JPS6089781A - Receiver - Google Patents

Receiver

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JPS6089781A
JPS6089781A JP19154184A JP19154184A JPS6089781A JP S6089781 A JPS6089781 A JP S6089781A JP 19154184 A JP19154184 A JP 19154184A JP 19154184 A JP19154184 A JP 19154184A JP S6089781 A JPS6089781 A JP S6089781A
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delay
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signal
signals
time
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JP19154184A
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Kageyoshi Katakura
景義 片倉
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Hitachi Ltd
Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
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Hitachi Ltd
Hitachi Medical Corp
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Publication date
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Publication of JPS6089781A publication Critical patent/JPS6089781A/en
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00

Abstract

PURPOSE:To reduce the constitution of a delay part in size by selecting different-time values of plural singlas for synthesizing receive acoustic wave beams differing in the amount of delay, and selecting and outputting only the final sum value of them. CONSTITUTION:Identical parts la1, lb1, and lc1 of signals la, lb, and lc are se lected by multiplexers MXa, MXb, and MXc and applied to the same adder MA1. Simularly, la2, lb2, and lc2 are applied to MA2, and specific parts of the signals up to MA7 are applied to respective adders successively. Next la8, lb8, and lc8 are applied to the MA1 again, and this operation is repeated. Consequently, adders MA1-MA7 output V1-V7 and identical parts of the signals are separated and extracted. The outputs V1-V7 are integrated by integrators IT1- IT7 for a finite time tau8. The integrators output omega1-omega7, and the final value of integration is nearly equal to the amplitude obtained by making a time adjustment of la, lb, and lc and then summing them. This integral value is read out successively by an output multiplexer MPX right before resetting.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はパルス状超音波により物体の断面構造を観察す
る装置特に物体のり)F動までを観察する落速超音波断
層撮像装置の受信音波ビーム合成方式〔発明の背景〕 本発明は反射音波信号と参照用正弦波信号との位相比較
を行ない、この参照用信号の遅延を行なうことにより音
波走査を行なう受信ビーム合成方式が考えられる。これ
は受信信号の飽絡線情報に着目するため、遅延蔀の時間
精度が大幅に低下し、それにおいて装置構成を非常に簡
単にすることができるようにする方式である。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a device for observing the cross-sectional structure of an object using pulsed ultrasonic waves, and in particular a receiving sound wave beam of a falling ultrasonic tomography device for observing up to F motion of the object. Synthesis Method [Background of the Invention] The present invention can be considered as a receiving beam combination method in which a reflected sound wave signal and a reference sine wave signal are compared in phase, and this reference signal is delayed to perform sound wave scanning. Since this method focuses on the saturation line information of the received signal, the time accuracy of the delay signal is significantly reduced, and the device configuration can be made very simple.

以下本方式の構成を図面により詳細に説明する。The configuration of this system will be explained in detail below with reference to the drawings.

第1図(1)に示す送信音波a(t )を目標へ放射す
る。
A transmitted sound wave a(t) shown in FIG. 1(1) is emitted to the target.

ここでa (t、 )=A(t ) sin (7) 
t −・−・(1)である。目標物体に対応して上記ω
(=2πfc:fcは周波数)、τ。は設定される。例
えばソーナーにおいては、fcキ100kHz、τ0中
100μs程度であり、医用応用ではそれぞれ5MHz
2μs程度となり種々変化する。この送信音波は物体に
より反射され第1図(iI)に示すように配列受波素子
群d。−d、1に入射する。このため第1図(1)に示
されるように物体の存在する方向p対応した時間差τ2
を有する素子出力a。−a、1が得られる。ここでτ1
は物体までの往復音波伝播時間である。
Here a (t, )=A(t) sin (7)
t −・−・(1). The above ω corresponds to the target object.
(=2πfc: fc is frequency), τ. is set. For example, in sonar, fc is about 100kHz and τ0 is about 100μs, and in medical applications, it is about 5MHz.
It is about 2 μs and varies variously. This transmitted sound wave is reflected by an object and is reflected by an array receiving element group d as shown in FIG. 1(iI). −d, 1. Therefore, as shown in Figure 1 (1), the time difference τ2 corresponding to the direction p in which the object exists
The element output a has a. -a, 1 is obtained. Here τ1
is the round trip sound wave propagation time to the object.

第1図(li+ ’)に現在広く行なわれている受信ビ
ーム合成方式の構成を示す。ここでDL、が受信信号a
 を遅延させるアナログ遅延回路であり、それぞれD 
の信号遅延を行なう。ここでD =(n−p)・τ4 でありこの基本遅延時間τ4を変化させることにより受
信ビーム方向を変化させる。この遅延回路DL の出力
b は受信信号%が p p a =a(t−rl−Pr2) であるため す、=a (t −T、 −P r2−D、 )= a
(t−r、 −1−P(T4−r2)−n r4)とな
り、音波入射方向と受信方向が一致した場合(τ2=τ
4)には第1図(1v)に示すようにす、 = a(t
−r、 −nr4) となり全出力が同一の波形となる。このような遅延時間
整合ののち加算器Sにより着目方向受信信路Cを得る。
FIG. 1 (li+') shows the configuration of a receive beam combining system that is currently widely used. Here, DL is the received signal a
are analog delay circuits that delay D.
signal delay. Here, D=(n-p)·τ4, and by changing this basic delay time τ4, the reception beam direction is changed. Since the received signal % is p p a =a(t-rl-Pr2), the output b of this delay circuit DL is =a (t-T, -Pr2-D, )=a
(tr, -1-P(T4-r2)-n r4), and when the sound wave incidence direction and reception direction match (τ2=τ
4), as shown in Figure 1 (1v), = a(t
-r, -nr4), and all outputs have the same waveform. After such delay time matching, an adder S obtains a receiving signal path C in the direction of interest.

この目的方位信号Cは =na(t−τ1−nτ4) となり大出力として得られる。以上は目的方向から到着
した信号についてであるが、希望しない方向からの信号
(τ4−τ2=△)についてはb 、 =a (t r
 1+PΔ−nr4)であるため加算器出力Cは第1図
(V)に示すように各信号が打消し合い、挿圧された出
力となる。
This target azimuth signal C becomes =na(t-τ1-nτ4) and is obtained as a large output. The above is about the signal arriving from the desired direction, but for the signal from the undesired direction (τ4-τ2=△), b , =a (tr
1+PΔ-nr4), the adder output C becomes an inflated output as each signal cancels each other out as shown in FIG. 1(V).

以上の基本動作の説明から理解されるように従来の方式
の場合には遅延回路DLの遅延時間精度が搬送波の周期
(τ3)の精度で必要となりτ3/2程度の精度では目
的方位信号も低下してしまい通常τ3/4程度の遅延時
間精度が必要となり構成が非常に困難となる。
As can be understood from the above explanation of the basic operation, in the case of the conventional method, the delay time accuracy of the delay circuit DL is required to be as accurate as the carrier wave period (τ3), and if the accuracy is around τ3/2, the target azimuth signal will also decrease. As a result, delay time accuracy of about τ3/4 is usually required, making the configuration extremely difficult.

これを改常したのが第2図の構成である。受信信号a 
と参照用信号e 、e との乗算をp リ cp 平衡変調器により構成される乗算器M、p、 MC。
The configuration shown in Figure 2 is an improved version of this. Received signal a
Multipliers M, p, and MC each include a balanced modulator.

により行なう。この乗算器M、、 、 Mcpの内部構
成は同一であり説明の便のため別記号とする。この参照
信号は遅延した正弦波であり、後述する収束受波等によ
り種々変化するが、説明の簡単のため中心周波数ω、参
照信号の遅延時間を平面波に対するPr4とすると、 e、p= 5in(ω(t −Pr4)) −・−−−
−(21ec、= cos (ω (t−Pr4 ))
 ・・・・・・(3)なる互に90°移相した遅延信号
である。このような波形を作成する構成を第3図に示す
。周期τ3なる矩形波をシフトレジスタSHRのデータ
とし印加し、SHRの内容をτ4なる周期のクロックに
より移動する。このような構成によりPr4だけ遅延し
た波形f、が得られ、このf、をτ3/4だけの遅延時
間を有する単安定マルチバイブレータによるディジタル
遅延回路DD、により遅延させることにより第3図のよ
うにg なる信号が得られる。このf、gt中中心周波
数ケる共振p p フィルターF 、F により整形することによip c
p すe 、e が得られる。ここでω=2π/τ3ap 
cp である。
This is done by The internal configurations of the multipliers M, , Mcp are the same, and are given different symbols for convenience of explanation. This reference signal is a delayed sine wave, which changes in various ways due to convergence reception, which will be described later, but for the sake of simplicity, let the center frequency ω and the delay time of the reference signal be Pr4 with respect to a plane wave, e, p = 5in ( ω(t −Pr4)) −・−−
-(21ec, = cos (ω (t-Pr4))
. . . (3) are delayed signals whose phases are shifted by 90° from each other. FIG. 3 shows a configuration for creating such a waveform. A rectangular wave with a period τ3 is applied as data to the shift register SHR, and the contents of the SHR are moved by a clock with a period τ4. With this configuration, a waveform f delayed by Pr4 is obtained, and by delaying this f by a digital delay circuit DD using a monostable multivibrator having a delay time of τ3/4, as shown in FIG. A signal of g is obtained. By shaping with resonant p p filters F and F that have center frequencies in f and gt, ip c
p s e , e are obtained. Here ω=2π/τ3ap
It is cp.

乗算器M 、M の出力h 、h はそれap cp 
sp cp それ h=a−e sp p 5p =A(r)sin(ωτ) −sin (ω(t−Pr
4))−cos (GJ (2t −r、−p(r2+
τ4)1)および h=a−e cp p p = A(rlsin (ωr ) −cos (ω(t
−P r4))ここ、で ψ、−ω(P(τ4−τ2)−τ、) ψ、′=ω(P(τ4+τ2)十τ11τ=を一τ−P
τ2=τ(1) である。このhc、 、 hSpにおいてA(tlが受
信波形の包絡線成分であり5in(2ωt)、cog(
2ωt)に比較して充分低い周波数成分を有する。この
ため2ω周波数成分を低下させる低域濾波器L 。
The outputs h and h of the multipliers M and M are ap cp
sp cp ith=a-e sp p 5p =A(r)sin(ωτ) −sin (ω(t-Pr
4))-cos (GJ (2t -r, -p(r2+
τ4)1) and h=a−e cp p p = A(rlsin (ωr) −cos (ω(t
-P r4)) Here, ψ, -ω (P (τ4 - τ2) - τ,) ψ,' = ω (P (τ4 + τ2) + τ11τ = 1 τ - P
τ2=τ(1). In these hc, , hSp, A(tl is the envelope component of the received waveform and 5in(2ωt), cog(
2ωt) has sufficiently lower frequency components. For this purpose, a low-pass filter L is used to reduce the 2ω frequency component.

@p Lopにより%+の周波数成分のみを分離抽出可能であ
る。このような濾波器出力1sp(t) + tap(
t)はそれぞれh 、h の右辺第1項のみとなりsp
 cp A(τ) I l1p(t ) −e 08ψ、 ・・・・・・(
6)A(τ)。
With @p Lop, only the %+ frequency component can be separated and extracted. Such a filter output 1sp(t) + tap(
t) is only the first term on the right side of h and h, respectively, and sp
cp A(τ) I l1p(t) −e 08ψ, ・・・・・・(
6) A(τ).

ic、(t)= −s1nψ、 ・・・・・・(7)と
なる。このような波形をアナログ遅延回路DSpDC,
により遅延させる。このDS、 、 DC,は互に同一
の構成であり可変遅延時間(n−p)τ。
ic, (t)=-s1nψ, (7). Such a waveform is converted into an analog delay circuit DSpDC,
Delayed by These DS, , and DC have the same configuration and variable delay time (n-p)τ.

を与える遅延線である。ここで、τ5はアナログ信号用
の遅延部DS、、D(、の遅延時間設定値に関係した値
であり、各チャンネルの遅延時間設定値は実施例におい
て簡単のために使用した無限遠からの平面波を受信する
場合には、各素子に対する遅延時間設定値は素子番号p
に対応して(n−p)τ5 と与えられる。ここで、τ
5は設置であり、実際の動作においてはΔpなる誤差が
生ずる。このためDS、DC,の出力j @ p * 
jc 。
is a delay line that gives Here, τ5 is a value related to the delay time setting value of the analog signal delay section DS, ,D(,), and the delay time setting value of each channel is a plane wave from infinity, which was used for simplicity in the example. , the delay time setting value for each element is the element number p
It is given as (n-p)τ5 corresponding to . Here, τ
5 is installation, and an error of Δp occurs in actual operation. Therefore, the output of DS, DC, j @ p *
jc.

は となる。このような信号j@ p r J e p を
それぞれn個についての総和を得る加算器S、 、 S
、により加算する。この加算器出力1c、 、 k、は
それぞれである。ここで目標方向から音波が入射する場
合を考えるとτ2=:τ4=τ5であるためなる信号き
なり、大きな出力となる。この信号を2乗器T、、 T
cにより2乗し、sBにより加算し、開平器Rにより開
平することにより出力信号C’H4’4る。この構成よ
り、目標方向信号に対する出力Cは n A (t r t n r 4 )−□ ・・・・
・・(14) となり、目標物体までの距離に無関係(τ1に無関係)
に最大出力が得られることになる。一方目標以外の方向
からの音波に関してはτ4−τ2=Δτ5−τ2−Δ′
とすると となり、(n−1)ω△が2π以上きなるとk 。
Hato becomes. An adder S, , S which obtains the sum of each of n such signals j@pr J e p
Add by . The adder outputs 1c, , k, are respectively. If we consider the case where a sound wave is incident from the target direction, τ2 =: τ4 = τ5, so the signal becomes large and a large output is obtained. This signal is squared by T,, T
By squaring by c, adding by sB, and square rooting by square rooter R, an output signal C'H4'4 is obtained. With this configuration, the output C for the target direction signal is n A (tr t n r 4 )−□ .
...(14), which is unrelated to the distance to the target object (unrelated to τ1)
maximum output will be obtained. On the other hand, for sound waves from directions other than the target, τ4−τ2=Δτ5−τ2−Δ′
Then, when (n-1)ω△ becomes 2π or more, k.

kcは小さな値となり抑圧された出方吉なる。このこと
をに6について説明する。なおkcについても同様であ
る。
kc becomes a small value and is suppressed. This will be explained with reference to 6 below. Note that the same applies to kc.

−cos (ω(p−Δ−71)) であり、ここで(n−1)ωΔ〉2πとすると、pの0
からn−1までの変化に対応して、ωp・ΔがOから2
πまで変化する。このためcog (ω(p・Δ−τ1
))の値がこのωp・Δの変化に対応して1周期分変化
し、これらの全てを加算した結果であるに、は正負の値
が平均化され小さな値となる。ここで、A(を−τt+
pΔ/ nτ5)は通常τ1 なる時刻近傍においては
、はとんど変化しない。この(n−1)ω△=2πに対
応する方向が指向特性の第1零点となり従来の方式と同
一の指向特性が実現されている。
-cos (ω(p-Δ-71)), where (n-1)ωΔ〉2π, then 0 of p
Corresponding to the change from n-1 to
It changes up to π. For this reason, cog (ω(p・Δ−τ1
The value of )) changes by one period in response to the change in ωp·Δ, and the result of adding all of these changes is that the positive and negative values of are averaged and become a small value. Here, A(−τt+
pΔ/nτ5) usually does not change near the time τ1. The direction corresponding to (n-1)ωΔ=2π becomes the first zero point of the directional characteristic, and the same directional characteristic as in the conventional system is realized.

即ち、これまで述べたように、Δ、Δ′の変化に対して
、A(を−τ、+pΔI nτ、)は、反射波の中央付
近では変化しない。このため、この値をBとすると、 k、 z E p’f、、 B cos (ω(pΔ−
11月となる。このようなk のΔに対する変化は、良
て0となる。このΔに対応する方向が第1零点となる。
That is, as described above, with respect to changes in Δ and Δ', A(−τ, +pΔI nτ,) does not change near the center of the reflected wave. Therefore, if this value is B, then k, z E p'f,, B cos (ω(pΔ−
It will be November. Such a change in k with respect to Δ is zero at best. The direction corresponding to this Δ becomes the first zero point.

一方、従来方式においても、第4頁第4行のb の式を
使用すると (ω(を−τ1+pΔ−nτ4) となり、Δに対する変化は本発明と同一になる。このた
め、方位分解能も全く同一となる。
On the other hand, in the conventional method, if we use the formula b on page 4, line 4, we get (ω(−τ1+pΔ−nτ4)), and the change in Δ is the same as in the present invention.Therefore, the azimuth resolution is also exactly the same. becomes.

次に、遅延回路の遅延時間精度の影響を述べる。Next, we will discuss the influence of the delay time accuracy of the delay circuit.

参照信号の処理はデジタル処理が可能であり、簡単に所
要の遅延時間が得られ、τ4〜τ2=0 と設定可能で
ある。一方、受信信号成分を遅延させる部分(第2図に
示すDSp、DC,)は、振幅情報を有することから構
成が複雑になり、時間精度を高めることは困難である。
The reference signal can be processed digitally, the required delay time can be easily obtained, and it is possible to set τ4 to τ2=0. On the other hand, the portions that delay the received signal components (DSp, DC, shown in FIG. 2) have amplitude information, making the configuration complicated and making it difficult to improve time accuracy.

そこで、このDS、。So, this DS.

DCの遅延時間誤差が問題となる。この遅延時間設定誤
差をΔpとすると、設定遅延時間pτ5に対するDS 
、DCの実際の遅延時間DE−ま、p p DFJ =(n−p)τ5−Δp となる。このため式(8) 、 (91に対応する遅延
手段からの出力js p + jcpは、 となる。ここでは、目標方向から入射する音波に対する
受信信号強度についての検討であるから、設定遅延量τ
5は、τ、−τ2(=Δ′)=0となっている。このた
めτ、′=を一τ1+Δp−nτ5であり、これらを加
算した加算出力に、 、 kcは式(10)。
DC delay time error becomes a problem. If this delay time setting error is Δp, the DS for the set delay time pτ5 is
, DC actual delay time DE-ma, p p DFJ = (n-p) τ5-Δp. Therefore, the output js p + jcp from the delay means corresponding to Equation (8), (91) is as follows.Here, since we are considering the received signal strength with respect to the sound wave incident from the target direction, the set delay amount τ
5 has τ, -τ2(=Δ')=0. Therefore, τ,'=-τ1+Δp-nτ5, and the summation output obtained by adding these together is as follows: , kc is expressed by equation (10).

%式%) となる。ここで、位相差ψ−よ、 ψ、=ω(p(τ4−τ2)−丁、) であり、目標方向の物体であることから同様にτ4−τ
2(−〇)−〇であり、 ψ ==−11t)Tl となる。以上の式より である。このような遅延時間誤差Δpが存在する場合に
おける目的方向についての受信出力C(t)は、 である。ここでA(t−τ、+Δp−nτ5)は、受信
開始時刻がτ1−Δp −1−nτ5 であり、これは
時間長τ。なる矩形パルスである。このため、受信素子
pに対応して誤差Δpが変化するので、それぞれ受信時
刻が変動し、それらの総和であるC (t)がτ0 よ
り長くなり、第4図のようになる。すなわち、nか大き
く△pが一様分布と仮定するとに対応して第4図のよう
に変化する。この図より構成することにより最大値の低
下なしに目的信号の抽出が可能である。
% expression %). Here, the phase difference is ψ−, ψ,=ω(p(τ4−τ2)−d,), and since it is an object in the target direction, similarly τ4−τ
2(-〇)-〇, and ψ ==-11t)Tl. From the above formula. The reception output C(t) for the target direction when such a delay time error Δp exists is as follows. Here, for A(t-τ, +Δp-nτ5), the reception start time is τ1-Δp-1-nτ5, which is the time length τ. This is a rectangular pulse. For this reason, since the error Δp changes depending on the receiving element p, the reception time changes, and the sum of these, C (t), becomes longer than τ0, as shown in FIG. 4. That is, as n increases and Δp is assumed to be uniformly distributed, it changes as shown in FIG. By configuring from this figure, it is possible to extract the target signal without reducing the maximum value.

一方、従来の場合には、A(+1sin(ωt)の直接
遅延の加算であり、Δpの誤差により加算出力は、 となる。このため、加算出力が低下しないためには、 ωΔp(π が必要であり、 である。ここで、通常このτ。は前出τ3に比し大幅に
長いためDS、DC,の遅延時間精度は従来方式におけ
る遅延回路DL に比較して大幅に楽になる。
On the other hand, in the conventional case, it is a direct delay addition of A(+1 sin(ωt), and the addition output is as follows due to the error of Δp. Therefore, in order to prevent the addition output from decreasing, ωΔp(π is required) Here, since this τ is usually much longer than the above-mentioned τ3, the delay time accuracy of DS and DC is much easier than that of the delay circuit DL in the conventional system.

このようにして、特定の位置からの信号を得ることが可
能となり、この信号によりブラウン管を輝度変調し、物
体形状を知るあるいは反射波形の分析により特定位置に
存在する物体の性質を知ることが可能となる。
In this way, it is possible to obtain a signal from a specific location, and by using this signal to modulate the brightness of the cathode ray tube, it is possible to learn the shape of an object, or to learn the nature of an object at a specific location by analyzing the reflected waveform. becomes.

以上は忠実に装置を構成する場合の動作であるが、本方
式の包絡線情報に着目する特徴を利用することによりさ
らに種々の簡略化が可能である。
The above is the operation when configuring the device faithfully, but various simplifications can be made by utilizing the feature of this method that focuses on envelope information.

第2図における片側の加算器SSの出力に、に着目する
。目的方向物体からの受信出力は第12式に示したよう
に であり、これは第14式にCOS (−ωτ1)を乗し
た形式になっている。このことはτ1の変化(距離の変
化)に従い出力振幅が変化する(感度カミ変化する)こ
とに対応する。この様子を第5図に示す。このようにω
τ6=πなる関係にある音波伝播時間τ6を周期とする
感度の変動が生ずる。しかしこのτ6に相当する距離間
隔Δrは伝播媒質中の音速をC8、音波波長を入とする
とであり、水中において2MHz音波を使用すると△r
−o、 19 (mm ) (C、: 1500 m/
 ’ )さなり、多数の反射点より構成される有限の大
きさを有する物体の用台にはこのような微細な感度変化
は全く問題とならない。
Attention is paid to the output of the adder SS on one side in FIG. The received output from the target direction object is as shown in Equation 12, which is in the form of Equation 14 multiplied by COS (-ωτ1). This corresponds to the fact that the output amplitude changes (the sensitivity changes) as τ1 changes (the distance changes). This situation is shown in FIG. Like this ω
Fluctuations in sensitivity occur with a period corresponding to the sound wave propagation time τ6, which has a relationship of τ6=π. However, the distance interval Δr corresponding to this τ6 is given by the sound speed in the propagation medium as C8 and the sound wave wavelength as input, and when a 2MHz sound wave is used underwater, Δr
-o, 19 (mm) (C,: 1500 m/
) However, such minute sensitivity changes pose no problem at all for objects of finite size that are made up of a large number of reflection points.

すなわち、反射点が1点のみであり、かつ第5図に示す
lkl の零点に位置が固定している合(τ1が固定)
には反射信号を見失うことになる。
In other words, if there is only one reflection point and the position is fixed at the zero point of lkl shown in Figure 5 (τ1 is fixed).
In this case, the reflected signal will be lost.

しかし、通常は生体あるいは氷中側のように対象物が運
動しあるいは観測点が移動し、相対位置が変動する。こ
のため、垂液伝搬時間τ□が変化し、反射信号が瞬間的
に消滅しても、すぐに再び出現する。特に、有限の大き
さを有する物体の場合には、多数の反射点を有すること
から、たとえ物体が固定しているとしても、どこかの反
射点が必ず観測されることになり、片側の出力のみによ
っても反射体を見失うことは全くない。
However, usually the object moves, such as a living body or the side of ice, or the observation point moves, and the relative position changes. Therefore, even if the dripping liquid propagation time τ□ changes and the reflected signal momentarily disappears, it immediately reappears. In particular, in the case of an object with a finite size, there are many reflection points, so even if the object is fixed, some reflection point will always be observed. There is no chance of losing sight of the reflector even if you only do so.

以上のことにより第2図に示した方式の変形として参照
信号としてe あるいはe の一方のみ@p Op を使用する受信ビーム構成法も可能であり、この場合に
は第2図の構成がほぼ半分となり大幅に装置が簡単とな
る。
As a result of the above, as a modification of the method shown in Fig. 2, it is also possible to use a receive beam configuration method in which only one of e or e @p Op is used as a reference signal, and in this case, the configuration shown in Fig. 2 is reduced by approximately half. This greatly simplifies the device.

また本方式によるとDS の遅延時間精度は第4図に示
したように包絡線の長さの精度である。
Furthermore, according to this method, the accuracy of the delay time of the DS is the accuracy of the length of the envelope, as shown in FIG.

このためτ4がτ。に比較して小さい場合には第6図に
示すように1llp(又はic、 )を複数の群にまと
めてから遅延させるこ七が可能である。このようにSa
’s、’Scなる加算器により加算された信号!、 +
 IB + lc はそれぞれ第6図のようになり、振
幅の低下は全く表われない。このI!8゜z、 、 z
ciそれぞれDSa、DS、、DScにより12τ2,
8τ2.4τ2遅延させることにより第’z図q、 +
 (1,I Ctc が得られこの3信号を加算器SS
により加算することにより目的信号出力Uを最大振幅の
低下なしにめることが可能となる。
Therefore, τ4 is τ. If it is small compared to , it is possible to group 1llp (or ic, ) into a plurality of groups and then delay them as shown in FIG. In this way, Sa
Signals added by adders 's and 'Sc! , +
IB + lc are as shown in FIG. 6, and no decrease in amplitude appears at all. This I! 8゜z, ,z
ci is 12τ2, by DSa, DS, , DSc, respectively.
By delaying 8τ2.4τ2, Figure 'zq, +
(1, I Ctc is obtained and these three signals are sent to the adder SS
By adding , it is possible to increase the target signal output U without reducing the maximum amplitude.

以上は説明の簡単のために4信号(t、6% t、3等
)全1群(へ等)とし3群にてシステムを構成して説明
したがこの構成に限られるものではなくUの最大振幅が
低下しない制限の下に任意の分割が可能であることは明
白である。このような構成にすると第6図より明らかな
ように遅延回路の個数が大幅に減少しく第6図の構成で
は1/4)装置構成が楽になる。
In order to simplify the explanation, the above explanation assumes that 4 signals (t, 6% t, 3, etc.) are all in one group (He, etc.), and the system is configured with 3 groups, but the system is not limited to this configuration. It is clear that any division is possible subject to the limit that the maximum amplitude is not degraded. With this configuration, as is clear from FIG. 6, the number of delay circuits is greatly reduced, and the device configuration becomes 1/4 of the complexity of the configuration shown in FIG.

以上に示した受信音波ビーム合成方式では、受局波数成
分を遅延させることにより遅延回路の精度に関する要求
が緩オロされる。しかし、第2図、第6図に示した例で
は遅延回路としてアナログ遅延線を用いているため、な
お要求される精度を満足し、かつ大きな遅延を得るため
の遅延回路は大型でかつ高価なものになることはまぬが
れ得ない。
In the received sound wave beam combining method described above, by delaying the receiving wave number component, the requirements regarding the accuracy of the delay circuit are relaxed. However, in the examples shown in Figures 2 and 6, analog delay lines are used as delay circuits, so the delay circuits needed to satisfy the required accuracy and obtain a large delay are large and expensive. You can't avoid becoming something.

また、第2図、第6図の説明にては省略したが実際には
これらの遅延回路の遅延量は固定ではなく、反射音波の
位置により遅延量を切替える必要があるので、中間タッ
プ付きの遅延線を用い、タップの切替え手段を付随させ
る必要がある。
Also, although omitted in the explanation of Figures 2 and 6, in reality, the delay amount of these delay circuits is not fixed, and it is necessary to switch the delay amount depending on the position of the reflected sound wave. It is necessary to use a delay line and to be accompanied by means for switching taps.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

そこで本発明の目的は、より装置構成を小型化できる受
信音波ビームの合成方式を提供するにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, it is an object of the present invention to provide a method for combining received sound wave beams that can further reduce the size of the device configuration.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明では、それぞれ異なる遅延量にて遅延させて受波
音波ビームを合成するための複数の信号の異なる時刻の
値を選択する手段と、選択された値を加算する手段と加
算された値の最終値のみを選択送出する手段とを有する
受波装置に特徴を有する。
The present invention includes means for selecting values at different times of a plurality of signals for synthesizing received sound wave beams by delaying each signal by a different amount of delay, means for adding the selected values, and means for adding the selected values. The present invention is characterized by a wave receiving apparatus having means for selectively transmitting only the final value.

この構成によれば、信号の値を選択する時刻の制御、す
なわちディジタルクロックの制御により遅延量が制御で
き、装置構成は小型かつ安価となる。
According to this configuration, the amount of delay can be controlled by controlling the time at which the signal value is selected, that is, by controlling the digital clock, and the device configuration becomes compact and inexpensive.

〔発明の実施例〕 第9図に本発明の実施例の構成を示す。本実施例は第6
図に示したアナログ遅延数DS、 、 DSL。
[Embodiment of the Invention] FIG. 9 shows the configuration of an embodiment of the invention. This example is the sixth
The analog delay numbers DS, , DSL shown in the figure.

DS 及び加算器SSよりなる部分に替えて、加算器S
8.S6.Scの出力に接続されるものである。ただし
Sa ’ Sb ’ SCの出力Z a * ’ B 
*lo について位置合せするのでなく、第2図の’l
lp ” +1c について位置合せする場合も同様な
構成を取ることが可能である。
Instead of the part consisting of DS and adder SS, adder S
8. S6. It is connected to the output of Sc. However, Sa ' Sb 'SC's output Z a * ' B
*Instead of aligning with respect to lo, 'l in Figure 2
A similar configuration can be used for alignment regarding lp''+1c.

第8図を参照しながら第9図について説明する。FIG. 9 will be explained with reference to FIG.

第8図に示されたように信号l、 * j?6 + 1
c(i、、 、ie、について位置合せをする構成も同
様に考えられるが省略)が得られたと仮定する。
As shown in FIG. 8, the signals l, *j? 6 + 1
Assume that c (a configuration in which alignment is performed for i, , ie, is also possible, but is omitted) is obtained.

これらの信号の同一部分(時刻はそれぞれ異なる)へ1
.l!、□1lc1ftマルチプレクサーMX 1.b
 、 cにより選択して同一の加算器MA、に印加する
1 to the same part of these signals (at different times)
.. l! , □1lc1ft multiplexer MX 1. b
, c and applied to the same adder MA.

同様にら21 ”b2 t ”C2をMA2に印加し順
次それぞれの加算器により信号の特定部分をMA7まで
印加する。次の’181 ’b8 ” c8 を再度M
A1 に印加しこの操作をくり返す。このような処理を
行なうと加算器MA□〜MA7 の出力はそれぞれv1
〜v7となり、信号の同一部分が分離抽出されている。
Similarly, 21 ``b2 t'' C2 is applied to MA2, and in turn a particular portion of the signal is applied by each adder up to MA7. M again the next '181 'b8 ” c8
Apply voltage to A1 and repeat this operation. When such processing is performed, the outputs of adders MA□ to MA7 are respectively v1
~v7, and the same part of the signal is separated and extracted.

このような加算器出力v1〜v7 を有限時間τB (
’a * IB m lc が得られる時間)だけ積分
器IT□〜7により積分する。この積分器はI!。成分
がlに出力した直後にそれぞれリセット可能となってい
る。
These adder outputs v1 to v7 are stored for a finite time τB (
'a * IB m lc ) is integrated by the integrators IT□~7. This integrator is I! . Each component can be reset immediately after being output to l.

このような積分器出力はそれぞれω1〜ω7となり積分
の最後値はそれぞれ’a m ’(、v l。を時間合
せした後加算した振幅とほぼ同一となる。
The outputs of such integrators are ω1 to ω7, respectively, and the final values of the integrals are almost the same as the amplitudes added after adjusting the times of 'am' (, v l.).

このような積分結果をリセット直前に出力用マルチプレ
クサ−MPXにより順次読み出す−と第8図のXに示す
ように第7図Uとほぼ同一の波形が得られ、等測的に包
絡線の遅延回路が実現されたことになる。このようにマ
ルチプレクサ−スイッチ、加算器、積分器により構成す
ると時間合せが全てディジタルクロックにより可能とな
り、装置の安定度が大幅に向上する。ここに述べた信号
選択、積分リセッ)k制御する制御信号を第9図に示す
cxcyにより作成する。
When such integration results are sequentially read out by the output multiplexer MPX immediately before resetting, a waveform almost identical to that shown in FIG. 7U is obtained, as shown by X in FIG. has been realized. By configuring the system using multiplexer switches, adders, and integrators in this manner, time adjustment can be performed entirely using a digital clock, and the stability of the system is greatly improved. A control signal for controlling the signal selection and integral reset described here is created using the cxcy shown in FIG.

以上の説明では、第6図に示した受波装置、すなわち、
所定の参照信号と受波信号の乗算により得られる低周波
成分を遅延するものに本発明を適用したものについて述
べたが、本発明はこれに限らす、受信合波ビーム合成に
必要な遅延を実質的に実現するものとして広く適要可能
である。
In the above explanation, the wave receiving device shown in FIG.
Although the present invention is applied to delay the low frequency component obtained by multiplying the received signal by a predetermined reference signal, the present invention is not limited to this. It can be widely applied as a practical realization.

以−ヒの説明は目標物体が充分遠方にあり、反射信号が
@1図(:1)のように平面波で入射した場合について
述べたが、本発明のように参照信号との位相上Ili!
2を行なう方式の場合には簡単な付加回路により距離物
体からの球面波も受波することが可能となる。第10図
に示すようにf を単安定マルチパイプレーク(lこよ
るディジタル遅延回路DV により2次の関係の遅延時
間により遅延させ参照信号とすることにより近距離物体
からの曲率を有する波面も位相を一致させ加算させるこ
とが可能となる。さらにこのD’V の遅延時間を音波
送波時刻から順次時間に逆比列する曲率となるように変
化させることによりどのような距離に存在する物体から
の反射信号も常時位相を一致させ受信することが可能で
ある。このようなりV の構成は電圧により出力パルス
幅が変化可能な通常の単安定マルチバイブレータを使用
することにより容易に実現される。さらに参照信号e 
s 、 + e cpが正弦波であることを考えるとこ
のような2次の曲率を有する参照信号が単一周波数のみ
について構成する簡単な移相器により代用されるこきも
明らかである。また第3図におけるSHRの構成を一方
向にのみ内容がシフトするように示しているがこれも両
方向にシフトするシフトレジスターを使用し、さらにそ
のシフト方向に対応する包絡線遅延を行なうことにより
簡単に左右両方向からの反射信号が受信されることも明
白である。
The following explanation is based on the case where the target object is sufficiently far away and the reflected signal is incident as a plane wave as shown in Figure @1 (:1), but as in the present invention, the phase difference with the reference signal is Ili!
In the case of method 2, it becomes possible to receive spherical waves from distant objects with a simple additional circuit. As shown in Figure 10, by using a digital delay circuit DV that uses a monostable multipipe rake (l) to delay f by a delay time with a quadratic relationship and use it as a reference signal, the wavefront with curvature from a nearby object can also be phased. Furthermore, by changing the delay time of D'V so that it has a curvature that is inversely proportional to the time from the sound wave transmission time, it is possible to calculate the distance from the object at any distance. It is also possible to receive reflected signals with the same phase at all times. Such a configuration of V can be easily realized by using an ordinary monostable multivibrator whose output pulse width can be changed by voltage. Furthermore, the reference signal e
Considering that s, + e cp is a sine wave, it is obvious that the reference signal having such a quadratic curvature can be substituted by a simple phase shifter constructed only for a single frequency. Also, although the SHR configuration in Figure 3 is shown as shifting the contents only in one direction, this can also be simplified by using a shift register that shifts in both directions and further performing an envelope delay corresponding to the shift direction. It is also clear that reflected signals from both left and right directions are received.

第 2 図 鋪 74図 第3図 887% 第 4別 ドア=H ゲ・フ二//〜\−一−イ 第 7図 一1c 第 7図 第 、!i′図Figure 2 Figure 74 Figure 3 887% Part 4 Door=H Ge Funi//~\-1-i Figure 7 1c Figure 7 No.! i′ diagram

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、複数信号のそれぞれ異なる時刻の値を選択する第1
手段と、選択された値を加算する第2手段と、加算され
た値の最終値を選択送出する第3手段とを含む合成手段
を有する受波装置。 2、前記第1、第2、第3手段を複数回くり返し動作さ
せる制御手段を有することを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の受波装置。 3、前記第1、第2、第3の手段を複数組有し、これら
を互いに異なる時刻に動作させることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の受波装置。
[Claims] 1. A first method for selecting different time values of a plurality of signals.
1. A wave receiving device comprising a combining means, a second means for adding selected values, and a third means for selectively transmitting a final value of the added values. 2. The wave receiving device according to claim 1, further comprising a control means for repeatedly operating the first, second, and third means a plurality of times. 3. The wave receiving device according to claim 1, characterized in that it has a plurality of sets of the first, second, and third means, and operates these at different times.
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