DE10114402A1 - Ultraschallempfangs-Strahlenbildungsgerät unter Verwendung von mehrstufigen Empfangsverzögerungsvorrrichtungen - Google Patents

Abstract

Durch die Verwendung einer neuen Struktur eines Strahlenbildners zur Erzeugung von Daten für Mehrfach-Empfangsabtastzeilen nach dem Zeitmultiplexverfahren wird die Größe des Laufzeitspeichers reduziert. Ein Ultraschallempfangs-Strahlenbildungsgerät zur Verarbeitung von Signalen, die von einer Meßwertwandleranordnung empfangen wurden, umfaßt folgendes: eine Mehrzahl von Strahlenbildungsvorrichtungen zur Anwendung von Verzögerungen auf Datenmuster von M Kanälen. Jede der Strahlenbildungsvorrichtungen weist folgendes auf: eine zuvor festgelegte Anzahl von Verzögerungselementen pro Kanal, die den Datenmustern von M Kanälen erste Verzögerungen bereitstellen, um pro Kanal und pro Empfangsstrahl verzögerte Daten zu bieten, erste Additionsvorrichtungen zum Addieren der verzögerten Daten von nicht weniger als 2 Kanälen, die von den Verzögerungselementen pro Kanal bereitgestellt wurden, und Mehrkanal-Verzögerungselemente, die den Ausgaben der ersten Additionsvorrichtungen zweite Verzögerungen bereitstellen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ultraschall-Ab­ bildungsgerät unter Verwendung eines digitalen Strah­ lenfokussierungsschemas. Genauer ausgedrückt betrifft die vorliegende Erfindung ein Empfangs-Strahlenbil­ dungsgerät zur Verarbeitung einer Mehrzahl von Abtast­ zeilen oder -strahlen. Sie umfaßt mehrstufig struktu­ rierte Verzögerungselemente.

Wie auf diesem Fachgebiet bekannt ist, umfaßt ein Ul­ traschall-Abbildungssystem unter Verwendung einer Meß­ wertwandleranordnung eine phasengesteuerte, konvexe oder lineare Anordnung von Mehrfachmeßwertwandlern.

Ein solches System umfaßt Mehrfachkanäle, wobei jeder Kanal einen Sender und einen mit einem entsprechenden Meßwertwandler verbundenen Empfänger aufweist. Der Sender richtet Ultraschallimpulse beispielsweise auf einen Gegenstand in einem menschlichen Körper. Zur Fo­ kussierung der gesendeten Ultraschallenergie auf einen bestimmten Punkt des Gegenstandes werden aufeinander folgende Zeitverzögerungen auf die Impulse angewandt. Der Verzögerungsbetrag für jeden Impuls wird so fest­ gelegt, daß die gesendeten Impulse einen Zielpunkt gleichzeitig erreichen. Diese Impulse gehen durch ver­ schiedene Materialien/Medien hindurch, bevor sie auf dem Gegenstand fokussiert werden, und die reflektier­ ten Impulse gehen erneut durch die Materialien hin­ durch und zurück zu der Anordnung.

Die von dem Gegenstand reflektierte Ultraschallenergie erreicht jedes der Elemente der Anordnung zu einem un­ terschiedlichen Zeitpunkt, weil sich die Entfernungen von dem Gegenständen zu den Elementen der Anordnung voneinander unterscheiden. Bei einem Empfangs-Strah­ lenbildner werden die Empfangssignale von den Elemen­ ten der Anordnung verstärkt, auf jedes der verstärkten Signale eine Zeitverzögerung angewandt und die verzö­ gerten Signale summiert. Der Verzögerungsbetrag für jedes Verzögerungselement wird so festgelegt, daß die Signale an einem Punkt in einem Empfangs-Abtaststrahl oder -zeile fokussiert werden. Der Verzögerungsbetrag für jedes Element wird dauernd verändert, so daß sich der Fokussierungspunkt in einer radialen Richtung be­ wegt.

Zur Bildung einer Ultraschallabbildung sollte ein ge­ wünschter Bereich in einem Körper mittels gesendeten Impulsen abgetastet werden, wobei ein empfangenes Si­ gnal/empfangene Dateneinheit verarbeitet werden/wird, um die Abbildung des gewünschten Bereiches bereitzu­ stellen. Zur Bereitstellung einer Abbildung hoher Qua­ lität ist die Erhöhung der Bildwiederholfrequenz von grundlegender Bedeutung. Die Bildwiederholfrequenz wird durch die Anzahl der verwendeten Abtastzeilen, die Frequenz von Ultraschallimpulsen und die Tiefe ei­ nes Bereiches festgelegt, dessen Abbildung gebildet werden soll. Zur Erhöhung der Bildwiederholfrequenz wurde eine Mehrfachstrahl-Fokussierungstechnik da ver­ wendet, wo nach dem Senden von Ultraschallimpulsen eher Mehrfachabtastzeilen oder -strahlen gebildet wur­ den, als eine Abtastzeile.

Bei einem Mehrfachstrahlenbildungsgerät sollte auf je­ den Strahl und pro Kanal ein unterschiedlicher Verzö­ gerungsbetrag angewandt werden, wodurch die Komplexi­ tät eines Systems erhöht wird. Insbesondere die Kapa­ zität einer als Verzögerungselement verwendeten Spei­ chervorrichtung wird erhöht. Bei einem herkömmlichen Strahlenbildner verhält sich die Kapazität einer benö­ tigten Speichervorrichtung proportional zur Anzahl der Kanäle, dem Maximalverzögerungsbetrag und der Anzahl der nach einem Sendevorgang gebildeten Strahlen. Bei­ spielsweise ist für ein System mit 64 Kanälen, Vier­ fachstrahlen, einer Maximalverzögerung von 1000 Sy­ stemuhrzyklen und einer Datenlänge von 10 Bit ein Speicherplatz von 64 × 4 × 1000 × 10 Bits notwendig.

Daher besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung dar­ in, eine neue Struktur eines Strahlenbildners zu bie­ ten, wodurch die Größe des Laufzeitspeichers verrin­ gert werden kann.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Strahlenbildner zu bieten, der Daten für Mehrfach-Empfangsabtastzeilen nach dem Zeitmultiplex­ verfahren erzeugen kann.

In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Ultraschallempfangs-Strahlenbil­ dungsgerät zur Verarbeitung von Signalen vorgesehen, die von einer Meßwertwandleranordnung empfangen wur­ den, das folgendes aufweist: eine Mehrzahl von Strah­ lenbildungsvorrichtungen, wobei jede Vorrichtung Ver­ zögerungen auf Datenmuster von M Kanälen anwendet, die von M Meßwertwandlern zur Bildung von N Empfangsstrah­ len bereitgestellt wurden, und die verzögerten Daten­ muster von M Kanälen addiert, um N Zwischenausgaben zu bieten, wobei N und M positive ganze Zahlen sind, die niedriger sind als die Anzahl der Meßwertwandler der Anordnung; Additionsvorrichtungen zur Summierung der Zwischenausgaben von der Mehrzahl von Strahlenbil­ dungsvorrichtungen zur Bereitstellung von die N Emp­ fangsstrahlen darstellenden Daten, wobei jede der Strahlenbildungsvorrichtungen folgendes umfaßt: eine zuvor festgelegte Anzahl von Verzögerungselementen pro Kanal, die den Datenmustern von M Kanälen erste Verzö­ gerungen bereitstellen, um pro Kanal und pro Empfangs­ strahl verzögerte Daten zu bieten, erste Additionsvor­ richtungen zum Addieren der verzögerten Daten von nicht weniger als 2 Kanälen, die von den Verzögerungs­ elementen pro Kanal bereitgestellt wurden, und Mehrka­ nal-Verzögerungselemente, die den Ausgaben der ersten Additionsvorrichtungen zweite Verzögerungen bereit­ stellen.

Die oben aufgeführten, sowie andere Gegenstände und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführun­ gen offensichtlich; die in Kombination mit den dazuge­ hörigen Zeichnungen gegeben wird, wobei:

Fig. 1 ein Blockdiagramm des Strahlenbildungsgerätes der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 2 den Betrieb des E_FIFOs veranschaulicht;

Fig. 3 ein detailliertes Diagramm des in Fig. 1 dar­ gestellten Filter- und Multiplexblockes dar­ stellt; und

Fig. 4 die Funktion des Dezimierungsfilters erklärt.

Fig. 1 zeigt ein digitales Vierkanal-Strahlenbildungs­ gerät, das gleichzeitig von vier Elementen einer An­ ordnung von Ultraschallmeßwertwandlern empfangene Da­ tenmuster in Übereinstimmung mit einer Ausführung der vorliegenden Erfindung verarbeiten kann. Das in Fig. 1 gezeigte Strahlenbildungsgerät wendet Grobzeitverzöge­ rungen in vier unterschiedlichen Stufen auf jeden Ka­ nal von Datenmustern an, filtert und behandelt jeden Kanal nach dem Zeitmultiplexverfahren in bezug auf zeitverzögerte Daten, multipliziert jeden Kanal in be­ zug auf gefilterte, nach dem Zeitmultiplexverfahren behandelte Daten mittels eines von einer zuvor festge­ legten Apodisationskurve abgeleiteten Apodisationsfak­ tors und summiert die so erhaltenen Daten zur Bereit­ stellung von Zwischenausgaben. Die Zwischenausgaben von dem Mehrfach-Strahlenbildungsgerät werden sum­ miert, um nach dem Zeitmultiplexverfahren behandelte Endausgaben bereitzustellen, die bis zu 4 fokussierte Strahlen darstellen, wobei jedes Zeitintervall der nach dem Zeitmultiplexverfahren behandelten Ausgabeda­ ten zu einem bestimmten Empfangsstrahl in Beziehung steht. Bei einer Ultraschall-Abbildungsvorrichtung, bei der Daten von 64 Kanälen in einem Strahlenbil­ dungsvorgang kombiniert sind, um einen Empfangs- Abtaststrahl oder -zeile zu bieten, werden 16 der in Fig. 1 dargestellten Strahlenbildungsgeräte benötigt.

Obwohl das Strahlenbildungsgerät gleichzeitig Zwi­ schenausgaben zur Bildung von bis zu 4 Empfangsstrah­ len bieten kann, kann die Anzahl von gleichzeitig ge­ bildeten Strahlen beispielsweise in Abhängigkeit von der Mittelfrequenz des Ultraschallsignals variieren.

Die durch das Strahlenbildungsgerät eingeleitete Zeit­ verzögerung umfaßt eine Grobverzögerung und eine Fein­ verzögerung. Die Grobverzögerung, bei der es sich um eine Verzögerung im Betrag eines ganzzahligen Vielfa­ chen eines Systemuhrzyklus handelt, wird in vier un­ terschiedlichen Stufen mittels in Fig. 1 dargestellter First-In-, First-out-(FIFO)Registern, E_FIFOs, G_FIFOs, M_FIFOs und L_FIFOs realisiert. Jedes Regi­ ster oder Verzögerungselement verzögert die Daten durch Steuerung des Zeitpunktes, an dem die eingelese­ nen Daten ausgegeben werden. Die Feinverzögerung, ein Bruchteil eines Systemuhrzyklus, wird für jeden Kanal mittels einer Kombination des in Fig. 1 dargestellten "Endliche Impulsantwort" (FIR/Finite Impulse Response)-Fil­ ters und Multiplexers (MUX) 18a-18d für jeden Ka­ nal eingeleitet.

Die Apodisation wird für jeden Kanal durch einen Mul­ tiplikator 24a-24d und einen Apodisationserzeuger 22 zur Anpassung der Bandbreite von Datenmustern reali­ siert.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 werden Daten von jedem Meßwertwandlerelement (nicht dargestellt) oder jedem Kanal einem A/D-Wandler 10a-10d zugeführt, wo von ih­ nen ein Sampling genommen wird. Die Daten, von denen ein Sampling genommen wurde, werden jeweils einem von Eingabepufferspeichern 12a-12d bereitgestellt. Die Ausgabedaten von jeden Eingabepufferspeicher werden in verschiedenen Stufen verzögert. Das heißt, daß Grob­ verzögerungen aufeinander folgend durch FIFOs 14, 20, 28, 32 eingeleitet werden, und daß eine Feinverzöge­ rung durch einen FIR-Filter und Multiplexer 18 einge­ leitet wird.

Für jeden Kanal sind vier E_FIFOs 14a1-14a4 parallel mit dem Eingabepufferspeicher 12a verbunden. Die Daten eines Kanals, von denen ein Sampling genommen wurde, werden gleichzeitig in alle vier E_FIFOs des Kanals geschrieben. Die 4 E_FIFOs in einem Kanal leiten Ver­ zögerungen ein, die jeweils 4 Empfangsstrahlen ent­ sprechen, und erzeugen jeweils Ausgaben zu verschiede­ nen Zeitpunkten. Die Ausgabedaten von den vier E_FIFOs werden mittels eines Multiplexers (in Fig. 3 darge­ stellt) nach dem Zeitmultiplexverfahren behandelt und mittels einem "Endliche Impulsantwort" (FIR/Finite Im­ pulse Response)-Filter gefiltert, so daß Feinverzöge­ rungen in die Daten eingeleitet werden, von denen ein Sampling genommen wurde. Das Zeitmultiplexverfahren und das Filtern wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 und 4 detaillierter erläutert.

Die gefilterten und nach dem Zeitmultiplexverfahren behandelten Daten eines jeden Kanals werden in einen G_FIFO 20a-20d geschrieben, der die zweite Stufe der Grobverzögerung einleitet. Bei jedem Kanal wird die Datenausgabe vom G_FIFO der Apodisation unterzogen, die von einem Multiplikator 24a-24d und einem Apodisa­ tionserzeuger 22 ausgeführt wird. Die Multiplikatoren 24a-24d multiplizieren die gefilterten, nach dem Zeit­ multiplexverfahren behandelten Datenausgaben von den G_FIFOs mittels eines von einer zuvor festgelegten Apodisationskurve am Apodisationserzeuger 22 abgelei­ teten Apodisationsfaktors. Die Apodisationskurve kann in einem Speicher (nicht dargestellt) gespeichert, und den Apodisationserzeugern 22 bereitgestellt werden.

Apodisierte Daten von jedem Paar benachbarter Kanäle werden jeweils durch Additionsvorrichtungen 26a, 26b jeweils addiert, und die daraus resultierenden sum­ mierten Daten in die entsprechenden M_FIFOs 28a, 28b geschrieben, die die dritte Stufe der Grobverzögerung einleiten. Die Datenausgaben von den M_FIFOs 28a, 28b werden durch die Additionsvorrichtung 30 addiert, und die Summe in L_FIFO 32 geschrieben, wodurch die vierte Stufe der Grobverzögerung eingeleitet wird.

Der Grund für die Realisierung der Grobverzögerung in vier Stufen lautet wie folgt. Der Unterschied bei den auf Datenmuster aus Mehrfachkanälen angewandten Verzö­ gerungen zur Bildung von Mehrfachstrahlen ist abhängig von der Entfernung zwischen den Kanälen und/oder Strahlen. Anders ausgedrückt ist der Unterschied bei den Verzögerungen zwischen zwei benachbarten Kanälen kleiner als derjenige zwischen zwei nicht benachbarten Kanälen. Die Grobverzögerungselemente der ersten Stufe (E_FIFOs) decken dementsprechend die maximale Verzöge­ rungsdifferenz zwischen nicht weniger als vier Strah­ len für einen bestimmten Kanal ab. Die Grobverzöge­ rungselemente der zweiten Stufe (G_FIFOs) decken die maximale Verzögerungsdifferenz zwischen zwei benach­ barten Kanälen ab, die nicht von den Elementen der er­ sten Stufe abgedeckt werden. Die Grobverzögerungsele­ mente der dritten Stufe (M_FIFOs) decken die Verzöge­ rungsdifferenzen zwischen vier benachbarten Kanälen ab, die nicht von den Elementen der ersten und zweiten Stufe abgedeckt werden. Das Grobverzögerungselement der vierten Stufe deckt Verzögerungsdifferenzen zu Ka­ nälen ab, die in anderen Strahlenbildungsgeräten bear­ beitet werden.

Wenn die verzögerten Muster von zwei Kanälen summiert werden, bevor sie die M_FIFOs der dritten Verzöge­ rungsstufe durchlaufen haben, sind in der dritten Stu­ fe nur zwei M_FIFO-Verzögerungskomponenten notwendig. Auf ähnliche Art und Weise wird, da verzögerte Muster von vier Kanälen in der Additionsvorrichtung 30 hinzu­ addiert werden, bevor sie die Verzögerung der vierten Stufe durchlaufen, in der vierten Stufe nur ein L_FIFO verwendet. Daher wird durch die Verteilung der Verzö­ gerungskomponenten und der Additionsvorrichtungen auf eine hierarchische Art und Weise, wie in Fig. 1 darge­ stellt, der Betrag an erforderlichem Speicherplatz zur Einleitung von Fokussierungsverzögerungen verringert.

Bei einer Ausführung der vorliegenden Erfindung betra­ gen die von den E_FIFO-, G_FIFO-, M_FIFO- und L_FIFO- Registern angewandten maximalen Zeitverzögerungen je­ weils 64, 256, 256 und 1024 Uhrzyklen. Das heißt, daß die vom L_FIFO gegebene Zeitverzögerung normalerweise viel größer ist als von anderen FIFOs gegebene Verzö­ gerungen, um so viel Speicherplatz wie möglich einzu­ sparen.

Die Summierung wird ebenfalls in drei unterschiedli­ chen Stufen ausgeführt. Die Additionsvorrichtungen 26a und 26b der ersten Stufe summieren die verzögerten Da­ ten, von denen ein Sampling genommen wurde, jeweils von den oberen zwei Kanälen (Kanal 0 und 1) und von den unteren zwei Kanälen (Kanäle 2 und 3). Die Addi­ tionsvorrichtung 30 der zweiten Stufe summiert verzö­ gerte Ausgaben der Additionsvorrichtungen 26a und 26b. Die Additionsvorrichtung 34 der dritten Stufe summiert Zwischenausgaben von Mehrfach-Strahlenbildungsgeräten wie die in Fig. 1 dargestellten, um ein endgültiges Ergebnis zu bieten, das wenigstens vier Empfangsstrah­ len darstellt.

Fig. 2 veranschaulicht den Betrieb des E_FIFOs in Übereinstimmung mit einer Ausführung der vorliegenden Erfindung. In Fig. 2 werden von jeden Kanal bereitge­ stellte Daten mit D_i bezeichnet und nacheinander in jeden E_FIFO geschrieben. Wie in Fig. 2 dargestellt, sind Schreibzeiger (Wr_Ptr/Writer Pointer), die eine Bitposition da kennzeichnen, wo Daten geschrieben wer­ den sollen, bei allen 4 E_FIFOs an derselben Position angeordnet und bewegen sich jedesmal dann zum nächsten Bit, wenn Daten geschrieben werden. Daher werden Daten von vier Kanälen gleichzeitig geschrieben. Der Zeit­ punkt, an dem in jedem E_FIFO gespeicherte D_i ausgele­ sen und Registern im Filter und dem MUX-Block zuge­ führt werden, ist jedoch bei jedem Strahl unterschied­ lich (oder bei jedem E_FIFO). Wie in Fig. 2 darge­ stellt, können Lesezeiger (Rd_Ptr/Read Pointer) auf unterschiedliche Bitpositionen zeigen.

In Fig. 2 werden in den E_FIFO0 geschriebene Daten 5 Uhrzyklen ausgelesen, nachdem sie geschrieben wurden, während in den E_FIFO01 geschriebene Daten 3 Uhrzyklen ausgelesen werden, nachdem sie geschrieben wurden, wo­ durch unterschiedliche Verzögerungsbeträge in zwei Strahlen eingeleitet werden. Der pro Strahl und pro Kanal angewandte Verzögerungsbetrag wird durch den Un­ terschied der Positionierung der Lese- und Schreibzei­ ger gesteuert. Die Positionierung der Zeiger wird in dem in Fig. 1 dargestellten FDCU 16 festgelegt. Es wird insbesondere festgelegt, ob die Lesezeiger pro Uhrzyklus um eine Speicherposition zu bewegen sind oder nicht, und zwar auf der Grundlage einer Verzöge­ rungskurve.

Bei Fig. 3 handelt es sich um ein detailliertes Dia­ gramm des in Fig. 1 dargestellten Filter- und Multi­ plexerblocks 18. Wie in Fig. 3 dargestellt, umfaßt ein Verschieberegisterblock 110 vier Sätze von 16 Tap- Registern. Jeder Satz von Registern speichert 16 auf­ einander folgende Dateneinheiten, die aus einem ent­ sprechenden E_FIFO gelesen werden. Bei einer Ausfüh­ rung der Erfindung umfaßt jede Dateneinheit vom E_FIFO 10 Bits und somit kann jedes Register wenigstens 10 Bits speichern.

Diese 16 aufeinander folgenden Dateneinheiten werden durch einen 16-Tap-Filter gefiltert, der mit Cij be­ zeichnet ist. Die Koeffizienten eines jeden Filters werden aus einem Satz von acht zuvor festgelegten Koeffizienten (Ci0 bis Ci7) unter Verwendung von 8 : 1 Multiplexern 120, 122 und 124 ausgewählt. Bei einer Ausführung der vorliegenden Erfindung können die Fil­ terkoeffizienten Cij an einer separaten Filterkoeffi­ zientenreihe (nicht dargestellt) vorbestimmt, und dem Filter- und Multiplexerblock 18 bereitgestellt werden. Ein Koeffizientenauswahlsignal wird den 8 : 1 Multiple­ xern 120-124 bereitgestellt, um die Multiplexer dahin­ gehend zu steuern, daß sie aus 8 Sätzen von Koeffizi­ enten einen auswählen. Die Festlegung der Koeffizien­ tenauswahlsignale basiert auf einem Feinverzögerungs­ betrag, der auf den Filter- und Multiplexerblock 18 angewandt wird.

Das Filtern von 16 aufeinander folgenden Dateneinhei­ ten erfolgt nach dem Zeitmultiplexverfahren durch die Auswahl eines Satzes von 16 Tap-Registern unter den vier Sätzen im Verschieberegisterblock 110 mit Hilfe der 4 : 1 MUXs. Das Strahlenauswahlsignal wird jedem 4 : 1 Multiplexer zugeführt und stellt dar, welche der vier Strahlen verarbeitet werden. Dann werden die an den 8 : 1 Multiplexern ausgewählten Filterkoeffizienten zu den 16, an den 4 : 1 Multiplexern 112, 114, 116 ausge­ wählten Dateneinheiten multipliziert. Das Filtern wird bei Daten ausgeführt, die vom E_FIFO0, E_FIFO01, E_FIFO02 und E_FIFO03 in dieser Reihenfolge bereitge­ stellt wurden, dann wieder bei Daten, die vom E_FIFO0 usw. bereitgestellt wurden.

Während Daten von den E_FIFOs den 16 Tap-Registern zu­ geführt werden, werden in Fig. 3 dargestellte Ver­ schiebeaktivierungssignale verwendet um festzulegen, ob Daten bei einem bestimmten Uhrzyklus in die Regi­ ster verschoben werden oder nicht. Bei dem Uhrzyklus, bei dem sich der in Fig. 2 dargestellte Lesezeiger be­ wegt, steuert das Verschiebeaktivierungssignal die Re­ gister so, daß Daten durch die Register verschoben werden. Wenn der Lesezeiger bleibt, um den Verzöge­ rungsbetrag anzupassen, wird das Verschiebaktivie­ rungssignal deaktiviert, so daß keine Daten in die Re­ gister verschoben werden. Durch die Synchronisation der Bewegung der Lesezeiger bei den E_FIFOs und der Bewegung von Daten in den Verschieberegistern wird ein doppeltes Schreiben gleicher Daten in die Register 110 vermieden. Wenn dieselbe Dateneinheit zwei Mal in die Register geschrieben wird, ist eine interpolierte Da­ teneinheit möglicherweise nicht genau.

Fig. 4 erklärt die Funktion des in Fig. 3 dargestell­ ten FIR-Filters. Eine Feinverzögerung wird durch die Verwendung von Interpolationsfiltern verwendet. Durch eine passende Auswahl von FIR-Filterkoeffizienten kann eine dem Betrag eines Bruchteils eines Systemuhrzyklus entsprechende Feinverzögerung auf eine verzögerte Mu­ sterdateneinheit angewandt werden. Durch die Anwendung einer Feinverzögerung, die kleiner ist als der System­ uhrzyklus, können Verzögerungsfehler reduziert werden.

Eine in Fig. 4 gezeigte Eingabe-Wellenform stellt von dem E_FIFO dem Registersatz zugeführte Daten dar. Bei den in Fig. 3 gezeigten FIR-Filtern handelt es sich um Interpolationsfilter, die die Mittelpunktwerte der Wellenform zwischen den Musterdaten festlegen. In Fig. 4 ist die Funktion eines 4-Tap-Interpolationsfilters aus Gründen der Einfachheit dargestellt.

Bei der vorliegenden Erfindung werden mehrstufige Ver­ zögerungselemente verwendet und in einigen Fällen wer­ den Elemente gemeinsam von einer Anzahl von Kanälen genutzt, so daß der Betrag an benötigtem Speicherplatz zur Einleitung der Verzögerungselemente reduziert wird. Außerdem werden Mehrfachstrahlen nach dem Zeit­ multiplexverfahren bearbeitet, so daß die Komplexität der Hardware insgesamt verringert wird.

Während die vorliegende Erfindung in bezug auf diese Ausführung beschrieben und veranschaulicht wurde, wird es für Fachleute offensichtlich sein, daß Veränderun­ gen und Abänderungen ohne Abweichung von den Grund­ prinzipien und Lehren der vorliegenden Erfindung mög­ lich sind, die ausschließlich durch den Umfang der hier beigefügten Ansprüche begrenzt ist.

Claims (6)

1. Ultraschallempfangs-Strahlenbildungsgerät zur Ver­ arbeitung von Signalen, die von einer Meßwertwarid­ leranordnung empfangen wurden, das folgendes auf­ weist:
eine Mehrzahl von Strahlenbildungsvorrichtungen, wobei jede Vorrichtung Verzögerungen auf Datenmu­ ster von M Kanälen anwendet, die von M Meßwert­ wandlern zur Bildung von N Empfangsstrahlen be­ reitgestellt wurden, und die verzögerten Datenmu­ ster von M Kanälen addiert, um N Zwischenausgaben zu bieten, wobei N und M positive ganze Zahlen sind, die niedriger sind als die Anzahl der Meß­ wertwandler der Anordnung;
Mittel zur Summierung der Zwischenausgaben von der Mehrzahl von Strahlenbildungsvorrichtungen zur Be­ reitstellung von die N Empfangsstrahlen darstel­ lenden Daten,
wobei jede der Strahlenbildungsvorrichtungen fol­ gendes umfaßt:
Eine zuvor festgelegte Anzahl von Verzögerungsele­ menten pro Kanal, die den Datenmustern von M Kanä­ len erste Verzögerungen bereitstellen, um pro Ka­ nal und pro Empfangsstrahl verzögerte Daten zu bieten,
erste Additionsvorrichtungen (26a, 26b) zum Addie­ ren der verzögerten Daten von nicht weniger als 2 Kanälen, die von den Verzögerungselementen pro Ka­ nal bereitgestellt wurden, und
Mehrkanal-Verzögerungselemente, die den Ausgaben der ersten Additionsvorrichtungen (26a, 26b) zweite Verzögerungen bereitstellen.

2. Ultraschallempfangs-Strahlenbildungsgerät nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
jede der Strahlenbildungsvorrichtungen N Zwischen­ ausgaben für N Empfangsstrahlen im Zeitmultiplex­ verfahren bereitstellt, wobei jede Zwischenausgabe eine Summe verzögerter Datenmuster von M Kanälen darstellt, und
das Summierungsmittel Daten bereitstellt, die die N Empfangsstrahlen nach dem Zeitmultiplexverfahren darstellen.

3. Ultraschallempfangs-Strahlenbildungsgerät nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Verzögerungselemente pro Kanal folgendes um­ fassen:
Grobverzögerungselemente zur Bereitstellung einer Verzögerung von ganzzahligen Vielfachen eines Sy­ stemuhrzyklus; und
Feinverzögerungselemente zur Bereitstellung einer Verzögerung, die kleiner ist als ein Systemuhrzy­ klus.

4. Ultraschallempfangs-Strahlenbildungsgerät nach An­ spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinverzögerungselemente Interpolationsfilter umfassen, und jeder Interpolationsfilter einen Satz von Datenmustern eines Kanals zur Bestimmung von interpolierten Daten zwischen Datenmustern verwendet.

5. Ultraschallempfangs-Strahlenbildungsgerät nach An­ spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Feinverzögerungselement folgendes umfaßt:
M Sätze von Verschieberegistern, wobei jeder Satz L Verschieberegister zum Speichern von L aufeinan­ der folgenden Datenmustern von jedem Kanal umfaßt;
M : 1 Multiplexer (112, 114, 116; 120, 122, 124), der ei­ nes unter den M Sätzen auswählt und die L Datenmu­ ster bereitstellt, die in dem ausgewählten Satz gespeichert sind;
Auswahlmittel zur Auswahl eines Satzes aus einer Anzahl von Sätzen von zuvor festgelegten Filter­ koeffizienten in Abhängigkeit von dem bei dem Feinverzögerungselement angewandten Verzögerungs­ betrag, wobei jeder Satz L Filterkoeffizienten um­ faßt;
Mittel zur Multiplikation der L Datenmuster vom M : 1 Multiplexer (112, 114, 116; 120,122, 124) durch die von dem Auswahlmittel bereitgestellten L Fil­ terkoeffizienten sowie Summierung der L Multipli­ kationsergebnisse.

6. Ultraschallempfangs-Strahlenbildungsgerät nach An­ spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Grobverzögerungselemente N FIFOs (14, 20,28, 32) pro Kanal umfassen, wobei jeder FIFO (14, 20,28, 32) zur Bildung jeden Strahls zu verwendende Datenmu­ ster speichert und die in jedem FIFO (14, 20,28, 32) gespeicherten Daten zu dem von dem Betrag der Grobverzögerung festgelegten Zeitpunkt gelesen werden,
Mittel, um Schreibzeiger in den N FIFOs (14, 20,28, 32) eines jeden Kanals dahingehend zu kontrollie­ ren, ob es sich um dieselben handelt, und
Mittel zur separaten Steuerung der Schreibzeiger in den N FIFOs (14, 20,28, 32) eines jeden Kanals.