JP2775312B2 - Receiving digital beamformer for phased array type ultrasonic equipment. - Google Patents

Receiving digital beamformer for phased array type ultrasonic equipment.

Info

Publication number
JP2775312B2
JP2775312B2 JP1241326A JP24132689A JP2775312B2 JP 2775312 B2 JP2775312 B2 JP 2775312B2 JP 1241326 A JP1241326 A JP 1241326A JP 24132689 A JP24132689 A JP 24132689A JP 2775312 B2 JP2775312 B2 JP 2775312B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
input
delay
digital
shift register
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP1241326A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH03103787A (en
Inventor
康人 竹内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GE Healthcare Japan Corp
Original Assignee
GE Yokogawa Medical System Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GE Yokogawa Medical System Ltd filed Critical GE Yokogawa Medical System Ltd
Priority to JP1241326A priority Critical patent/JP2775312B2/en
Publication of JPH03103787A publication Critical patent/JPH03103787A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2775312B2 publication Critical patent/JP2775312B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は受波信号をRF領域の信号のままディジタル信
号に変換してディジタル的に整相加算を行うフェーズド
アレイ形超音波装置の受波ディジタルビームフォーマに
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial application field) The present invention relates to reception of a phased array type ultrasonic apparatus that converts a received signal into a digital signal as it is in an RF range and digitally performs phasing addition. Related to digital beamformers.

(従来の技術) 超音波パルスを空間に放射すると、音響インピーダン
スの異なる点から反射波が戻ってくる。この送波から反
射波の受波までの時間を測定することによりその反射点
までの距離を知ることができる。多数のエレメントを平
面状に並べ、各エレメントから放射される超音波にそれ
ぞれ異なる時間的遅延を与えて、指向性のあるビームと
して方位性を与えて放射することにより、反射点の方位
を知ることができる。フェーズドアレイ形超音波装置は
受信信号による上記の距離情報と方位情報により画像を
再構成して表示する装置である。
(Prior Art) When an ultrasonic pulse is emitted into space, a reflected wave returns from a point having a different acoustic impedance. By measuring the time from the transmission to the reception of the reflected wave, the distance to the reflection point can be known. Know the direction of the reflection point by arranging a number of elements in a plane and giving different time delays to the ultrasonic waves radiated from each element and giving them directional beams as directional beams. Can be. The phased array type ultrasonic apparatus is an apparatus that reconstructs and displays an image based on the above-described distance information and azimuth information based on a received signal.

このフェーズドアレイ形超音波装置において、例え
ば、医用超音波装置のように極短距離フェーズドアレイ
形の装置で、エレメント個々が受信したエコー信号、又
は、エレメント群をブロック分けして各ブロック毎に予
備的に位相合成されたエコー信号をAD変換し、その後に
行う遅延加算の手続きをすべてディジタル的に行う高周
波ディジタル方式の受波ビームフォーマを有する超音波
装置がある。この受波ビームフォーミングの方式で合成
された指向性の、目的領域から離れた所謂指向特性のス
カート部分に存在する不要なエコー成分を極力少なくす
るように要求すると、RFエコー信号の位相分解能として
22.5゜〜36゜程度が必要となる。この位相分解能を得る
ためには、ディレーラインの時間的遅延の刻みは10ns又
はそれ以下の分解能が要求される。
In this phased array type ultrasonic apparatus, for example, in an ultra-short distance phased array type apparatus such as a medical ultrasonic apparatus, an echo signal received by each element or an element group is divided into blocks and each block is reserved. 2. Description of the Related Art There is an ultrasonic apparatus having a high-frequency digital receiving beamformer that AD-converts an echo signal that has been phase-synthesized and performs digitally all procedures for delay addition performed thereafter. If it is requested to minimize unnecessary echo components existing in the skirt portion of the directivity, which is so-called directional characteristics away from the target area, the directivity synthesized by this receiving beam forming method, the phase resolution of the RF echo signal is reduced.
About 22.5 to 36 mm is required. In order to obtain this phase resolution, the time delay of the delay line is required to have a resolution of 10 ns or less.

(発明が解決しようとする課題) ところで、この分解能をディレー手段として用いられ
るシフトレジスタや波形の一時メモリ用のSRAM系の時間
軸分解能として要求される場合には、殆ど実現性がなく
なってしまう。従って、これに対し従来は、この極微細
制御手段としてのバーニヤコントロールを時間的な遅延
ではなく、受信信号を90゜位相分離して得られた同相成
分iと直交成分qとにそれぞれ重み付けをすることによ
り行っている。この処理はFFT(高速フーリエ変換)に
おけるバタフライ処理と同様な位相回転処理であって、
1回の複素数乗算で行っている。この方式では1波長内
での位相回転を行うことができても、1波長を越える領
域では時間的遅延を別に行う必要がある。
(Problems to be Solved by the Invention) When this resolution is required as the time axis resolution of a shift register used as a delay means or an SRAM system for a temporary memory of a waveform, the feasibility is almost lost. Therefore, conventionally, the vernier control as the ultrafine control means is weighted not for the time delay but for the in-phase component i and the quadrature component q obtained by separating the received signal by 90 °. By doing that. This process is a phase rotation process similar to the butterfly process in FFT (Fast Fourier Transform).
It is performed by one complex number multiplication. In this system, even if phase rotation within one wavelength can be performed, it is necessary to separately perform a time delay in a region exceeding one wavelength.

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的
は、より有効な方式としての遅延加算手段のバーニヤコ
ントロールを有するフェーズドアレイ形超音波装置を実
現することにあり、特にその手段として、コンボルバを
用いたフェーズドアレイ形超音波装置の受波ディジタル
ビームフォーマを実現することにある。
The present invention has been made in view of the above points, its purpose is to realize a phased array type ultrasonic apparatus having a vernier control of delay addition means as a more effective method, particularly as the means, An object of the present invention is to realize a receiving digital beamformer of a phased array type ultrasonic apparatus using a convolver.

(課題を解決するための手段) 前記の課題を解決する本発明は、受波信号をRF領域の
信号のままディジタル信号に変換してディジタル的に整
相加算を行うフェーズドアレイ形超音波装置の受波ディ
ジタルビームフォーマにおいて、受波器エレメント毎又
はエレメントグルーム毎の受波信号をディジタル信号に
変換するAD変換器と、並列に入力される複数ビットの並
列信号を直列信号として収容するシフトレジスタと、係
数列であるカーネルを入力されて格納する係数メモリ
と、前記シフトレジスタに格納されクロック入力毎にシ
フトするデータと前記係数メモリに格納されているデー
タとの乗算を行う前記係数列と等しい数の乗算器と、前
記クロックにより変化する該乗算器の出力を逐次加算し
て出力する加算器とからなるコンボルバと、該コンボル
バの出力データに対し主たる遅延を受け持つディジタル
遅延用シフトレジスタと、遅延処理を受けた全エレメン
トからのデータを加算する加算器とを具備することを特
徴とするものである。
(Means for Solving the Problems) The present invention for solving the above problems is a phased array type ultrasonic apparatus which converts a received signal into a digital signal as it is in an RF region and digitally performs phasing addition. In a receiving digital beamformer, an AD converter that converts a receiving signal of each receiving element or element groom into a digital signal, and a shift register that accommodates a plurality of parallel signals of a plurality of bits input in parallel as a serial signal. A coefficient memory for inputting and storing a kernel which is a coefficient sequence, and a number equal to the coefficient sequence for multiplying the data stored in the shift register and shifted for each clock input with the data stored in the coefficient memory. A convolver comprising: a multiplier that sequentially adds the output of the multiplier that changes according to the clock and outputs the result. A shift register for digital delay charge of main delay to the output data of Nboruba, is characterized in that it comprises an adder for adding the data from all elements that have undergone delay processing.

(作用) 受波器エレメント又はエレメントグループ毎に入力さ
れた信号をAD変換器でディジタル信号に変換し、コンボ
ルバのシフトレジスタに各ビット直列に格納し、係数メ
モリに格納されているカーネルの各係数とを、クロック
毎に乗算器によりビット毎に乗算し、加算器で各乗算器
の出力をクロックに応じて逐次加算することにより整相
加算のバーニヤコントロールを行う。
(Operation) A signal input for each receiver element or element group is converted into a digital signal by an AD converter, and stored in a shift register of a convolver in a bit serial manner, and each coefficient of a kernel stored in a coefficient memory. Are multiplied bit by bit by a multiplier for each clock, and the outputs of the multipliers are sequentially added by an adder according to the clock to perform vernier control of phasing addition.

(実施例) 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例のブロック図である。図に
おいて、1は送波された超音波信号を受信して電気信号
に変換する受波器エレメントで、1チャネルのみを示し
てある。2は受波器エレメントからの電気信号を増幅す
る初段増幅器で、その出力信号は、AD変換器3において
超音波信号の中心周波数f0の4倍の周波数もしくはそれ
よりも高い周波数のクロックによりディジタル信号に変
換される。4はAD変換器3からの12ビットの並列信号入
力を直列に読み込み、クロック入力毎に各ビットの信号
が右に移動するシフトレジスタ4aと、カーネル(係数
列)の係数が格納されている8ビットの係数メモリ4b
と、シフトレジスタ4aと係数メモリ4bとに格納されてい
るデータを並列に取り出して、各ビット毎に乗算を行う
8個の乗算器4cと、各乗算器4cの出力が入力されて加算
し、16ビットの信号を出力する加算器4dとで構成されて
いるコンボルバである。コンボルバ4のカーネルは外部
から係数メモリ4cに設定され、又、必要に応じて修正さ
れて受波ビームの指向方向を変更する。5はコンボルバ
4で位相回転もしくは時間シフトを微調整された信号の
主たる遅延を受け持つディジタル遅延用シフトレジス
タ、6は各受波器エレメント1からの上述の処理を受け
た信号を加算する加算器で、ディジタル遅延用シフトレ
ジスタ5と加算器6とで主ビームフォーマを構成してい
る。
FIG. 1 is a block diagram of one embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a receiver element for receiving a transmitted ultrasonic signal and converting it into an electric signal, and shows only one channel. Digital 2 is a first-stage amplifier for amplifying the electrical signals from the receivers element, its output signal by four times the frequency or clock frequency higher than that of the center frequency f 0 of the ultrasonic signal in the AD converter 3 Converted to a signal. Reference numeral 4 denotes a serial register which reads 12-bit parallel signal inputs from the AD converter 3 and stores a shift register 4a in which a signal of each bit moves to the right for each clock input, and a coefficient of a kernel (coefficient sequence). Bit coefficient memory 4b
And eight multipliers 4c that take out data stored in the shift register 4a and the coefficient memory 4b in parallel and perform multiplication for each bit, and receive and add the outputs of the multipliers 4c, This is a convolver configured with an adder 4d that outputs a 16-bit signal. The kernel of the convolver 4 is externally set in the coefficient memory 4c, and is modified as needed to change the direction of the received beam. Reference numeral 5 denotes a digital delay shift register for providing a main delay of the signal whose phase rotation or time shift has been finely adjusted by the convolver 4, and 6 denotes an adder for adding the above-mentioned processed signals from the respective receiver elements 1. , The digital delay shift register 5 and the adder 6 constitute a main beamformer.

次に上記のように構成された実施例の原理と動作を説
明する。受波器エレメント1で受波された超音波エコー
信号は電気信号に変換され、初段増幅器2で増幅され
る。この出力信号はAD変換器3において4f0もしくはそ
れ以上のクロックによりディジタル信号に変換される。
コンボルバ4においては次のような計算を行う。シフト
レジスタ4aに格納されているAD変換器3の出力信号Sin
と設定された係数列が格納されている係数メモリ4bのデ
ータとの乗算を乗算器4cにより各ビット毎に行う。シフ
トレジスタ4aに格納される入力信号は直列に並べられ
て、AD変換器3に入力されているクロックと同一周波数
のクロックにより図の右側へシフトする。従って、乗算
器4cによる乗算はクロック入力に応じて1ビットずつ右
にシフトされて直列に並べられた入力信号のデータと係
数列の各ビットとの間で行われる。各乗算器4cの出力は
加算器4dにおいて加算されてCout信号として出力され
る。結局コンボルバ4は入力信号とカーネルのコンボリ
ューション積分演算を行い、信号間の相関を求め、位相
回転や時間シフトのバーニヤコントロールを行ってい
る。このコンボルバ4によよる信号処理においては、係
数メモリ4bに格納されるカーネルにどんなものを用いる
かによって信号入力Sinから相関出力Coutまでの処理内
容を自由に変えることができる。従って、カーネルは使
用中は不変にするか、固定にしてもよいが、μPU等を用
いてリアルタイム的に書き替えたり、修正したりするこ
とは可能であり、且つ、有益である。
Next, the principle and operation of the embodiment configured as described above will be described. The ultrasonic echo signal received by the receiver element 1 is converted into an electric signal and amplified by the first-stage amplifier 2. This output signal is converted into 4f 0 or more digital signal by the clock in the AD converter 3.
In the convolver 4, the following calculation is performed. The output signal S in of the AD converter 3 stored in the shift register 4a
Is multiplied for each bit by the multiplier 4c with the data of the coefficient memory 4b in which the set of coefficient sequences is stored. The input signals stored in the shift register 4a are arranged in series, and are shifted to the right in the figure by a clock having the same frequency as the clock input to the AD converter 3. Therefore, the multiplication by the multiplier 4c is performed between the data of the input signal, which is shifted to the right by one bit in response to the clock input and arranged in series, and each bit of the coefficient sequence. The outputs of the multipliers 4c are added in the adder 4d and output as a Cout signal. Eventually, the convolver 4 performs convolution integration of the input signal and the kernel, finds a correlation between the signals, and performs vernier control of phase rotation and time shift. In the signal processing by the convolver 4, the processing content from the signal input Sin to the correlation output Cout can be freely changed depending on what kind of kernel is stored in the coefficient memory 4b. Therefore, the kernel may be fixed or fixed during use, but can be rewritten or modified in real time using a μPU or the like, and is useful.

係数メモリ4bに格納するカーネルにバンドパス型のも
のを用いると入力信号に対する周波数選択をすることが
できる。このバンドパス型のカーネルはDC成分を持って
いないことで特徴付けられており、カーネルの関数形即
ち係数メモリ4bの各タップに現れる係数の相対配分は、
所望の周波数特性をフーリエ逆変換することにより得ら
れる。
When a band-pass type kernel is used for the kernel stored in the coefficient memory 4b, the frequency of the input signal can be selected. This band-pass type kernel is characterized by having no DC component, and the relative distribution of coefficients appearing at each tap of the function form of the kernel, that is, the coefficient memory 4b, is as follows.
A desired frequency characteristic is obtained by performing an inverse Fourier transform.

一方、このような相対配分は、所望の周波数特性から
決められるが、その絶対位置即ちカーネル用の係数メモ
リ4bのフレームの中で、その関数を詰めておく場所を自
由に決めることができ、このことは前記の処理内容に関
する自由度に対して、更にもう1つの自由度となってい
る。つまり、関数を詰めておく場所の決め方によって入
出力間の遅延時間又は位相関係を制御することができ
る。このことは、カーネルの方の時間軸上及び振幅軸上
でのサンプリングの仕方を、例えば8ビット分の振幅分
解能が取れることまで考えに入れると、高々4f0のサン
プリングレートでも非常に細かいバーニヤコントロール
ができる。
On the other hand, such a relative distribution is determined from a desired frequency characteristic, but its absolute position, that is, a place where the function is packed in the frame of the kernel coefficient memory 4b can be freely determined. This is another degree of freedom with respect to the degree of freedom relating to the above-described processing contents. In other words, the delay time or phase relationship between input and output can be controlled by how to decide where to store the functions. This sampling manner on the time axis and amplitude axis towards the kernel, for example, put the idea to the amplitude resolution of 8 bits can be taken, at most very fine vernier control even at a sampling rate of 4f 0 Can be.

ディジタル遅延用シフトレジスタ5はコンボルバ4の
出力信号Coutに時間遅延を与える。加算器6は各受波器
エレメントからの受波信号の処理された信号をすべて加
算し、整相加算された信号を出力する。以後の信号処理
は通常の超音波装置と同様に行われる。
The digital delay shift register 5 gives a time delay to the output signal C out of the convolver 4. The adder 6 adds all the processed signals of the received signals from the respective receiver elements, and outputs a phasing-added signal. Subsequent signal processing is performed in the same manner as a normal ultrasonic device.

ここで、コンボルバ4の機能について考察すると、前
述のコンボルバ4の位相回転又は時間遅延のバーニヤコ
ントロール機能は、フェーズドアレイシステムにおい
て、続く主ビームフォーマ(ディジタル遅延用シフトレ
ジスタ5と加算器6による)即ち主たる遅延加算の手続
きの各チャネルに対する時間軸分解能を楽にしている。
つまり、バーニヤコントロール側で分担できる所のカー
ネルを左右にずらせるゆとりの分だけその時間軸分解能
を量子化できる。例えば、典型的にはナイキストレート
程度から更に幾分粗く、大体1波長〜数波長位までは粗
くすることができる。
Here, considering the function of the convolver 4, the above-described vernier control function of the phase rotation or the time delay of the convolver 4 is performed in the phased array system by the following main beamformer (by the digital delay shift register 5 and the adder 6), that is, The time axis resolution for each channel in the main delay addition procedure is facilitated.
In other words, the time axis resolution can be quantized by the amount of time required to shift the kernel, which can be shared by the vernier control side, left and right. For example, it is typically rougher from the Nyquist rate to somewhat coarser, and can be roughened from about one wavelength to several wavelengths.

カーネルのもたらすコントロールには振幅のサンプリ
ングのされ方、つまり、スケールファクタにより入出力
間のゲイン又はスケールファクタを決める機能もある。
これにより受波器のアパーチュア内での重み付けつまり
アポダイゼーションが行える。即ち、重みを減らしたい
エレメントにはカーネルの方の振幅を小さくしてやれば
よい。
The control provided by the kernel also has a function of determining the gain or scale factor between input and output according to the manner in which the amplitude is sampled, that is, the scale factor.
This allows weighting or apodization within the aperture of the receiver. In other words, for the element whose weight is to be reduced, the amplitude of the kernel may be reduced.

このコンボルバ4の用法としては、上記の場合はカー
ネルを只のサンプル点列フィルタ(バンドパスフィル
タ)をなすものとして見立ててきたが、それに限ったこ
とではなく、送波パルスと同じ形式のものを入れておけ
ば、マッチドフィルタになり、更に、送波パルス又はエ
コー信号をデコンボリューションしてパルス幅を狭くす
るような逆特性のフィルタ(イコライザ)を用いること
もできる。更に受波器の各エレメント(各チャネル)毎
の音響特性のばらつき又は回路上の特性のばらつきを、
この受波イコライザの機能により均一化する作業をも含
めて分担させることもできる。
As for the usage of the convolver 4, in the above case, the kernel has been regarded as a simple sample point sequence filter (bandpass filter). However, the present invention is not limited to this. If it is inserted, it becomes a matched filter, and it is also possible to use a filter (equalizer) having an inverse characteristic such that the transmitted pulse or the echo signal is deconvoluted to narrow the pulse width. In addition, variations in acoustic characteristics or variations in circuit characteristics for each element (each channel) of the receiver,
It is also possible to share the work including the work of equalizing by the function of the wave receiving equalizer.

特記すべきことは、変調された送波信号による“分散
圧縮方式”又はスクランブルされた(位相変調された波
による)送受信を行うにつけての相関処理即ち圧縮処理
(デコード処理)及び受信信号に相関処理を施して相関
関係を求める復号処理(デスクランブル処理)をこのエ
レメント毎のコンボルバで行う場合に得られる結果であ
る。振幅に重み付けされたFMチャープ方式の場合には、
カーネルとして送波信号そのものを用いれはよく、長大
なm系列を用いる場合にも同様に送波信号そのものをカ
ーネルとして用いればよい。この分散圧縮又は位相変調
された波の送波もしくは受信信号を相関処理して時間信
号にする等の処理行程に用いる変調作業の内容又は用い
るコード,変調波形等はアパーチュアの中の全エレメン
トに共通でもよく、又エレメント群毎、もしくはエレメ
ント個々に独立であってもよい。いずれの場合にも前記
の振幅及び時間軸(相対遅延、位相)に関するバーニヤ
コントロールの機能は前記と同様にして実現することが
できる。
Of particular note is the correlation or compression process (decoding process) and the correlation of the received signal with the "dispersion compression method" or the scrambled (by phase modulated wave) transmission and reception using the modulated transmission signal. This is a result obtained when a decoding process (descrambling process) for performing a process to obtain a correlation is performed by a convolver for each element. In the case of the FM chirp method weighted to the amplitude,
The transmitted signal itself may be used as the kernel, and the transmitted signal itself may be similarly used as the kernel when a long m-sequence is used. The contents of the modulation work or codes, modulation waveforms, etc. used in the process of correlating the transmitted or received signal of the dispersion-compressed or phase-modulated wave into a time signal are common to all elements in the aperture. Alternatively, it may be independent for each element group or for each element. In any case, the function of the vernier control relating to the amplitude and the time axis (relative delay, phase) can be realized in the same manner as described above.

コンボルバ4にはデータサンプル列に対し周波数軸上
或いは時間軸上で、間引き或いは補間の作業を行うよう
に作ることができるというもう1つの性質がある。この
性質というのは、後に続く主ビームフォーマの要求に従
ってデータの並べ替え,命名替え又は重複表現もしくは
あらゆる可能なサンプル間1次結合の処理が可能である
ことの別な表現であるが、情報のロスのない間引きを適
切に行えば、後段の主ビームフォーマのハードウェアや
その作業手続きを楽にするために非常に有効である。
The convolver 4 has another property that it can be made to perform a thinning-out or interpolation operation on the frequency axis or the time axis with respect to the data sample sequence. This property is another representation of the possibility of reordering, renaming or duplicating data or processing any possible linear combination between samples according to the requirements of the subsequent main beamformer. Proper lossless thinning is very effective in simplifying the hardware of the subsequent main beamformer and its work procedures.

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではない。
第2は本発明の他の実施例のブロック図である。図にお
いて、第1図と同等の部分には同一の符号を付してあ
る。図中、11はフェーズドアレイ形受波器のエレメント
群で、図では8個のエレメントで1つのグループを構成
している。12は受波器のエレメント群11のグループ分け
したエレメントのグループnのエレメントに接続されて
それぞれ受信エコー信号を増幅する増幅器群、13は増幅
器群12の出力信号をディレーライン14の各タップに振り
分けるためのクロスポイントスイッチである。増幅器群
12,クロスポイントスイッチ13及びディレーライン14で
予備整相段を構成して、小グループにグループ分けされ
たエレメント群11からの受信信号を整相加算する。
The present invention is not limited to the above embodiment.
Second embodiment is a block diagram of another embodiment of the present invention. In the figure, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. In the figure, reference numeral 11 denotes a group of elements of the phased array type receiver, and in the figure, eight elements constitute one group. Reference numeral 12 denotes an amplifier group that is connected to the group n of the group of elements of the receiver element group 11 and amplifies the received echo signal, and 13 distributes the output signal of the amplifier group 12 to each tap of the delay line 14. Is a cross point switch. Amplifier group
12, a cross-point switch 13 and a delay line 14 constitute a preliminary phasing stage, and phasing-add the received signals from the element group 11 divided into small groups.

この実施例では受波器エレメント群11のエレメントを
4〜8個ずつ纏めてグループを作り、各グループ毎に従
来通りクロスポイントスイッチ13とLC型タップ付きディ
レーライン14による予備整相を行った後、その結果の信
号を1単位として上述の作業を行うようにしている。64
〜256に及ぶ受波器エレメント群11のエレメント全数に
対応して第1図の回路を構成するのは膨大なコンボルバ
4、ディジタル遅延用シフトレジスタ5が必要で、回路
構成上も大変であるが、これを16〜32グループに分けれ
ば実現可能な数になる。このようにグループ分けして行
っても、第1図の実施例に示す効果は変わりなく発揮さ
れる。グループ分けの1例としてエレメント総数がm個
(m=2M)である時は、グループ化及びグループの単位
数として を選び、 のグループを作るのが適切である。但し、このグループ
分けの方法は上記に限らず如何様に選んでも差し支えな
い。又、先述のコンボルバによる相関処理において、分
散圧縮又はスクランブル,デスクランブルの行程に用い
る変調内容,コード,変調波形又はその他具体的にどの
ような送波信号を用いるかは本発明の趣旨とは本質的に
関係がなく、従ってどのようなものを用いても差し支え
ない。
In this embodiment, 4 to 8 elements of the receiver element group 11 are grouped together to form a group, and for each group, the pre-phasing is performed by the cross point switch 13 and the delay line 14 with the LC type tap as before. The above operation is performed using the resulting signal as one unit. 64
1 requires a huge convolver 4 and a digital delay shift register 5 to compose the circuit of FIG. If this is divided into 16 to 32 groups, the number becomes feasible. The effect shown in the embodiment in FIG. As an example of grouping, when the total number of elements is m (m = 2 M ), Choose It is appropriate to create groups. However, the method of this grouping is not limited to the above, and any method may be selected. In the above-described correlation processing by the convolver, the content of modulation, code, modulation waveform, or any other specific transmission signal used in the process of dispersion compression, scrambling, and descrambling is essentially the purpose of the present invention. It does not matter, and any type can be used.

(発明の効果) 以上詳細に説明したように本発明によれば、コンボル
バ特にLSI化されたコンボルバを使用することにより、
ディジタルビームフォーミングの手続きを容易にするバ
ーニヤコントロールを実現することができて、実用上の
効果は大きい。
(Effects of the Invention) As described in detail above, according to the present invention, by using a convolver, in particular, a convolver made into an LSI,
Vernier control for facilitating the digital beam forming procedure can be realized, and the practical effect is great.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例のブロック図、 第2図は本発明の他の実施例のブロック図である。 1……受波器エレメント、3……AD変換器 4……コンボルバ、4a……シフトレジスタ 4b……係数メモリ、4c……乗算器 4d,6……加算器 5……ディジタル遅延用シフトレジスタ 11……受波器エレメント群 13……クロスポイントスイッチ 14……ディレーライン FIG. 1 is a block diagram of one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of another embodiment of the present invention. 1 ... receiver element, 3 ... AD converter 4 ... convolver, 4a ... shift register 4b ... coefficient memory, 4c ... multiplier 4d, 6 ... adder 5 ... shift register for digital delay 11 Receiver element group 13 Cross point switch 14 Delay line

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01S 7/52,15/89 A61B 8/00 G01N 29/26 503Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G01S 7 / 52,15 / 89 A61B 8/00 G01N 29/26 503

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】受波信号をRF領域の信号のままディジタル
信号に変換してディジタル的に整相加算を行うフェーズ
ドアレイ形超音波装置の受波ディジタルビームフォーマ
において、 受波器エレメント毎又はエレメントグループ毎の受波信
号をディジタル信号に変換するAD変換器(3)と、 並列に入力される複数ビットの並列信号を直列信号とし
て収容するシフトレジスタ(4a)と、係数列であるカー
ネルを入力されて格納する係数メモリ(4b)と、前記シ
フトレジスタ(4a)に格納されクロック入力毎にシフト
するデータと前記係数メモリ(4b)に格納されているデ
ータとの乗算を行う前記係数列と等しい数の乗算器(4
c)と、前記クロックにより変化する該乗算器(4c)の
出力を逐次加算して出力する加算器(4d)とから成るコ
ンボルバ(4)と、該コンボルバ(4)の出力データに
対し主たる遅延を受け持つディジタル遅延用シフトレジ
スタ(5)と、 遅延処理を受けた全エレメントからのデータを加算する
加算器(6)とを具備することを特徴とするフェーズド
アレイ形超音波装置の受波ディジタルビームフォーマ。
1. A receiving digital beamformer of a phased array type ultrasonic apparatus for converting a received signal into a digital signal as it is in an RF region and digitally performing phasing and addition, wherein each receiver element or An AD converter (3) for converting the received signal of each group into a digital signal, a shift register (4a) for accommodating a parallel signal of multiple bits input in parallel as a serial signal, and a kernel as a coefficient sequence are input. The coefficient memory (4b) stored and stored in the shift register (4a) is the same as the coefficient column for multiplying the data stored in the coefficient memory (4b) and shifted at each clock input by the data stored in the coefficient memory (4b). Number multiplier (4
c), an adder (4d) that sequentially adds and outputs the output of the multiplier (4c) that changes according to the clock, and a main delay for the output data of the convolver (4). A digital delay shift register (5), and an adder (6) for adding data from all the elements subjected to the delay processing. Forma.
【請求項2】コンボルバ(4)は、(i)入力信号に対
する周波数軸上の信号処理特にバンドパスフィルタ作用
の実現、(ii)入力信号から見た出力信号の遅延時間又
は相対位置のコントロール、(iii)入力信号から見た
出力信号のスケールファクタ又はゲインのコントロー
ル、(iv)各受波器エレメントの特性のばらつきの補
償,均一化、(v)入力信号がスクランブル又はエンコ
ードされたものとしてそのデスクランブル又はデコード
のための相関信号処理即ちコンボリューション積分、
(vi)1又は複数の入力信号のサンプル列に対する空間
的或いは時間的な間引き又は補間信号処理等の作業群の
いずれか2以上をカーネルの波形の関数形又はそのフレ
ームに対する相対位相又は遅延時間により併せて行う形
で実行してバーニヤコントロールとして動作するもので
あることを特徴とする請求項1記載のフェーズドアレイ
形超音波装置の受波ディジタルビームフォーマ。
2. A convolver (4) for: (i) realizing signal processing on a frequency axis for an input signal, particularly realizing a band-pass filter function; (ii) controlling a delay time or a relative position of an output signal viewed from the input signal; (Iii) control of the scale factor or gain of the output signal as viewed from the input signal, (iv) compensation and equalization of variations in the characteristics of each receiver element, and (v) input signal as if it was scrambled or encoded. Correlation signal processing for descrambling or decoding, i.e. convolution integration,
(Vi) Any two or more operations such as spatial or temporal decimation or interpolation signal processing for one or more input signal sample sequences are performed by a function form of a kernel waveform or a relative phase or delay time for the frame. 2. A digital beamformer according to claim 1, wherein the digital beamformer is operated in a manner to perform a vernier control.
JP1241326A 1989-09-18 1989-09-18 Receiving digital beamformer for phased array type ultrasonic equipment. Expired - Fee Related JP2775312B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1241326A JP2775312B2 (en) 1989-09-18 1989-09-18 Receiving digital beamformer for phased array type ultrasonic equipment.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1241326A JP2775312B2 (en) 1989-09-18 1989-09-18 Receiving digital beamformer for phased array type ultrasonic equipment.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH03103787A JPH03103787A (en) 1991-04-30
JP2775312B2 true JP2775312B2 (en) 1998-07-16

Family

ID=17072634

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1241326A Expired - Fee Related JP2775312B2 (en) 1989-09-18 1989-09-18 Receiving digital beamformer for phased array type ultrasonic equipment.

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2775312B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5345426A (en) * 1993-05-12 1994-09-06 Hewlett-Packard Company Delay interpolator for digital phased array ultrasound beamformers
JP5145783B2 (en) * 2007-06-15 2013-02-20 Jfeスチール株式会社 Ultrasonic cross-section inspection method and apparatus
WO2019229896A1 (en) * 2018-05-30 2019-12-05 三菱電機株式会社 Ultrasonic rangefinder

Also Published As

Publication number Publication date
JPH03103787A (en) 1991-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5269307A (en) Medical ultrasonic imaging system with dynamic focusing
US5844139A (en) Method and apparatus for providing dynamically variable time delays for ultrasound beamformer
US6491634B1 (en) Sub-beamforming apparatus and method for a portable ultrasound imaging system
US5590658A (en) Portable ultrasound imaging system
US5839442A (en) Portable ultrasound imaging system
US6552964B2 (en) Steerable beamforming system
US7549963B2 (en) Multi stage beamforming
US5005419A (en) Method and apparatus for coherent imaging system
US6547733B2 (en) Ultrasound imaging apparatus and method using Golay codes with orthogonal property
KR100677025B1 (en) Ultrasonic imaging system with beamforming using unipolar or bipolar coded excitation
EP0395863B1 (en) Aperture synthesized radiometer using digital beamforming techniques
CN108324319B (en) System and method for distortion-free multibeam ultrasound receive beamforming
US6050947A (en) Method and apparatus for harmonic tissue imaging and contrast imaging using coded transmission
JP4039642B2 (en) Ultrasonic beam forming device
CN106210719B (en) System for ultrasonic imaging
JPH11197151A (en) B mode processor and post detection image processing method for ultrasonograph
US6704438B1 (en) Apparatus and method for improving the signal to noise ratio on ultrasound images using coded waveforms
Li et al. A new filter design technique for coded excitation systems
US4233678A (en) Serial phase shift beamformer using charge transfer devices
US5548561A (en) Ultrasound image enhancement using beam-nulling
JP2775312B2 (en) Receiving digital beamformer for phased array type ultrasonic equipment.
EP1118875B1 (en) Ultrasound diagnostic apparatus with baseband and RF beamformer
US4762132A (en) Device for scanning objects by means of ultrasound echography
JPS585385B2 (en) Receive beamformer
Wirth High-range resolution for radar by oversampling and LMS pulse compression

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090501

Year of fee payment: 11

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees