JPH08293736A - 多次サンプリングを用いた信号復調方法及びその装置 - Google Patents

多次サンプリングを用いた信号復調方法及びその装置

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JPH08293736A
JPH08293736A JP7084351A JP8435195A JPH08293736A JP H08293736 A JPH08293736 A JP H08293736A JP 7084351 A JP7084351 A JP 7084351A JP 8435195 A JP8435195 A JP 8435195A JP H08293736 A JPH08293736 A JP H08293736A
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JP
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signal
sampling
phase
phase signal
signals
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JP7084351A
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English (en)
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Eiboku An
安永▲ボク▼
Genki Cho
趙元煕
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Samsung Medison Co Ltd
Original Assignee
Medison Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03DDEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D3/00Demodulation of angle-, frequency- or phase- modulated oscillations
    • H03D3/007Demodulation of angle-, frequency- or phase- modulated oscillations by converting the oscillations into two quadrature related signals

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 入力される信号から同位相信号とそれに対応
する異位相信号とをサンプリング時点の差による誤差を
著しく減少させて発生する多次サンプリングを用いた信
号復調方法及びその装置を提供する。 【構成】 複数のA/D変換器のそれぞれ41は、該当
チャネルを通じて入力される入力信号のサンプリング周
期によるサンプリング時点と入力信号のサンプリング周
期より短いサンプリング間隔を有する他のサンプリング
時点で受信信号をサンプリングし、第1同位相信号と第
1同位相信号に隣接する少なくとも2つの第1異位相信
号を生成する。各チャネルの異位相成分演算器44は、
第1同位相信号のサンプリング時点に対する第1異位相
信号のサンプリング時点の差による誤差が減少した第2
異位相信号を生成する。第1積算器43は全てのチャネ
ルの第1同位相信号を積算し、第2積算器45は全ての
チャネルの第2異位相信号を積算する。積算された夫々
の信号は、受信信号の包絡線信号の検出に用いられる。
この装置は超音波映像機器のみならず音波検知機,レー
ダ等で使用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は多次サンプリングを用い
た信号復調に係り、特に入力される信号から同位相(in
phase )信号とそれに対応する異位相(quadrature)信
号を発生するための多次(multi-ary )サンプリングを
用いた信号復調方法及びその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】入力信号から得られた同位相信号と異位
相信号とを用いるシステムの一例としては、ディジタル
ビームフォーミングのためのシステムがある。ディジタ
ルビームフォーミング技術を用いる音波探知機(sona
r),レーダあるいは超音波映像機器等は、バラツキ粒子
やインタペースで反射される信号をセンサアレイを通し
て受信し、受信された信号から包絡線を検出して所望の
物体などに関する映像情報を得る。
【0003】医療診断用として用いられる超音波映像装
置の場合、映像の解像度を向上させるために、連続的な
ダイナミックフォーカシングとかじ取(steering)とを
用いる。受信モードにおける連続的なダイナミックフォ
ーカシングは、トランスデューサアレイのそれぞれのア
レイ素子またはチャネルを通じて受信された適切に遅延
された後に加えられる信号を用いて、全ての映像地点に
ついて最適の解像度を得る。超音波映像の質を定める最
も大事な要素のひとつである側面解像度(lateral res
olution)は、超音波ビームのフォーカシングにより定め
られる。良好なフォーカシングのためには、トランスデ
ューサアレイの素子(またはチャネル)の数を増加すべ
きである。
【0004】既存のアナログ超音波映像システムでは、
受信された信号を適切に遅延させるためにLC遅延回路
を用いた。しかし、このシステムの場合、所望の各地点
に対するフォーカシングパターンとそれぞれのかじ取方
向に対する遅延パターンを得るためには極めて複雑なス
イッチ回路を要してシステム全体の体積が大きくなる問
題点があった。そして、連続的なダイナミックフォーカ
シングとかじ取のために要求される精度でLC遅延回路
を具現するのは経済的にも困難である。
【0005】最近、ディジタル技術を用いて連続的なダ
イナミックフォーカシングとかじ取りをする方法が注目
されている。その理由は、ディジタル技術を用いれば受
信遅延時間をさらに正確かつ高速に調整でき、その結果
いずれのかじ取り方向についても必要とする反射信号が
追跡できるからである。一般に、ディジタル超音波映像
システムの場合、各アレイ素子で受信される反射信号が
サンプリングされて、ディジタルデータとして貯蔵され
る。貯蔵されたディジタルデータは、所望の地点の映像
を得るために、時間遅延されてから加えられる。かかる
ディジタルビームフォーミングを用いれば、超音波映像
のための信号処理の全過程をディジタル化できるので、
超音波映像装置はLC遅延回路がなくとも簡単に実現で
きる。
【0006】ディジタルビームフォーミングを実現に際
して重要なのは、受信信号の包絡線を得るために、誤差
が無視できるほど小さくて簡単なハードウェアで実現で
きるサンプリング方法を見付けることである。特に、同
一のサンプリング回路がトランスデューサアレイの各素
子に1つずつ使われるので、アレイ素子の数程必要とな
るサンプリング回路のハードウェアを減らすことが重要
である。一方、高いサンプリング周波数は、広帯域ディ
ジタル回路と多量のディジタルメモリと必要とする。
【0007】従って、サンプリング周波数を低めるため
に帯域幅サンプリング方式が使われ、その種類としては
直角サンプリング方式,解析信号サンプリング方式,2
次サンプリング方式などがある。直角サンプリング方式
と解析信号サンプリング方式は実現上で困難があるの
で、超音波映像システムには適用しにくい。一方、2次
サンプリング方式は、ディジタル回路のみで極めて簡単
に作れる長所があるので、ディジタルビームフォーミン
グを実現するのに最も適したサンプリング方式と考えら
れる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、受信さ
れる信号を相異なるサンプリング時間にサンプリングし
て同位相信号と異位相信号とを得る2次サンプリング方
式は、ディジタル回路のみで極めて簡単に実現できる
が、受信信号の広い帯域幅を要する超音波映像機器など
では、包絡線検出に多くの誤差が生じて使用しにくい問
題点がある。
【0009】本発明の目的は、2次サンプリング方法の
多くの長所をそのまま保ちながら、2次サンプリングで
生ずる誤差を大幅に減らせる多次サンプリングを用いた
信号復調方法を提供することである。本発明の他の目的
は、受信される各チャネルの信号について2次サンプリ
ングで生ずる誤差が減らした同位相信号と異位相信号と
を得た後、全てのチャネルの同位相信号と異位相信号と
を別途に積算してビームフォーミングのための包絡線信
号を検出する多次サンプリングを用いた信号復調方法を
提供することである。
【0010】本発明のさらに他の目的は、受信される各
チャネルについて得られる同位相信号と異位相信号とを
別途に積算した後、積算結果による異位相信号を用いて
サンプリング時点の差による誤差が減った新たな異位相
信号を生成し、積算された層位相信号と前述した新たな
異位相信号とを用いてビームフォーミングのための包絡
線信号を検出する多次サンプリングを用いた信号復調方
法を提供することである。
【0011】本発明のさらに他の目的は、受信される信
号のビームフォーミングのための多次サンプリングを用
いた信号復調装置を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】前述した本発明の目的を
達成するための多次サンプリングを用いた入力信号の復
調方法は、入力信号を復調する信号復調方法において、
入力信号を入力信号のサンプリング周期を有するサンプ
リング時点と入力信号のサンプリング周期より短いサン
プリング間隔を有する他のサンプリング時点でサンプリ
ングして、第1位相信号と第1位相信号に隣接する少な
くとも2つの第2位相信号を生成するサンプリング段階
と、前記サンプリング段階で生成された第2位相信号を
印加され、第1位相信号のサンプリング時点に対する第
2位相信号のサンプリング時点の差による誤差を減少さ
せて対応する第2位相信号を発生する信号発生段階とを
含むことを特徴とする。
【0013】前述した本発明の他の目的を達成するため
の受信される信号のビームフォーミングのための多次サ
ンプリングを用いた入力信号の復調方法は、受信される
信号のビームフォーミングのための信号復調方法におい
て、複数のチャネルのそれぞれを通じて入力される夫々
の入力信号を各チャネルごとに設定し、入力信号のサン
プリング周期を有するサンプリング時点と第1位相信号
のサンプリング周期より短いサンプリング間隔を有する
他のサンプリング時点でサンプリングして、同位相信号
と該同位相信号に隣接する少なくとも2つの異位相信号
を生成するサンプリング段階と、前記サンプリング段階
で生成された異位相信号から、同位相信号のサンプリン
グ時点に対する異位相信号のサンプリング時点の差によ
る誤差を減少させて対応する異位相信号を各チャネルご
とに生成する信号生成段階と、前記信号生成段階で生成
された同位相信号及び対応する異位相信号を同種の位相
信号同士積算して、積算された同位相信号と積算された
異位相信号を生成する積算段階と、積算された同位相信
号と積算された異位相信号とを印加され、入力信号のビ
ームフォーミングのための包絡線信号を検出する包絡線
検出段階とを含むことを特徴とする。
【0014】前述したさらに他の目的を達成するための
受信される信号のビームフォーミングのための多次サン
プリングを用いた信号復調方法は、受信される信号のビ
ームフォーミングのための信号復調方法において、複数
のチャネルのそれぞれを通じて入力されるそれぞれの入
力信号を各チャネルごとに設定し、入力信号のサンプリ
ング周期を有するサンプリング時点と入力信号のサンプ
リング周期より短いサンプリング間隔を有する他のサン
プリング時点でサンプリングし、第1同位相信号と該第
1同位相信号に隣接する少なくとも2つの第1異位相信
号を生成するサンプリング段階と、前記サンプリング段
階で生成された前記第1同位相信号と第1異位相信号と
を印加され、前記サンプリング段階により生成された順
に互いに関連のある位相信号同士積算して、第2同位相
信号と第2異位相信号とを生成する第1信号生成段階
と、前記第1信号生成段階で生成された第2異位相信号
を印加され、前記サンプリング段階における各チャネル
の第1同位相信号のサンプリング時点と第1異位相信号
のサンプリング時点の差による誤差を減少させた第3異
位相信号を生成する第2信号生成段階と、前記第2同位
相信号と第3異位相信号とを印加され、ビームフォーミ
ングのための包絡線信号を検出する包絡線検出段階とを
含むことを特徴とする。
【0015】前述したさらに他の目的を達成するための
受信される信号のビームフォーミングのための多次サン
プリングを用いた信号復調装置は、受信される信号のビ
ームフォーミングのための信号復調装置において、複数
のチャネルのそれぞれを通じて入力されるそれぞれの入
力信号を各チャネル毎に設定し、入力信号のサンプリン
グ周期を有するサンプリング時点と入力信号のサンプリ
ング周期より短いサンプリング間隔を有する他のサンプ
リング時点でサンプリングし、第1同位相信号と該第1
同位相信号に隣接する少なくとも2つの第1異位相信号
を各チャネル毎に生成するサンプリング手段と、前記サ
ンプリング手段により生成された第1同位相信号及び第
1異位相信号を印加され、第1同位相信号のサンプリン
グ時点に対する第1異位相信号のサンプリング時点の差
による誤差を減少させて、全てのチャネルについて積算
された第2同位相信号及び第2異位相信号を生成する信
号生成手段と、前記信号生成手段により生成された第2
同位相信号及び第2異位相信号を印加されて、入力信号
のビームフォーミングのための包絡線信号を検出する包
絡線検出手段とを含むことを特徴とする。
【0016】本発明のさらに他の目的を達成するための
3次サンプリングを用いた入力信号の信号復調装置は、
入力信号を復調する信号復調装置において、入力信号の
サンプリング周期を有する第1サンプリング時点と入力
信号のサンプリング周期により短い間隔を有し、前記第
1サンプリング時点に時間的に隣接した2つの第2サン
プリング時点で入力信号をサンプリングするためのサン
プリング信号に応じて、入力信号をサンプリングして出
力するA/D変換器と、前記A/D変換器の出力信号を
サンプリング信号に応じてラッチングするための第1ラ
ッチと、前記第1ラッチの出力信号をサンプリング信号
に応じてラッチングし、前記3つのサンプリング時点の
うち最先のサンプリング時点に同期するクリア信号に応
じてクリアされる第2ラッチと、前記第2ラッチの出力
信号をサンプリング信号に応じてラッチングし、前記ク
リア信号に応じてクリアされる第3ラッチと、前記第1
ラッチの出力信号を加算入力端に、前記第3ラッチの出
力信号を減算入力端に印加されるよう連結された減算器
とを含み、前記減算器は、前記サンプリング信号に応じ
て発生される3つの信号のうち第1信号及び第2信号が
前記第1ラッチにラッチングされる場合は、そのラッチ
される信号をそのまま出力し、第3信号が第1ラッチに
ラッチングされる場合は、前記第1ラッチの出力信号か
ら前記第3ラッチの出力信号を減算し、減算結果により
生成された信号を2で割って第4信号を発生及び出力す
るよう動作することを特徴とする。
【0017】
【実施例】以下、添付した図面に基づき本発明の多次サ
ンプリングを用いた信号復調方法及びその装置を具体化
した実施例を詳細に説明する。本実施例は、超音波映像
機器における多次サンプリングを用いたディジタルビー
ムフォーミングシステムに関連して説明される。
【0018】<従来の2次サンプリング方式の説明>ま
ず、本実施例を説明する前に、超音波映像機器で使われ
た既存の2次サンプリング方式を図1に基づき説明す
る。図1は既存の2次サンプリング方式を概念的に示し
た図である。図1において、トランスデューサアレイ
(図示せず)のそれぞれのチャネル(またはアレイ素
子)を通して、入力する超音波信号は電気的信号に変換
される。受信される信号ri(t)は、各チャネル(または
アレイ素子)に対応する下付iにより区分される。従っ
て、実際の回路に於いては下付iに対応する夫々のサン
プリング機器が使われるが、表現の簡単さのため図1で
は1つのチャネル(またはアレイ素子)に対するサンプ
リング機器11,12のみを示した。アレイ素子から出
力される信号ri(t)は、相異なる2つの経路に分離され
て、サンプリング機器11と他のサンプリング機器12
とによりそれぞれサンプリングされる。サンプリング機
器11とサンプリング機器12とのサンプリング時点の
時間差は、1/(4f0)となる。ここで、f0 は中心周波
数である。
【0019】即ち、サンプリング機器11がnTの時間
に信号をサンプリングすれば、サンプリング機器12は
nT+1/(4f0)の時間に信号をサンプリングする。こ
こで、Tは信号の周期である。かかるサンプリング時点
の差により同位相成分及び異位相成分に対する信号I,
Qが得られる。サンプリングされた信号は、積算器13
及び14により個別的に累算される。積算器13は全て
のチャネルに対する同位相信号を積算して出力し、積算
器14は全てのチャネルに対する異位相信号を積算して
に力する。累算された信号は、包絡線検出器15により
包絡線信号En(nT) に変換され出力される。
【0020】図1に関連して説明された2次サンプリン
グ方式により生ずる誤差を分析すれば、次のとおりであ
る。超音波映像機器で受信される超音波信号をr(t) と
し、これを数式で表現すれば、 r(t) =g(t) cos(w0・t+θ) …(1) となる。ここで、g(t) はガウシアン包絡線、w0 =2
πf0 、θは位相、そしてf0 は中心周波数である。ガ
ウシアン包絡線は、 g(t) =exp[−(w0・t/σ)2 ] …(2) である。ここで、σは定数であって包絡線の帯域幅を定
める値である。
【0021】図2は超音波映像装置で普通使う超音波信
号r(t)(実線)とその信号の包絡線(点線)とを示した
もので、f0 =3.5MHzとσ=2.5πを用いた。
式(1)に、2次サンプリング方法によるサンプリング
関数Σδ(nT)とΣδ(nT+α)とをそれぞれかけ、α=1/
(4f0)とすれば次の式(3)及び(4)のとおりであ
る。
【0022】 rI(nT) =g(nT)cos(w0・nt+θ) …(3) rQ(nT+α) =−g(nT+α) sin(w0・nt+θ) …(4) 式(3)を同位相信号とすれば、式(4)は異位相信号
となる。包絡線E(nT)は次の式(5)のように表され
る。
【0023】
【数1】 式(5)は、2次サンプリング方法により最終的に包絡
線を抽出する数式である。しかし、式(5)では rI(nT) ≒rI(nT+α) …(6) を仮定している。従って、2次サンプリングで誤差を減
らすのは、式(6)の右辺の値が左辺の値に対してどの
ぐらいの近似値を有するかによる。誤差分析を容易に理
解するために、ガウシアン包絡線g(nT+α) をテーラ
(Tayler)級数展開して2番目の項までを取れば、次の
式(7)に表示される。
【0024】 rI(nT+α) ≒−[g(nT)+αg'(nT) ]sin(w0・nt+θ …(7) 式(7)で右辺の2番目の項が2次サンプリングで求め
た異位相信号の誤差である。この誤差は、t=nTにお
ける包絡線の傾きとサンプリング間隔αとにより定めら
れる。従って、同位相信号を得てから異位相信号を得る
までかかる時間αが大きければ大きいほど誤差が大きく
なる。また、包絡線の傾きが大きければ、異位相信号を
得る地点の包絡線の値は同位相信号を得る時の包絡線の
値と大幅に相異することになって、誤差が大きくなる。
誤差をさらに詳しく分析するために式(7)を式(5)
に代入して整理すれば、次の式(8)のとおりである。
【0025】
【数2】 g(t) の1番目の微分g'(t)は次の式(9)のとおりで
ある。 g'(t)=−2(ω0 /σ)2 tg(t) …(9) 式(9)を式(8)に代入すれば、次の式(10)のと
おりである。
【0026】
【数3】 式(10)で2乗根内の2番目の項はg(nT +α) がg
(nT)と等しくないから生ずる誤差を示し、これは受信信
号の周波数と関係がある。図3は理想的な包絡線(実
線)、そして2次サンプリングをコンピュータでシミュ
レーションして得る包絡線(点線)を示す。図3におい
て、点線で示された包絡線はf0 =3.5MHz、σ=
2.5πの条件下で得られる。式(10)と図3とから
見られるように、2次サンプリングの誤差はサイン成分
を有して周期的な波形で示される。また、サイン関数が
“0”となる時点毎に誤差が全然ないことがわかる。
【0027】しかし、一般には、反射された超音波信号
の位相が分からなくてサイン関数の値が“0”となる地
点がわからない。要するに、2次サンプリングを用いて
普通使う超音波信号の包絡線を得れば、図3に示した通
り大きい誤差が生ずることがわかる。2次サンプリング
における誤差は、同位相信号を求める視覚では異位相信
号を求められないことによる。このような誤差は超音波
映像に変形を起こすので、包絡線検出に2次サンプリン
グを使うのは不向きである。
【0028】従って、本実施例では、同位相信号と異位
相信号とのサンプリング差によるサンプリング誤差を軽
減する多次サンプリングを用いたディジタルビームフォ
ーミング方法を提示する。 <本実施例の多次サンプリング信号復調方法>本実施例
により提示された多次サンプリングを用いた信号復調方
法を説明すれば次のとおりである。
【0029】式(3)のように、t=nTで得た同位相
信号について±(90°+180°×k)の位相差を有
する位置で異位相信号を得るために、受信信号をt=n
T+(1−2k)αでサンプリングする。この際kは整
数であり、α=1/(4f0)である。このように得た異位
相信号は次の式(11)で示される。
【0030】
【数4】 式(11)の異位相信号は式(3)に示された同位相信
号に対応する信号であるが、誤差が含まれているのでサ
ンプリングされる位置を示すk値により符号が代わりそ
の大きさも異なる。誤差の最も小さい異位相信号はk=
1の時に得られ、その値は式(4)と同様である。式
(4)のように得られた異位相信号を超音波映像信号で
そのまま使うのは誤差が大き過ぎるということは、図3
と関連して前述された。式(11)に含まれた誤差を分
析するために、g[nT+(1−2k)α]をm次微分
項までテーラー級数展開すれば次の式(12)のとおり
である。
【0031】
【数5】 正確な異位相信号はg(nT)sin(w0・nT+θ)とな
るべきであるが、実際に得た異位相信号は式(12)の
ようにm個の微分項に示される誤差が含まれている。本
発明ではかかる誤差項を取り除き誤差が極めて減った異
位相信号を求めようとする。
【0032】mの値により整数kの範囲を次の式(1
3)のように定める。 mが奇数の場合、(−m+1)/2≦k≦(m+1)/2 mが偶数の場合、 −(m/2)≦k≦m/2 …(13) 先ず、mが奇数の場合にkの全ての値を式(12)に代
入してそれに対応する式(14),(15),(1
6),(17)を次のように求める。
【0033】
【数6】 これを行列で表示すれば、次の式(18)の通りであ
る。 R=A・Gsin(w0・nT+θ) …(18) ここで、RとGは、(m+1)×1の行列でそれぞれ次
の式(19)及び(20)のように示される。
【0034】
【数7】 Aは、(m+1)×(m+1)の行列で次の式(21)
のように示される。
【0035】
【数8】 mが偶数の場合についてもmが奇数の場合と類似した方
法で式を展開すれば、行列Gは式(20)と等しく、行
列RとAは次の式(22),(23)のように得られ
る。
【0036】
【数9】 式(18)をGについて解けば、 G・sin(w0・nT+θ)≒A-1・R …(24) ここで、行列Aの逆行列を行列Bと定義すれば、行列B
は次のように表現できる。
【0037】
【数10】 誤差が減った異位相信号は、式(20)の行列Gの1番
目の行にある値から得られ、mが奇数のときは式(1
9),(20),(24)及び(25)から次の式(2
6)のように求められる。
【0038】
【数11】 また、mが偶数の場合は式(20),(22),(2
3)及び(24)から次の式(27)のように求められ
る。
【0039】
【数12】 式(26)や(27)から得られる異位相信号は、式
(4)で得られる異位相信号に比べて誤差が極めて小さ
い。これは、式(4)からはg(nT)の代わりにg(nT +
α) が得られてしまうが、式(26)からはg(nT +
α) 内のm番目の微分項までを取り除いたg(nT)にさら
に近い値が得られるからである。従って、mが大きいほ
どさらに正確な値が得られる。即ち、データが多ければ
多いほど行列Aを用いてさらに正確なg(nT)が推定でき
る。しかし、この場合これを実現するためのハードウェ
アが複雑になる。
【0040】m=1の場合、kは“0”と“1”の値を
有し、行列式(18)は次の式(28)のように示され
る。
【0041】
【数13】 上記式(28)を式(24)のように行列Gについて解
けば、次の式(29)が得られる。
【0042】
【数14】 従って、誤差が減った異位相信号は次の式(30)のよ
うに得られる。 rQ(nT) =−g(nT)sin(w0・nT+θ) ≒1/2[rQ(nT+α) −rQ(nT−α)] …(30) 式(30)はt=nTで同位相信号を得られた時に、t
=nT±αの2つの位置でサンプリングして得た値の差
を2で割ればαg'(nT) 項に相当する分誤差が減った異
位相信号が得られることを意味する。
【0043】一方、m=2の場合、kの値は“−1”,
“0”,“1”となる。m=2の場合、行列式(18)
は次の式(31)のように示される。
【0044】
【数15】 式(31)から行列Gについて解けば、式(33)の通
りである。
【0045】
【数16】 従って、誤差の減った異位相信号は次の式(33)の通
りである。 rQ(nT) =−g(nT)sin(w0・nT+θ) ≒ 1/8[r(nT++3α)+6r(nT +α) −3r(nT −α)] …(33) 式(33)で得た異位相信号はαg'(nT) とα2"(n
T) にあたる誤差が減ったものであり、よって式(3
0)で求めた結果よりさらに正確である。
【0046】<本実施例の具体的適用例>図4は本発明
の多次サンプリングを用いた信号復調方法をディジタル
ビームフォーミングに適用した第1実施例を説明するた
めのブロック図である。トランスデューサアレイ(図示
せず)の夫々のチャネル(またはアレイ素子)を通し
て、入力する超音波信号は電気的信号に変換される。受
信される信号ri(t)は、チャネル(またはアレイ素子)
に対応する下付iにより区分される。ここで、1つのチ
ャネルiは1つのアレイ素子を通して入力する信号に対
応する。
【0047】図4に於いては表現の簡便さのため、1チ
ャネルに対応するA/D変換器41、スイッチング回路
42、Q成分演算器44を示したが、各チャネルにはか
かる回路が同一に使われる。そして、A/D変換器41
及びスイッチング回路42は各チャネルに適するように
設計される。これは、バラツキ粒子から反射された超音
波信号が各アレイ素子(またはチャネル)毎に受信され
る時点が相異なるからである。
【0048】iチャネルを通じてアレイに受信される信
号ri(t)はA/D変換器(ADC)41に印加される。
A/D変換器41はアレイ素子から印加される信号をア
ナログ/ディジタル変換して出力する。A/D変換器4
1は、t=nTで得た受信される信号ri(t)の同位相信
号ri,I(t)について±(90°+180°・k)の位相
差を有する位置で異位相信号ri,Q(t)を得るために、受
信信号をt=nT+(1−2k)αでサンプリングす
る。この際kは整数であり、α=1/(4f0)である。ス
イッチング回路42は、A/D変換器41の出力信号を
積算器43とQ成分演算器44とに供給する。スイッチ
ング回路42は各チャネルに応ずる複数のスイッチを備
え、各スイッチは同位相信号ri,I(t)の周りに位置した
異位相信号ri,Q(t)を幾つか用いてI成分信号に応ずる
適切な異位相信号ri,Q(t)を求めるように、そのスイッ
チング動作が定められる。このようなスイッチング回路
42の動作の一例は次の図5に関連して説明される。
【0049】積算器43は、A/D変換器41から印加
される同位相信号ri,I(t)と他のチャネルについて得ら
れた同位相信号とを積算する。Q成分演算器44は上記
式(26)または(27)を実現したもので、スイッチ
ング回路42を通じて印加される信号からiチャネルに
対する異位相信号ri, Q(t)を生ずる。Q成分演算器44
から出力される信号と他のチャネルについて得られた該
当信号は積算器45で積算される。
【0050】前述したように、反射物体からアレイの各
チャネルへの信号到達距離が相異なるので、アレイの各
素子は同一時点に反射物体から反射された超音波信号を
相異なる時点で受信するようになる。積算器43または
45は、入力される信号を積算して各アレイ素子におけ
る超音波信号の受信時点間の差を解消できる。包絡線検
出器46は、積算器43,45から入力する信号I,Q
を用いて、受信される超音波信号に対する包絡線信号E
(nT)を検出する。図4の装置により、前述した式(6)
に関連して説明したサンプリング誤差を図1のような既
存の2次サンプリング方式よりさらに減らした包絡線信
号E(nT)が得られる。
【0051】図5は、本発明の第2実施例による多次サ
ンプリングを用いたディジタルビームフォーミング装置
を示したブロック図であり、3次サンプリングを用いた
ディジタルビームフォーミング装置を示す。即ち、テー
ラー級数展開の微分項の次数mが1である上記式(3
0)を用いる場合の回路図である。図6は図5の回路が
信号のサンプルに用いるクロックを示した波形図であ
る。図7はm=1の場合の受信信号のサンプリング位置
を示す図である。
【0052】図5において、積算器53,55より左側
の回路は、図4と同様に各チャネルについて同一な構成
を有する。図5において、iチャネルと通じてアレイに
受信される信号ri(t)は、A/D変換器(ADC)51
に印加される。A/D変換器51は、入力される信号を
図6に示されるサンプリングクロックSS によりサンプ
リング及びアナログ/ディジタル変換して出力する。サ
ンプリングクロックSS は受信信号が有する中心周波数
0 についてT/4[=1/(4f0)]の周期を有する。
【0053】さらに詳しくは、A/D変換部51はt=
nTで得る同位相信号Ii と、同位相信号に対してt=
nT±αの2つに位置で得られる異位相信号Q1i ,Q
iを出力する。チャネルiについて、Q1i は式(3
0)のrQ(nT−α)であり、Q2i はrQ(nT+α) であ
る。スイッチング回路52は、A/D変換器51の出力
信号を3つの出力端A,BまたはCを通じて選択的に出
力する。
【0054】スイッチング回路52は、同位相信号Ii
より先立つt=nT−αの異位相信号Q1i が印加され
れば出力端Aを通じて出力し、t=nTの同位相信号I
i が印加されれば出力端Bを通じて出力し、t=nT+
αの異位相信号Q2i が印加されれば出力端Cを通じて
出力する。Q成分演算器54は、1番目と3番目のサン
プリング値である異位相信号Q1 i とQ2i とを印加さ
れ、2つの信号の差を求めてからこれを2で割って同位
相信号Ii に対応する異位相信号Qi を求める。更に詳
しくは、Q成分演算器54は(Q2i −Q1i )/2の
演算を行って異位相信号Qi を求める。Q1i とQ2i
の位置は図7に示した。
【0055】積算器53はアレイの全ての素子に対する
同位相信号を積算して出力し、積算器55はアレイの全
ての素子に対する異位相信号を積算して出力する。包絡
線検出器56は、積算器53からの同位相信号Iと積算
器55からの異位相信号Qとをそれぞれ2乗してその和
の2乗根をとって、包絡線信号E(nT)を生成する。直角
サンプリング方式やヒルベルト(Hilbert )サンプリン
グ方式では各チャネルについて2つのA/D変換器が必
要であるが、図5の回路は各チャネルについて1つのA
/D変換器しか使わないので、ハードウェアが大幅に減
って経済的である。のみならず、この回路は前記の従来
の2つの方法とは異なり、アナログ回路を使わないので
具体化しやすく性能が優秀であり、ディジタル回路のみ
でフォーカシングできる全ディジタルシステムである。
【0056】しかし、A/D変換器のサンプリング周波
数を低めるためには、図5の装置を図8のように2つの
A/D変換器を用いて変形しうる。図8は本発明の第3
実施例による3次サンプリングを用いたディジタルビー
ムフォーミング装置を示したブロック図である。図8の
装置は各チャネルについて2つのA/D変換器71,7
2を使う。A/D変換器71,72でそれぞれ使われる
サンプリングクロックは、図9の(A)及び(B)に示
した。図8の装置は、図5の装置と同一なブロック5
3,54,55及び56を有する。図5のブロックと同
一な参照番号を有するブロックは、前記図5Aの対応ブ
ロックと同一な機能を遂行する。
【0057】A/D変換器71は図9の(A)に示した
サンプリングクロックSI により動作し、A/D変換器
72は図9の(B)に示したサンプリングクロックSQ
により動作する。サンプリングクロックSI とSQ とは
同一な周波数を有する別途のクロックであるが、A/D
変換器71及び72に印加される時点が1/(4f0)ほど
相異なる。そして、サンプリングクロックSQ の隣接す
る2つのパルス間にサンプリングクロックSI のパルス
が位置する。よって、サンプリングクロックS I とSQ
とは、図5の装置で使うサンプリングクロックの1/2
の周波数を有する。即ち、A/D変換器71及び72の
速度は2f0 となって、A/D変換器に対する条件を緩
和しうる。A/D変換器71はiチャネルの信号をA/
D変換して同位相信号Ii を生成し、A/D変換器72
はA/D変換器71により出力される同位相信号Ii
対応する異位相信号Q1i ,Q2i を生成して出力す
る。スイッチング回路73は、Q成分演算器54が正確
な演算を行えるように異位相信号Q1i ,Q2i をQ成
分演算器54に出力する。以下の信号処理は図5の装置
と同一なので、その詳細な説明は省く。
【0058】図10は本発明の第4実施例による3次サ
ンプリングを用いたディジタルビームフォーミング装置
を示した回路図である。図11の(A)乃至(C)は、
図10の回路で使われる信号SCK,SCLS ,SF をそれ
ぞれ示す。図10の回路は同位相信号と異位相信号とを
別途に処理せず1つの経路またはチャネルを用いて信号
を処理する点で、前述した図5または図8の装置と区分
される。図10の回路は1つのチャネルに対するA/D
変換器81、I及びQ成分演算器82及びFIFOメモ
リ83を有する。ディジタルビームフォーミング装置で
許される全てのチャネルの信号は、前述したブロックと
同一なブロックにより処理され、積算器84に入力され
る。
【0059】図10において、iチャネルを通じて入力
される信号ri(t)はA/D変換器81に入力される。A
/D変換器81は、図11の(A)のクロック信号SCK
に応じて入力信号ri(t)を8ビットのディジタル信号に
出力する。I及びQ成分演算器82はラッチ821,8
23,825及び減算器827より構成される。ラッチ
821,823,825は同一なクロックにより動作
し、第2ラッチ823及び第3ラッチ825は図11の
(B)に示したクリア信号SCLS を印加される。
【0060】クロックパルスS1により第1ラッチ82
1からQ1が出力されれば、Q1は減算器827の+入
力端に入力される。この際、第3ラッチ825はクリア
信号SCLS によりクリアされるので、減算器827の−
入力端に“0”を出力する。つまり、減算器827はク
ロックパルスS1が印加される瞬間にはQ1を出力す
る。
【0061】図11の(C)の書込信号SF はクロック
パルスS1に対応するパルスを有しないので、クロック
パルスS1により発生されたデータQ1はFIFOメモ
リ83に貯蔵されなくなる。クロックパルスS2が印加
されれば、減算器827は同位相データIi を出力し、
FIFOメモリ83は入力する同位相データIi を書込
信号SF のクロックパルスに応じて貯蔵する。クロック
パルスS3が印加されれば、減算器827で割った値Q
i [=(Q2i −Q1i )/2]を出力する。
【0062】前述した減算器827が9ビット減算器な
ら、2で割る演算は(Q2i −Q1 i )の上位8ビット
を出力する動作によりなされる。FIFOメモリ83
は、減算器827から印加される異位相データQi を書
込信号SF のクロックに応じて貯蔵する。言い換えれ
ば、クロックパルスS2及びS3により生成される同位
相データIi と異位相データQi とは、減算器827か
ら出力される順にFIFOメモリ83に貯蔵される。従
って、FIFOメモリ83は、減算器827から連続的
に出力される同位相データと異位相データとを交互に貯
蔵する。I及びQ成分演算器82の動作を要約すれば次
の表1の通りである。
【0063】
【表1】 積算器84は、全てのチャネルのFIFOメモリから順
に印加される同位相データと異位相データとを各成分別
に積算する。積算された同位相データと異位相データと
は、包絡線検出器(図示せず)に印加され包絡線検出に
使われる。
【0064】図10の回路はアレイの各チャネルについ
て1つのA/D変換器と1つのFIFOメモリを使うの
で、2つのA/D変換器と2つのFIFOメモリとを要
する直交サンプリング方式や解析信号サンプリング式に
比べて回路を簡単化でき、既存の2時サンプリングより
正確に異位相信号を検出できる。図12ないし図16は
σ=2.5πの条件下でコンピュータシミュレーション
を通じて得られた結果を示す。σの値を2.5πと固定
にしたのは、コンピュータシミュレーションで使われる
信号の帯域幅を超音波映像装置でよく使われる信号の帯
域幅にするためである。
【0065】図12は超音波信号の理想的な包絡線(点
線)と本発明の3次サンプリング方法で求めた包絡線
(実線)とを示す。図12において、実線で示した包絡
線はf 0 =3.5MHz、mが1の場合に本発明の3次
サンプリング方法を用いて求めた包絡線である。本実施
例の3次サンプリング方法による信号対雑音比と既存の
2次ンプリング方法による信号対雑音比とを、図13に
示した。図13からわかるように、本実施例による3次
サンプリング方法は図3のような既存の2次サンプリン
グ方式により生ずる誤差を著しく減少させうることがわ
かる。
【0066】図14及び図15は中心周波数f0 の変動
による誤差を分析した結果である。分析に使われた信号
のf0 は図14の場合は6MHz、図15の場合は10
MHzである。図14と図15を比較すれば、本発明で
提案された方法が中心周波数の変動にあまり影響されな
いことがわかる。図16は4次サンプリング方式、即ち
m=2の場合であり、式(33)でαg"(nT) による誤
差をさらに取り除いた方式を用いて包絡線を求めた。m
=2の場合も、m=1の場合と類似したハードウェアで
構成できる。しかし、異位相信号を得るためには、信号
をサンプリングする位置がt=nT±α、nT+3αの
3か所であり、式(20)の代わりに式(33)の演算
をする点が異なる。この方法はg'(nT) を取り除く方法
より誤差が減らせるが、3つのデータを処理する必要が
あるので、ハードウェアがその分複雑である。しかし、
ASICチップを用いれば実時間処理も可能である。
【0067】図17は本発明の第5実施例による多次サ
ンプリングを用いたディジタルビームフォーミング装置
を示したブロック図である。図17の装置は前述した実
施例とは異なり包絡線信号、すなわちトランスデューサ
アレイのアレイ素子のそれぞれを通じて入力された信
号、から得られた包絡線信号を用いて、多次サンプリン
グを行う。図17において、A/D変換器91 (1)
…,91(j) ,…,91(N) はトランスデューサアレイ
(図示せず)のアレイ素子のそれぞれを通して、入力す
るアナログ信号をディジタル信号に変換して出力する。
ここで、1からNまでの下付は夫々のアレイ素子に対応
する。FIFOメモリ93(1) ,…,91(j) ,…,9
(N) は、対応するA/D変換器91(1) ,…,91
(j) ,…,91(N) から印加される信号を貯蔵する。F
IFOメモリ93(1) ,…,93(j) ,…,93(N)
は、貯蔵していた信号を入力された順に出力し、トラン
スデューサアレイの各素子が同一時点で反射物体から反
射されるが相異なる時点で受信する信号を、互いに同期
させて出力する。FIFOメモリ93(1) ,…,93
(j) ,…,93(N) が同一時点に反射物体から得られる
信号を同期させて出力するよう設計する技術は、公知な
のでその具体的な説明は省く。
【0068】積算器95は、FIFOメモリ93(1)
…,93(j) ,…,93(N) から同一時点に印加される
信号を積算して出力する。Q成分演算器97は、本実施
例で提示した多次サンプリングを用いて、積算器95か
ら入力される多数の信号から同位相信号と殆ど同一な時
点で得られた異位相信号をと発生する。包絡線検出器9
9は、Q成分演算器97により発生される異位相信号と
それに対応する同位相信号とから包絡線信号を計算して
出力する。図17の装置を用いる場合も、前述した装
置、すなわちアレイ素子の夫々の出力について多次サン
プリングを適用する装置と同一な程度で、サンプリング
データを得る時点の差による誤差を減らすことが出来
る。
【0069】上記実施例では、同位相信号を基準にして
2つ以上の異位相信号を得て同位相信号に応ずる異位相
信号を計算したが、異位相信号を基準にして2つ以上の
同位相信号を得て異位相信号に応ずる同位相信号を計算
する変形も可能であり、本発明に含まれるものである。
【0070】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の多次サンプ
リングを用いた信号復調方法及び装置は、既存の2次サ
ンプリング方式に比べて簡単なディジタルハードウェア
を用いながらも、さらに正確に同位相信号とそれに応ず
る異位相信号が得られる。そして、本発明の多次サンプ
リングを用いた信号復調方法及び装置を超音波映像装置
に用いる場合、一般に使われる全体周波数帯域で既存の
2次サンプリング方法から包絡線検出の誤差を減らすこ
とができるので、超音波映像装置で信号の包絡線検出に
効率良く使える。
【0071】詳細には、2次サンプリング方法の多くの
長所をそのまま保ちながら、2次サンプリングで生ずる
誤差を大幅に減らせる多次サンプリングを用いた信号復
調方法を提供できる。又、受信される各チャネルの信号
について2次サンプリングで生ずる誤差が減らした同位
相信号と異位相信号とを得た後、全てのチャネルの同位
相信号と異位相信号とを別途に積算してビームフォーミ
ングのための包絡線信号を検出する多次サンプリングを
用いた信号復調方法を提供できる。又、受信される各チ
ャネルについて得られる同位相信号と異位相信号とを別
途に積算した後、積算結果による異位相信号を用いてサ
ンプリング時点の差による誤差が減った新たな異位相信
号を生成し、積算された層位相信号と前述した新たな異
位相信号とを用いてビームフォーミングのための包絡線
信号を検出する多次サンプリングを用いた信号復調方法
を提供できる。又、受信される信号のビームフォーミン
グのための多次サンプリングを用いた信号復調装置を提
供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】既存の2次サンプリング方式を説明するための
構成図である。
【図2】超音波映像装置において普通使う超音波信号の
一例を示す図である。
【図3】2次サンプリング方式によりサンプリング誤差
を説明するための図である。
【図4】第1実施例による多次サンプリングを用いたデ
ィジタルビームフォーミング装置を示したブロック図で
ある。
【図5】第2実施例による多次サンプリングを用いたデ
ィジタルビームフォーミング装置を示したブロック図で
ある。
【図6】図5の装置が信号のサンプリングに使うクロッ
クを示した波形図である。
【図7】m=1の場合の受信信号のサンプリング位置を
示した図である。
【図8】第3実施例による多次サンプリングを用いたデ
ィジタルビームフォーミング装置を示したブロック図で
ある。
【図9】A/D変換器71、72でそれぞれ使われるサ
ンプリングクロックを示した図である。
【図10】第4実施例による多次サンプリングを用いた
ディジタルビームフォーミング装置を示したブロック図
である。
【図11】図10の装置で使われるクロックを示すタイ
ミング図である。
【図12】σ=2.5πの条件下でコンピュータシミュ
レーションを通じて得られた結果を示す図である。
【図13】σ=2.5πの条件下でコンピュータシミュ
レーションを通じて得られた結果を示す図である。
【図14】σ=2.5πの条件下でコンピュータシミュ
レーションを通じて得られた結果を示す図である。
【図15】σ=2.5πの条件下でコンピュータシミュ
レーションを通じて得られた結果を示す図である。
【図16】σ=2.5πの条件下でコンピュータシミュ
レーションを通じて得られた結果を示す図である。
【図17】第5実施例による多次サンプリングを用いた
ディジタルビームフォーミング装置を示したブロック図
である。
【符号の説明】
41,51,71,81,91 A/D変換器 42,52,73, スイッチング回路 43,45,53,55,85 積算器 44,45,82,97 Q成分演算器 56,99 包絡線検出器 84 FIFO

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力信号を復調する信号復調方法におい
    て、 入力信号を入力信号のサンプリング周期を有するサンプ
    リング時点と入力信号のサンプリング周期より短いサン
    プリング間隔を有する他のサンプリング時点でサンプリ
    ングして、第1位相信号と第1位相信号に隣接する少な
    くとも2つの第2位相信号を生成するサンプリング段階
    と、 前記サンプリング段階で生成された第2位相信号を印加
    され、第1位相信号のサンプリング時点に対する第2位
    相信号のサンプリング時点の差による誤差を減少させて
    対応する第2位相信号を発生する信号発生段階とを含む
    ことを特徴とする多次サンプリングを用いた信号復調方
    法。
  2. 【請求項2】 前記サンプリング段階は、 同位相信号と、該同位相信号からの位相差が整数kによ
    り可変とされる±(90°+180°×k)である異位
    相信号のうちで、該同位相信号との位相差が最も少ない
    信号から少なくとも2つの異位相信号を得るためのサン
    プリング信号を発生する段階と、 発生されたサンプリング信号に応じて入力信号をサンプ
    リングして、同位相信号を有する第1位相信号及び異位
    相信号を有する第2位相信号を発生する段階とを含むこ
    とを特徴とする請求項1記載の多次サンプリングを用い
    た信号復調方法。
  3. 【請求項3】 前記サンプリング段階は、 異位相信号と、該異位相信号からの位相差が整数kによ
    り可変とされる±(90°+180°×k)である同位
    相信号のうちで、該異位相信号との位相差が最も少ない
    信号から少なくとも2つの同位相信号を得るためのサン
    プリング信号を発生する段階と、 発生されたサンプリング信号に応じて入力信号をサンプ
    リングして、異位相信号を有する第1位相信号及び同位
    相信号を有する第2位相信号を発生する段階とを含むこ
    とを特徴とする請求項1記載の多次サンプリングを用い
    た信号復調方法。
  4. 【請求項4】 前記信号発生段階では、少なくとも2つ
    の第2位相信号を補間して対応する第2位相信号を生成
    することを特徴とする請求項1記載の多次サンプリング
    を用いた信号復調方法。
  5. 【請求項5】 前記第1位相信号と対応する第2位相信
    号とを用いて入力信号の包絡線信号を検出する段階をさ
    らに含むことを特徴とする請求項1記載の多次サンプリ
    ングを用いた信号復調方法。
  6. 【請求項6】 受信される信号のビームフォーミングの
    ための信号復調方法において、 複数のチャネルのそれぞれを通じて入力される夫々の入
    力信号を各チャネルごとに設定し、入力信号のサンプリ
    ング周期を有するサンプリング時点と第1位相信号のサ
    ンプリング周期より短いサンプリング間隔を有する他の
    サンプリング時点でサンプリングして、同位相信号と該
    同位相信号に隣接する少なくとも2つの異位相信号を生
    成するサンプリング段階と、 前記サンプリング段階で生成された異位相信号から、同
    位相信号のサンプリング時点に対する異位相信号のサン
    プリング時点の差による誤差を減少させて対応する異位
    相信号を各チャネルごとに生成する信号生成段階と、 前記信号生成段階で生成された同位相信号及び対応する
    異位相信号を同種の位相信号同士積算して、積算された
    同位相信号と積算された異位相信号を生成する積算段階
    と、 積算された同位相信号と積算された異位相信号とを印加
    され、入力信号のビームフォーミングのための包絡線信
    号を検出する包絡線検出段階とを含むことを特徴とする
    多次サンプリングを用いた信号復調方法。
  7. 【請求項7】 前記サンプリング段階は、 同位相信号と、該同位相信号から整数kにより可変とさ
    れる±(90°+180°×k)の位相差を有する異位
    相信号のうち前記同位相信号との位相差が最も少ない信
    号から少なくとも2つの異位相信号を得るためのサンプ
    リング信号を各チャネルごとに発生する段階と、 発生されたサンプリング信号に応じて該当チャネルの受
    信信号をサンプリングして、同位相信号及び異位相信号
    を発生する段階とを含むことを特徴とする請求項6記載
    の多次サンプリングを用いた信号復調方法。
  8. 【請求項8】 前記信号生成段階は、各チャネルの少な
    くとも2つの異位相信号を保管して対応する異位相信号
    を生成することを特徴とする請求項6記載の多次サンプ
    リングを用いた信号復調方法。
  9. 【請求項9】 受信される信号のビームフォーミングの
    ための信号復調方法において、 複数のチャネルのそれぞれを通じて入力されるそれぞれ
    の入力信号を各チャネルごとに設定し、入力信号のサン
    プリング周期を有するサンプリング時点と入力信号のサ
    ンプリング周期より短いサンプリング間隔を有する他の
    サンプリング時点でサンプリングし、第1同位相信号と
    該第1同位相信号に隣接する少なくとも2つの第1異位
    相信号を生成するサンプリング段階と、 前記サンプリング段階で生成された前記第1同位相信号
    と第1異位相信号とを印加され、前記サンプリング段階
    により生成された順に互いに関連のある位相信号同士積
    算して、第2同位相信号と第2異位相信号とを生成する
    第1信号生成段階と、 前記第1信号生成段階で生成された第2異位相信号を印
    加され、前記サンプリング段階における各チャネルの第
    1同位相信号のサンプリング時点と第1異位相信号のサ
    ンプリング時点の差による誤差を減少させた第3異位相
    信号を生成する第2信号生成段階と前記第2同位相信号
    と第3異位相信号とを印加され、ビームフォーミングの
    ための包絡線信号を検出する包絡線検出段階とを含むこ
    とを特徴とする多次サンプリングを用いた信号復調方
    法。
  10. 【請求項10】 前記サンプリング段階は、 第1同位相信号と、該第1同位相信号から整数kにより
    可変とされる±(90°+180°×k)の位相差を有
    する第1異位相信号のうちで、前記第1同位相信号との
    位相差が最も少ない信号から少なくとも2つの第1異位
    相信号を得るためのサンプリング信号を各チャネル毎に
    発生する段階と、 発生されたサンプリング信号に応じて該当チャネルの入
    力信号をサンプリングして、第1同位相信号及び第1異
    位相信号を発生する段階とを含むことを特徴とする請求
    項9記載の多次サンプリングを用いた信号復調方法。
  11. 【請求項11】 前記第2信号生成段階は、少なくとも
    2つの第2異位相信号を保管して第3異位相信号を生成
    することを特徴とする請求項9記載の多次サンプリング
    を用いた信号復調方法。
  12. 【請求項12】 受信される信号のビームフォーミング
    のための信号復調装置において、 複数のチャネルのそれぞれを通じて入力されるそれぞれ
    の入力信号を各チャネル毎に設定し、入力信号のサンプ
    リング周期を有するサンプリング時点と入力信号のサン
    プリング周期より短いサンプリング間隔を有する他のサ
    ンプリング時点でサンプリングし、第1同位相信号と該
    第1同位相信号に隣接する少なくとも2つの第1異位相
    信号を各チャネル毎に生成するサンプリング手段と、 前記サンプリング手段により生成された第1同位相信号
    及び第1異位相信号を印加され、第1同位相信号のサン
    プリング時点に対する第1異位相信号のサンプリング時
    点の差による誤差を減少させて、全てのチャネルについ
    て積算された第2同位相信号及び第2異位相信号を生成
    する信号生成手段と、 前記信号生成手段により生成された第2同位相信号及び
    第2異位相信号を印加されて、入力信号のビームフォー
    ミングのための包絡線信号を検出する包絡線検出手段と
    を含むことを特徴とする多次サンプリングを用いた信号
    復調装置。
  13. 【請求項13】 前記サンプリング手段は、第1同位相
    信号と該第1同位相信号から整数kにより可変とされる
    ±(90°+180°×k)の位相差を有する第1異位
    相信号のうちで、前記第1同位相信号の位相差が最も少
    ない信号から少なくとも2つの第1異位相信号を得るた
    め、各チャネルごとのサンプリング信号に応じて各チャ
    ネルの入力信号をサンプリングして、第1同位相信号と
    第1異位相信号とを生成する複数のA/D変換部を含む
    ことを特徴とする請求項12記載の多次サンプリングを
    用いた信号復調装置。
  14. 【請求項14】 前記複数のA/D変換部のそれぞれ
    は、入力信号が有する搬送周波数の4倍にあたるサンプ
    リング間隔を有する各チャネルごとの第1サンプリング
    信号に応じて入力信号をサンプリングして、第1同位相
    信号と第1異位相信号を生成することを特徴とする請求
    項13に記載多次サンプリングを用いた信号復調装置。
  15. 【請求項15】 前記複数のA/D変換部のそれぞれ
    は、入力信号が有する搬送周波数にあたるサンプリング
    間隔を有する第1サンプリングクロック信号に応じて入
    力信号をサンプリングし、第1同位相信号を生成する第
    1A/D変換器と、 入力信号が有する搬送周波数の2倍にあたるサンプリン
    グ間隔を有する第2サンプリングクロック信号に応じて
    入力信号をサンプリングし、第1異位相信号を生成する
    第2A/D変換器とを含み、 前記第1サンプリングクロック信号のサンプリングパル
    スに最も隣接した前記第2サンプリングクロック信号の
    サンプリングパルスは、入力信号が有する搬送周波数の
    4倍にあたる間隔程、前記第1サンプリングクロック信
    号のサンプリングパルスから離隔されることを特徴とす
    る請求項13記載の多次サンプリングを用いた信号復調
    装置。
  16. 【請求項16】 前記信号生成手段は、 前記サンプリング手段により生成された全てのチャネル
    の第1同位相信号を積算し、積算結果により第2同位相
    信号を出力する第1積算器と、 前記サンプリング手段により生成された各チャネルの第
    1異位相信号を印加され、第1同位相信号のサンプリン
    グ時点に対する第1異位相信号のサンプリング時点の差
    により誤差を減らした第3異位相信号を各チャネル毎に
    生成する複数の第1異位相成分演算器と、 前記第1異位相成分演算器から第3異位相信号を積算
    し、積算結果によル第2異位相信号を出力する第2積算
    器とを含むことを特徴とする請求項12記載の多次サン
    プリングを用いた信号復調装置。
  17. 【請求項17】 前記複数の第1異位相成分演算器のそ
    れぞれは、少なくとも2つの第1異位相信号を保管して
    第3異位相信号を生成することを特徴とする請求項16
    記載の多次サンプリングを用いた信号復調装置。
  18. 【請求項18】 前記信号生成手段は、 前記サンプリング手段により生成された全てのチャネル
    の第1同位相信号及び第1異位相信号を印加され、ビー
    ムフォーミングのためのサンプリング時点により互いに
    関連のある位相信号同士積算し、積算結果による第2同
    位相信号と第4異位相信号を生成する積算器と、 前記積算器により生成された第4異位相信号を印加さ
    れ、各チャネルの第1同位相信号のサンプリング時点と
    第1異位相信号のサンプリング時点の差による誤差を減
    少させた第2異位相信号を各チャネル毎に生成する複数
    の第2異位相成分演算器とを含むことを特徴とする請求
    項12記載の多次サンプリングを用いた信号復調装置。
  19. 【請求項19】 前記複数の第2異位相成分演算器のそ
    れぞれは、少なくとも2つの第4異位相信号を補間して
    第2異位相信号を生成することを特徴とする請求項18
    に記載の多次サンプリングを用いた信号復調装置。
  20. 【請求項20】 入力信号を復調する信号復調装置にお
    いて、 入力信号のサンプリング周期を有する第1サンプリング
    時点と入力信号のサンプリング周期により短い間隔を有
    し、前記第1サンプリング時点に時間的に隣接した2つ
    の第2サンプリング時点で入力信号をサンプリングする
    ためのサンプリング信号に応じて、入力信号をサンプリ
    ングして出力するA/D変換器と、 前記A/D変換器の出力信号をサンプリング信号に応じ
    てラッチングするための第1ラッチと、 前記第1ラッチの出力信号をサンプリング信号に応じて
    ラッチングし、前記3つのサンプリング時点のうち最先
    のサンプリング時点に同期するクリア信号に応じてクリ
    アされる第2ラッチと、 前記第2ラッチの出力信号をサンプリング信号に応じて
    ラッチングし、前記クリア信号に応じてクリアされる第
    3ラッチと、 前記第1ラッチの出力信号を加算入力端に、前記第3ラ
    ッチの出力信号を減算入力端に印加されるよう連結され
    た減算器とを含み、 前記減算器は、前記サンプリング信号に応じて発生され
    る3つの信号のうち第1信号及び第2信号が前記第1ラ
    ッチにラッチングされる場合は、そのラッチされる信号
    をそのまま出力し、第3信号が第1ラッチにラッチング
    される場合は、前記第1ラッチの出力信号から前記第3
    ラッチの出力信号を減算し、減算結果により生成された
    信号を2で割って第4信号を発生及び出力するよう動作
    することを特徴とする3次サンプリングを用いた信号復
    調装置。
  21. 【請求項21】 前記減算器の出力信号を印加されるよ
    う連結され、前記減算器から出力される信号のうち第2
    信号及び第4信号を貯蔵及び出力するFIFOメモリを
    さらに含むことを特徴とする請求項20に記載の3次サ
    ンプリングを用いた信号復調装置。
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