波器，这减少了局部射束形成后的数据速率，达到取样速率f0。即在射束形成之前和之后都使用了信号处理速率f0，但在射束形成中，如图4有效速率为四倍f0。从硬件的观点看，这是一个非常好的实施例，因为高效信号速率保证了单个电路板甚至单个集成电路，因此减少了系统的连接和复杂度。来自每个局部射束形成器113的输出信号然后顺序地被加法器114(以f0操作)相加以形成最后的射束。为了考虑由于顺序加法器114产生的数据延迟，在存贮器24-27输出端建立的延迟值具有一个附加的延迟，以进行补偿。从最后一个加法器114来的射束信号然后被送到检测器107。一个D.S.C.108，将该信号进行数字扫描转换为视频信号以在显示器109上重现。
已经显示并描述了一个新颖的射束形成方法和装置，它满足了所有目的和想到的优点。在考虑了揭示优选实施例的该说明书和附图之后，普通技术人员对本发明作出的许多改变、变形、变化和其它使用和应用将变得更明显。例如，可以使用多于四个或少于四个的数据求和通道，延时控制器80也可用不同技术来完成。另外，每个数据信号取样可从两个或多个变换器单元中产生，而不是从一个单元中产生。所有的这些改变、变形、变化和其它使用和应用都不脱离本发明的精神和范围，本发明所要求复盖的范围由后面的权利要求来限定。
权利要求
1.一种射束形成器，包括多个并行接收信道装置，用于检测波形并与其相应的分别产生多个由数字取样组成的数字取样信号，并具有给定的取样速率f0；多个局部射束形成装置，每个所说局部射束形成装置一起组成所说多个并行接收信道的子组的数字取样信号，并以一定速率处理所说数字取样信号，该速率实际是所说给定速率f0的N倍，以产生局部射束形成取样信号；多个滤波器装置，每个所说滤波器装置对所说局部射束形成装置相对应的局部射束形成取样信号进行滤波，以便以所说给定速率f0产生局部的射束形成器信号；以及一个连续的数据相加通道，用于将由每个所说滤波器装置提供的所说给定速率的该局部的射束形成器信号相加在一起，以形成射束形成器信号。
2.按照权利要求1的射束形成器，其中所说局部射束形成装置包括组合装置，用于组合来自并行接收信道的所说子组的数字取样，它们之间的时延是合适的，以完成射束的操纵和/或动态聚集以产生所说局部射束形成器取样信号。
3.按照权利要求2的射束形成器，其中所说局部射束形成装置包括用于将零值数字取样加到所说数字取样信号，以提供新的数字取样信号，以将所说数字取样信号的取样速率增加到所说给定速率f0的N倍。
4.按照权利要求3的射束形成器，其中所说滤波器包括一个数字内插/抽选滤波器。
5.按照权利要求4的射束形成器，其中所说滤波器包括一个具有对称脉冲响应加权系数的有限脉冲响应数字滤波器。
6.按照权利要求1的射束形成器，其中每个局部射束形成装置包括多个并行求和通道，每个并行求和通道包括多个数字数据加法器的连续连接并具有一输出；延迟确定装置，用于对每个数字信号的每个数字取样确定所说数字取样被加到哪个所说并行求和通道，所说确定基于在所说并行接收信道的邻近信道数字取样之间获得的时延；选择性相加装置，响应于所说延迟确定装置，以导致所说多个接收信道的每个信道中每个数字取样被控制地加到所说为它确定的一并行求和通道中，以在所说并行求和通道中形成相加的数字数据取样，所说滤波器装置响应于所说相加的数字数据取样。
7.按照权利要求6的射束形成器，其中所说延迟确定装置包括计算装置，用于计算每个接收信道的数字取样之间所需要的时延，因此，当它们与其它接收信道的数字取样组合时，代表从所说机体单个点来的反射波输出信号在所说并行求和通道中被相应地加在一起，以形成所说射束形成器信号。
8.按照权利要求7的射束形成器，其中所说选择性相加装置包括单个加法器，用于每个所说并行接收信道，该加法器通过多路复用装置和锁存装置连接到每个所说并行求和通道；以及所说选择性相加装置控制所说多路复用装置和所说锁存装置，以导致从所说一个并行求和通道中的给定的加法器中恢复数字数据取样，然后将所说数字取样加到所说恢复的数字数据取样上，以形成一个已相加的数字数据取样，然后将所说相加的数字数据取样加到所说并行求和通道中跟随所说给定加法器的位置处。
9.按照权利要求8的射束形成器，其中所说计算装置确定所说时延，以获得适当的聚焦和/或射束操纵延迟，当所说数字取样从所说并行接收信道加到所说并行求和通道中时。
10.按照权利要求6的射束形成器，其中所说并行接收信道每个都包括一个响应于其信道中数字取样的数字存贮装置，该存贮装置的数字取样的写入或读出的一个或两个被控制，以在所说并行接收信道的数字取样信号中建立粗略时延。
11.按照权利要求10的射束形成器，其中所说延迟确定装置在所说并行接收信道中按照每个所说数字取样被加到所说多个并行求和通道中的哪个来确定精确的时延，所说精确时延被量化成所说粗略时延单元的1/N的时间单元，其中N等于并行求和通道数。
12.按照权利要求10的射束形成器，其中所说并行求和通道包括多个加法器的顺序连接并导致相加的数字取样增加延迟，当它们由此处理时，所说的数字存贮装置被控制以在所说并行接收信道的数字取样信号中建立时延，它补偿所说增大的时延。
13.按照权利要求5的射束形成器，还包括处理控制装置，用于提供控制信号，它控制所说延迟确定装置和所说选择性相加装置，因此在所说并行求和通道中控制所说相加数字数据取样的相加；以及数据发射装置，响应于所说处理控制装置，用于提供预定的数字取样，按照由所说选择性相加装置的控制，它被加到所说并行求和通道中所选择的一个上，以在所说并行求和通道中产生相加的数字数据取样；所说处理控制装置响应于所说并行求和通道中的所说相加的数字数据取样，以分析所说相加的数字数据取样并将它们与期望在所说并行求和通道中按照由所说数据发射装置提供到所说并行求和通道所说预定数字取样产生的相加的数字数据取样进行比较，因此形成所说射束形成器的机内测试装置。
14.按照权利要求13的射束形成器，其中所说机内测试装置被控制，以分别测试每个所说局部射束形成装置。
15.按照权利要求1的射束形成器，其中用于每个所说并行接收信道的信号处理通道、局部射束形成装置和用于产生单个局部射束形成信号的滤波装置都被形成在单个电路板上。
16.按照权利要求1的射束形成器，其中用于每个所说并行接收信道的信号处理通道、局部射束形成装置和用于产生单个局部射束形成信号的滤波装置都被形成在单个集成电路中。
全文摘要
按照本发明的原理，发明人取得的优点基于如下事实，即在一个数字射束形成器中的数字硬件操作速度可以通过给数据信号提供多相位而降低，然后在N并行求和通道中处理该多相位数据。一个内插抽选滤波器接收从N并行求和通道来的多相位数据，并在其输出端提供具有减少数据速率(1/N)的信号。按照本发明的技术，用于形成所需射束形成延迟的专用数字电路的操作速度与常规反射束形成内插方案相比没有增加；因此有效数据率增加了N倍，按照本发明的原理，该内插抽选滤波器在射束形成器的最佳的位置实施，即将它加在接收信道组的局部射束形成之后但在最终射束形成之前的射束形成器处理过程中，该方法允许最终的射束形成简化并以相当低的数据速率进行，并允许高速率信号处理被限定到最好是单一类型集成电路线路中，它们被经常用于射束形成器中。
文档编号G01S7/523GK1119894SQ94191606
公开日1996年4月3日 申请日期1994年3月16日 优先权日1993年3月26日
发明者金晋, 姚林新, 佐兰·班杰宁, 福喜多博, 荻原尚, 川渊正已 申请人:西门子医疗系统公司, 松下电器产业株式会社