JPS618688A - ドプラ信号の周波数変換装置 - Google Patents
ドプラ信号の周波数変換装置Info
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- JPS618688A JPS618688A JP12842384A JP12842384A JPS618688A JP S618688 A JPS618688 A JP S618688A JP 12842384 A JP12842384 A JP 12842384A JP 12842384 A JP12842384 A JP 12842384A JP S618688 A JPS618688 A JP S618688A
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- G01S—RADIO 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
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
- G01S13/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
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- G—PHYSICS
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- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
- G01S15/50—Systems of measurement, based on relative movement of the target
- G01S15/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
- G01S15/582—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems using transmission of interrupted pulse-modulated waves and based upon the Doppler effect resulting from movement of targets
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明はドプラ信号の周波数変換装置、特に反射体の運
動速度を検出又は測定する装置に用いられるドプラ信号
の周波数変換装置の改良に関する。
動速度を検出又は測定する装置に用いられるドプラ信号
の周波数変換装置の改良に関する。
［背景技術］
一定の繰返し周波数でパルス波を放射して反射体からの
反射波を受信し、送信時間と受信時間とを比較して反射
体までの距離を測定するとともに、受信周波数の変化を
検出して反射体の速度を検出又は測定するパルスドプラ
装置が広く用いられている。
反射波を受信し、送信時間と受信時間とを比較して反射
体までの距離を測定するとともに、受信周波数の変化を
検出して反射体の速度を検出又は測定するパルスドプラ
装置が広く用いられている。
一般に、パルス波を放射する繰返し周波数は反射体まで
の距離に応じて選定されている。しかしながら、遠距離
の被測定体を測定する場合、図射体までの距離に対応し
て定まる繰返し周波数に比較して高い周波ｉを選定する
と、周知のごとく、実際の距離より近い距離に折返しの
エコーが現出し、距離の判別が困難となる。
の距離に応じて選定されている。しかしながら、遠距離
の被測定体を測定する場合、図射体までの距離に対応し
て定まる繰返し周波数に比較して高い周波ｉを選定する
と、周知のごとく、実際の距離より近い距離に折返しの
エコーが現出し、距離の判別が困難となる。
また、反射体の速度を測定する場合にも上記と類似の現
象が現われ、反射体の速度によるドプラ周波数に比較し
て低い繰返し周波数を選定すると、折返し現象によって
低い周波数として現われ、速度の判別が困難となる。
象が現われ、反射体の速度によるドプラ周波数に比較し
て低い繰返し周波数を選定すると、折返し現象によって
低い周波数として現われ、速度の判別が困難となる。
これら距離、速度ともに折返し現象を生じさせないで測
定するためには、最大ドプラ周波数ｆｄと繰返し周波数
ｆｒとの間に、速度の絶対値だけでなくその正負をも判
別できる装置の場合には、ｆ、 ＝ ｆ、 ／ ２）速
度の絶対値のみを検出測定する装置の場合には、ｆｄ＝
ｆ、なる関係を満たす必要があることが広く知られて
いる。
定するためには、最大ドプラ周波数ｆｄと繰返し周波数
ｆｒとの間に、速度の絶対値だけでなくその正負をも判
別できる装置の場合には、ｆ、 ＝ ｆ、 ／ ２）速
度の絶対値のみを検出測定する装置の場合には、ｆｄ＝
ｆ、なる関係を満たす必要があることが広く知られて
いる。
ここで、速度の正負を判別できる装置において、ｆｄ＝
ｆｏ−ｋ −Ｖ＝ ｆ、／ ２（ｆｏ：放射する超
音波周波数、ｋ：定数、Ｖ：最大速度） から、測定可能な最大速度Ｖは Ｖ＝ ｆ ／（２ｆｏ−ｋ ） となる。この式から理解されるように、最大速度■を大
きくするために繰返し周波数ｆ、を高くするとすれば、
折返し現象を生じないで測定できる反射体の最大距離が
小さくなるので、高速度の反射体を測定する場合に遠距
離での速度測定ができないという欠点が生じる。
ｆｏ−ｋ −Ｖ＝ ｆ、／ ２（ｆｏ：放射する超
音波周波数、ｋ：定数、Ｖ：最大速度） から、測定可能な最大速度Ｖは Ｖ＝ ｆ ／（２ｆｏ−ｋ ） となる。この式から理解されるように、最大速度■を大
きくするために繰返し周波数ｆ、を高くするとすれば、
折返し現象を生じないで測定できる反射体の最大距離が
小さくなるので、高速度の反射体を測定する場合に遠距
離での速度測定ができないという欠点が生じる。
また、放射する超音波周波数を低く選定するとすれば、
パルス幅の狭い送信波を形成することが困難なばかりで
なく、鋭い放射ビームを形成することができず、距離分
解能、方位分解能が低下するという欠点が生じ、遠距離
にあってかつ高速度で運動する反射体の距離と速度を同
時に確定できないという問題がめった。
パルス幅の狭い送信波を形成することが困難なばかりで
なく、鋭い放射ビームを形成することができず、距離分
解能、方位分解能が低下するという欠点が生じ、遠距離
にあってかつ高速度で運動する反射体の距離と速度を同
時に確定できないという問題がめった。
［発明の目的コ
本発明は前記従来の課題に鑑みなされたものであり、そ
の目的は、遠距離にあってかつ高速度の反射体の距離、
速度を確定可能なドプラ信号の周波数変換装置を提供す
ることにあ・る。
の目的は、遠距離にあってかつ高速度の反射体の距離、
速度を確定可能なドプラ信号の周波数変換装置を提供す
ることにあ・る。
［発明の構成］
前記目的を達成するために、本発明は、周期的パルス変
調波の放射に基づく反射体からの反射波を受信、増幅し
たドプラ信号と複素参照波とを混合検波し前記ドプラ信
号を複数個の複素信号に変換する複数個の複素信号変換
器と、前記複数個の複素信号の複素積又は共役積を演算
する複素乗算器とを含み、反射体からのドプラ信号を所
望の周波数に変換することを特徴とする。
調波の放射に基づく反射体からの反射波を受信、増幅し
たドプラ信号と複素参照波とを混合検波し前記ドプラ信
号を複数個の複素信号に変換する複数個の複素信号変換
器と、前記複数個の複素信号の複素積又は共役積を演算
する複素乗算器とを含み、反射体からのドプラ信号を所
望の周波数に変換することを特徴とする。
［実施例］
以下図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する。
第１図には、超音波を用いて生体の血流を検出又は測定
する装置に本発明を適用した実施例が示され、安定な高
周波信号を発生する発振器１の出力は分周同期回路２に
供給されており、該分周同期回路２の出力には必要な各
種の同期信号、例えば繰返し周波数、クロックパルス参
照波、制御パルス等の信号が得られる。この一定の繰返
し周波数（例えばａｋ）−１ｚ）の制御パルス１００は
、送受切換器３を介して探触子４に入力され、超音波に
変換されて超音波パルス波として生体内に放射される。
する装置に本発明を適用した実施例が示され、安定な高
周波信号を発生する発振器１の出力は分周同期回路２に
供給されており、該分周同期回路２の出力には必要な各
種の同期信号、例えば繰返し周波数、クロックパルス参
照波、制御パルス等の信号が得られる。この一定の繰返
し周波数（例えばａｋ）−１ｚ）の制御パルス１００は
、送受切換器３を介して探触子４に入力され、超音波に
変換されて超音波パルス波として生体内に放射される。
生体からの反射波は探触子４と反射体との距離に応じた
遅延時間にて探触子４に受信され、探触子４によって超
音波反射波は電気信号に変換される。該電気信号は送受
切換器３を介して高周波増幅器５に入力されて増幅され
、該高周波増幅器５の出力信号１０１は２個の帯域フィ
ルタ６．７に入力される。
遅延時間にて探触子４に受信され、探触子４によって超
音波反射波は電気信号に変換される。該電気信号は送受
切換器３を介して高周波増幅器５に入力されて増幅され
、該高周波増幅器５の出力信号１０１は２個の帯域フィ
ルタ６．７に入力される。
前記信号１０１のスペクトルは、繰返し周波数（４ｋＨ
２）ごとに現われる線スペクトルであるが、該スペクト
ルの包絡線は駆動パルス幅や探触子の特性で定まり、第
２図Ａに示されるように、例えば中心周波数が３ＭＨ２
である広帯域のスペクトルとなっており、また信号１０
１は、第２図Ｂの６ｆ、 ７ｆで示される濾過帯域の異
なる特性を有する２個のフィルタ６．７によって濾過さ
れるので、該フィルタ６．７の出ノｊ信号１０２，１０
３のスペクトルは、第２図Ｃに示されるように、中心周
波数的２．９Ｍ Ｈｚ （６ｓ）、３．１ＭＨｚ
（７ｓ）の２つの異なる包絡線を持つスペクトルとなる
。
２）ごとに現われる線スペクトルであるが、該スペクト
ルの包絡線は駆動パルス幅や探触子の特性で定まり、第
２図Ａに示されるように、例えば中心周波数が３ＭＨ２
である広帯域のスペクトルとなっており、また信号１０
１は、第２図Ｂの６ｆ、 ７ｆで示される濾過帯域の異
なる特性を有する２個のフィルタ６．７によって濾過さ
れるので、該フィルタ６．７の出ノｊ信号１０２，１０
３のスペクトルは、第２図Ｃに示されるように、中心周
波数的２．９Ｍ Ｈｚ （６ｓ）、３．１ＭＨｚ
（７ｓ）の２つの異なる包絡線を持つスペクトルとなる
。
運動する反射体を測定する場合には、周知のごとく、受
信波の周波数は反射体速度と送信周波数に比例したドプ
ラ偏移を受けるので、運動する反射体が探触子に近づく
ときのスペクトルは第２図の破線で示されるように包絡
線が変化する。従って、フィルタ６．７の出カスベクト
ルにおいても包絡線が変化し、特−にスペク１ヘル７Ｓ
の周波数成分はスペクトル６Ｓの周波数成分より高いの
でＪ：り大きな偏移を持って包絡線が変化することとな
る。
信波の周波数は反射体速度と送信周波数に比例したドプ
ラ偏移を受けるので、運動する反射体が探触子に近づく
ときのスペクトルは第２図の破線で示されるように包絡
線が変化する。従って、フィルタ６．７の出カスベクト
ルにおいても包絡線が変化し、特−にスペク１ヘル７Ｓ
の周波数成分はスペクトル６Ｓの周波数成分より高いの
でＪ：り大きな偏移を持って包絡線が変化することとな
る。
このようにして得られた前記フィルタ６．７の出力信号
１０２，１０３は、それぞれ複素信号変換器２０１，２
０２に入力されて複索信号に変換される。該複素信号変
換器２０１は２個のミキサ８．９と９０度移相器１２と
２個の低域フィルタ１４．１５から構成され、また複素
信号変換器２０２も複素信号変換器２０１と同様に、ミ
キーリ１０゜１１と９０度移相器１３ど低域フィルタ１
６．１７から構成されおり、以下に複素信号変換器２０
１゜２０２での信号変換を説明する。
１０２，１０３は、それぞれ複素信号変換器２０１，２
０２に入力されて複索信号に変換される。該複素信号変
換器２０１は２個のミキサ８．９と９０度移相器１２と
２個の低域フィルタ１４．１５から構成され、また複素
信号変換器２０２も複素信号変換器２０１と同様に、ミ
キーリ１０゜１１と９０度移相器１３ど低域フィルタ１
６．１７から構成されおり、以下に複素信号変換器２０
１゜２０２での信号変換を説明する。
信号１０２，１０３の出ツノスペクトル６ｓ、 ７ｓは
繰返し周波数の整数倍の多数の線スペクトルから成立し
ているが、説明を簡単にするため単一の中心スペクトル
に着目し、この周波数をｆｌ、ｆ２）振幅をＡ、時間を
ｔとすると、信号１０２゜１０３は Ａｃｏｓ２π（ｆ１＋ ｋ ｆｌｖ ） ｔ
（１）Ａｃｏｓ２π（ｆ ＋ ｋ ｆ２ ｖ
）ｔ （２）で表わされる。
繰返し周波数の整数倍の多数の線スペクトルから成立し
ているが、説明を簡単にするため単一の中心スペクトル
に着目し、この周波数をｆｌ、ｆ２）振幅をＡ、時間を
ｔとすると、信号１０２゜１０３は Ａｃｏｓ２π（ｆ１＋ ｋ ｆｌｖ ） ｔ
（１）Ａｃｏｓ２π（ｆ ＋ ｋ ｆ２ ｖ
）ｔ （２）で表わされる。
ここでｋは比例定数、■は速度、ｋｆｌｖとｋｆ２ｖは
ドプラ効果による周波数の変化分を示す。
ドプラ効果による周波数の変化分を示す。
そして、前記信号１０２は開閉器３１の端子３１ｆを介
してミキサ８，９に入力され、該ミキサ８，９の他方の
入力には参照波信号１０４が分周同期回路２から開閉器
３３の端子３３ｆを介して入力される。該参照波信号１
０４の周波数は繰返し周波数の整数倍の連続波周波数ｆ
１（２，９ＭＨ７）にてミキサ８に入力されており、ま
た参照波信号１０４の他方は９０度移相器１２により９
０疫移相されてミキサ９に入力されている。従って、ミ
キサ８とミキサ９に入力される参照波信号は位相が９０
度異なった信号となり、これは振幅を１とすると、次の
式で表わされる。
してミキサ８，９に入力され、該ミキサ８，９の他方の
入力には参照波信号１０４が分周同期回路２から開閉器
３３の端子３３ｆを介して入力される。該参照波信号１
０４の周波数は繰返し周波数の整数倍の連続波周波数ｆ
１（２，９ＭＨ７）にてミキサ８に入力されており、ま
た参照波信号１０４の他方は９０度移相器１２により９
０疫移相されてミキサ９に入力されている。従って、ミ
キサ８とミキサ９に入力される参照波信号は位相が９０
度異なった信号となり、これは振幅を１とすると、次の
式で表わされる。
ｃｏｓ２π ｆｌｔ ・・・
（３）Ｓ１ｎ２πｆ１ｔ・・・（４） 上記（３）式を複素数の実数部、（４）式をその虚数部
とすれば、両式をまとめて複素参照波となるので、ミキ
＋ｊ８，９によって演算されたミキサ出力信号は互いに
複素関係にある信号となる。
（３）Ｓ１ｎ２πｆ１ｔ・・・（４） 上記（３）式を複素数の実数部、（４）式をその虚数部
とすれば、両式をまとめて複素参照波となるので、ミキ
＋ｊ８，９によって演算されたミキサ出力信号は互いに
複素関係にある信号となる。
この結果、これらミキサ８，９の出力信号には、（３）
式と（１）式の積に比例した信号１０６が発生する。該
信号１０６は、次式 ％式％ で表わされ、５ｏＯｋｌ−１ｚ以上の周波数成分を遮断
する低域フィルタ１４に入力されることによって（５）
式の２ｆ１（５，８Ｍｌ（Ｚ ）の高周波成分は除去さ
れ、出力信号１１０は次式で表わされる信号となる。
式と（１）式の積に比例した信号１０６が発生する。該
信号１０６は、次式 ％式％ で表わされ、５ｏＯｋｌ−１ｚ以上の周波数成分を遮断
する低域フィルタ１４に入力されることによって（５）
式の２ｆ１（５，８Ｍｌ（Ｚ ）の高周波成分は除去さ
れ、出力信号１１０は次式で表わされる信号となる。
Ａｃｏｓ２ｚｒ ｆｌｋｖｔ
−（６）同様にして、ミキサ９では（１）式と（４）式
の積に比例した出力が現われるので、低域フィルタ１５
の出力信号１１１は Ａ ５ｉｎ２πｆ ｋｖｔ −（
７）で表わされ、（６） 、 （７１式の信号をまとめ
ると、次式で表わされる複素信号となる。
−（６）同様にして、ミキサ９では（１）式と（４）式
の積に比例した出力が現われるので、低域フィルタ１５
の出力信号１１１は Ａ ５ｉｎ２πｆ ｋｖｔ −（
７）で表わされ、（６） 、 （７１式の信号をまとめ
ると、次式で表わされる複素信号となる。
ｚ１＝Ａ （ｃｏｓ２πｆ１ｋｖｔ ＋１ｓｉｎ２πｆ
１ｋＶｔ ）＝ｘ＋ｉｙ１ ・・・
（８）ここで、ｉは複素記号であり、ｘ 、 ｙｌ
は次式％式％ 一方、複素信号変換器２０２では、複素参照波の周波数
は繰返し周波数の整数倍の連続波周波数ｆ２（３，１Ｍ
Ｈ２）となっており、２個の出力信＠１１２．１１３は
複素信号変換器２０１と同様に複索式で表わせば次式と
なる。
１ｋＶｔ ）＝ｘ＋ｉｙ１ ・・・
（８）ここで、ｉは複素記号であり、ｘ 、 ｙｌ
は次式％式％ 一方、複素信号変換器２０２では、複素参照波の周波数
は繰返し周波数の整数倍の連続波周波数ｆ２（３，１Ｍ
Ｈ２）となっており、２個の出力信＠１１２．１１３は
複素信号変換器２０１と同様に複索式で表わせば次式と
なる。
Ｚ −Ａ （ＣＯＳ２πｆ ｋｖｔ ＋ ！ ５ｉ
ｎ２７ｒ １２ ｋＶｊ ）＝Ｘ ＋ ｉ
ｙ２ ・・
・ （１０）ここで、ｘ 、■ は次式で表わされる。
ｎ２７ｒ １２ ｋＶｊ ）＝Ｘ ＋ ｉ
ｙ２ ・・
・ （１０）ここで、ｘ 、■ は次式で表わされる。
Ｘ ＝ＡＣＯ３２πｆ、、 ｋｖｔ、。
ｙ ＝Ａｓｉｎ ２ｙｒ ｆ２ｋｖｔ
−（１１）以上のようにして求められたアナログ
信号Ｚ１゜Ｚ２は演算精度を上げるためアナログデジタ
ル変換器１８．１９．２０．２１によってデジタル信号
に変換され、これら４個のデジタル信号×１゜Ｖｌ、Ｘ
、Ｖ２は乗算器２２，２．３．２４．２５及び加減算器
２６．２７で構成された複素乗算器２０３に入力される
。
−（１１）以上のようにして求められたアナログ
信号Ｚ１゜Ｚ２は演算精度を上げるためアナログデジタ
ル変換器１８．１９．２０．２１によってデジタル信号
に変換され、これら４個のデジタル信号×１゜Ｖｌ、Ｘ
、Ｖ２は乗算器２２，２．３．２４．２５及び加減算器
２６．２７で構成された複素乗算器２０３に入力される
。
そして、該乗算器２２．２３，２４．２５では、ｘｌ
° ｘｌ・ ｙｌ ° ｙ２・ ８ ° ｙｌ・ ｘｌ
。
° ｘｌ・ ｙｌ ° ｙ２・ ８ ° ｙｌ・ ｘｌ
。
ｙ２がそれぞれ演算され、乗算器２２と２３の出力は加
減算器２６に入力されており、また乗算器２４．２５の
出力は加減算器２７に入力される。
減算器２６に入力されており、また乗算器２４．２５の
出力は加減算器２７に入力される。
ここで、加減算器２６を加算器、加減算器２７を減算器
として動作させると、複素乗算器２０３のの出力Ｚ。（
Ｘ、Ｙ）のＸ、Ｙは次式となる。
として動作させると、複素乗算器２０３のの出力Ｚ。（
Ｘ、Ｙ）のＸ、Ｙは次式となる。
Ｘ＝ ｘ −ｘ、、 十ｖ１− ’ｙ２−（１２）Ｙ
＝ ｘ −ｙｌ−Ｘｉ −ｙ２ ・（１
３）上記Ｘ、Ｙは次式に示されるように（８） 、 （
１０’１式の７１．Ｚ２の共役積の実数部と虚数部にな
っている。
＝ ｘ −ｙｌ−Ｘｉ −ｙ２ ・（１
３）上記Ｘ、Ｙは次式に示されるように（８） 、 （
１０’１式の７１．Ｚ２の共役積の実数部と虚数部にな
っている。
ｚｏ＝ｚ１−ｚ２′
＝（Ｘ ＋１ｙ１） （ｘｌ−ｉＹ２）１ ｘ２
＋ ｙｌ ° ｙ２ ＋ｉ（ｘ −ｙｌ−ｘｌ ・ Ｖ２ ）＝
Ｘ＋ ｉＹ
・・・（１４）そして、（１２） 、 （１３）式は、
（９） 、 （１１）式を代入して計算すると次式のよ
うになる。
＋ ｙｌ ° ｙ２ ＋ｉ（ｘ −ｙｌ−ｘｌ ・ Ｖ２ ）＝
Ｘ＋ ｉＹ
・・・（１４）そして、（１２） 、 （１３）式は、
（９） 、 （１１）式を代入して計算すると次式のよ
うになる。
Ｘ＝Ａ （ＣＯ３２πｆ ｋＶｔ−ＣＯＳ２πｆ２
ｋｖｔＹ＝Ａ２（ｃｏｓ２ｙｒ ｆ ｋｖｔ −５ｉｎ
２ｙｒ ｆ１ｋｖｔ一５ｉｎ２πｆ ｋｖｔ −５ｉ
ｎ２ｙｒ ｆ２ｋｖｔ ）、 ＝ Ａ Ｓ＋ｎ
２ｙｒ （ｆｚ−ｆｌ） ｋｖｔ ・・−（１６）
・このようにして求められた複素乗算器２０３の出力Ｘ
、Ｙは演粋器２８に入力され、次式で示される弾出式に
よって振幅Ａが演算される。
ｋｖｔＹ＝Ａ２（ｃｏｓ２ｙｒ ｆ ｋｖｔ −５ｉｎ
２ｙｒ ｆ１ｋｖｔ一５ｉｎ２πｆ ｋｖｔ −５ｉ
ｎ２ｙｒ ｆ２ｋｖｔ ）、 ＝ Ａ Ｓ＋ｎ
２ｙｒ （ｆｚ−ｆｌ） ｋｖｔ ・・−（１６）
・このようにして求められた複素乗算器２０３の出力Ｘ
、Ｙは演粋器２８に入力され、次式で示される弾出式に
よって振幅Ａが演算される。
（Ｘ ＋Ｙ２）” ＝ （Ａ’ ） １／４−Ａ・・
・（１７）そして、演算器２８の出力は除算器２９．３
０に入力され、これら除算器の他方の入力端子に入力さ
れている信号Ｘ又はＹは演算器２８の出力信号、すなわ
ちＡで除算される。
・（１７）そして、演算器２８の出力は除算器２９．３
０に入力され、これら除算器の他方の入力端子に入力さ
れている信号Ｘ又はＹは演算器２８の出力信号、すなわ
ちＡで除算される。
従って、各除算器２９．３０端子Ｃ及びｄの出力は（１
５）、 （１６）、 （１７）式から求められ次式とな
る。
５）、 （１６）、 （１７）式から求められ次式とな
る。
Ａｃｏｓ２π（ｆ −ｆｌ） ｋＶｔ ・
（１ｇ）Ａｓ１ｎ２π（ｆ −ｆｌ） ｋＶｔ
・（１９）また、加減算器２６．２７を前述の場
合と逆に２６を減算器、２７を加算器として動作させる
と、（１２）、 （１３）式は次となる。
（１ｇ）Ａｓ１ｎ２π（ｆ −ｆｌ） ｋＶｔ
・（１９）また、加減算器２６．２７を前述の場
合と逆に２６を減算器、２７を加算器として動作させる
と、（１２）、 （１３）式は次となる。
Ｘ”＝ ｘ −Ｘ Ｖ −Ｖ２ −（２
０）Ｙ′＝× ・ ｙ１＋×１・ ｙ２ ・・
・（２１）上記Ｘ′、Ｙ′は次式に示されるように７１
゜Ｚ２の複素積の実数部、虚数部になる。
０）Ｙ′＝× ・ ｙ１＋×１・ ｙ２ ・・
・（２１）上記Ｘ′、Ｙ′は次式に示されるように７１
゜Ｚ２の複素積の実数部、虚数部になる。
Ｚｏ′＝７１ ・７２
＝ （ｘ１＋１ｙ１） （ｘ２＋１ｙ２）−ｘｌ
・ ×２ ’１ ・ ｙ２＋ １〈 ｘ Φ Ｖ
＋Ｘ”Ｖ２） ＝ｘ−＋ｉｙ−・・・（２２） この（２２）式は、（１５）、 （１６）式と同様に
計算すると、次の（２３）、 （２４）式になる。
・ ×２ ’１ ・ ｙ２＋ １〈 ｘ Φ Ｖ
＋Ｘ”Ｖ２） ＝ｘ−＋ｉｙ−・・・（２２） この（２２）式は、（１５）、 （１６）式と同様に
計算すると、次の（２３）、 （２４）式になる。
Ｘ＝ Ａｓ１ｎ２π（ｆ ＋ ｆ ） ｋｖｔ
・（２３）Ｙ＝Ａ ２５ｉｎ２π （ｆ 十
ｆｚ ） ｋｖｔ ・ ’（２４）そして、除
算器２９．３０においてＡで除算され、端子ｃ、ｄの出
力は次式となる。
・（２３）Ｙ＝Ａ ２５ｉｎ２π （ｆ 十
ｆｚ ） ｋｖｔ ・ ’（２４）そして、除
算器２９．３０においてＡで除算され、端子ｃ、ｄの出
力は次式となる。
Ａｃｏｓ２π（ｆ ＋ ｆｌ） ｋｖｔ
・（２５）Ａｓ１ｎ２π（ｆ 十ｆ ） ｋｖｔ
−（２６）次に、開閉器３１．３２，３３．３４の接
点を端子ｅ側に切り換えると、１０１の信号はミクサ８
．９．１０．１１に加わると共に他方の入力端子に入力
される参照波の周波数は、繰返し周波数の整数倍の連続
波の周波数ｆ。に変更される。このときの動作は（２５
）、 （２６）式でｆ −ｆ２＝［０としたものと
同じであるから、次式となる。
・（２５）Ａｓ１ｎ２π（ｆ 十ｆ ） ｋｖｔ
−（２６）次に、開閉器３１．３２，３３．３４の接
点を端子ｅ側に切り換えると、１０１の信号はミクサ８
．９．１０．１１に加わると共に他方の入力端子に入力
される参照波の周波数は、繰返し周波数の整数倍の連続
波の周波数ｆ。に変更される。このときの動作は（２５
）、 （２６）式でｆ −ｆ２＝［０としたものと
同じであるから、次式となる。
Ａ ｃｏｓａπ ｆｏｋｖｔ −（２
５′）ＡＳｉｎ４７ｒ ｆｏｋＶｔ
・（２６′）このとき、変換器２０１のみの動作は前述
の周波数ｆ１のときの動作と同じであるから、１１０゜
１１１の端子Ａ、Ｂから得られる信号は次式となる。
５′）ＡＳｉｎ４７ｒ ｆｏｋＶｔ
・（２６′）このとき、変換器２０１のみの動作は前述
の周波数ｆ１のときの動作と同じであるから、１１０゜
１１１の端子Ａ、Ｂから得られる信号は次式となる。
Ａ ｃｏｓ２πｆｏ ｋｖｔ ７
（２７）Ａｓｔｎ２πｆｏｋｖｔ
−（２８）この信号は従来の直交検波器の出力の信号
と同じである。
（２７）Ａｓｔｎ２πｆｏｋｖｔ
−（２８）この信号は従来の直交検波器の出力の信号
と同じである。
従って、（２７）、 （２８１式と、本発明を実施した
ときに得られる（１Ｂ）、 （１９）式とを比較すれば
、送信の中心周波数ｆ。の代わりにｆｌ−ｆ２（３，１
ＭＨｚ −２，９ＭＨｚ ）すなわち、２００ｋＨ７で
送信波を放射したとき得られるドプラ信号と同一である
ことが理解される。
ときに得られる（１Ｂ）、 （１９）式とを比較すれば
、送信の中心周波数ｆ。の代わりにｆｌ−ｆ２（３，１
ＭＨｚ −２，９ＭＨｚ ）すなわち、２００ｋＨ７で
送信波を放射したとき得られるドプラ信号と同一である
ことが理解される。
以上のように、本発明によれば、繰返し周波数ｆ １送
信周波数［。を変更することなく、このｆ を実質上ｆ
−ｆ２に変更した時のドプラ信号が得られ、前述したよ
うに、ｆｏは３Ｍ＋−１２゜ｆ −・ ［は２００ｋＨ
ｚであるから３Ｍ１−ＩＺのときに比較して１５倍の最
大速度を測定することが可能となる。− また、（２５）、 （２６１式又は（２５） −、（２
６）一式で示される端子Ｃ，ｄの出力信号はｆｌ−１−
ｆ２（３，ＩＭＨｚ ＋２．９ＭＨｚ ＝ ６ＭＨｚ
）または２１ｏ（２ｘ ３Ｍ１−（ｚ ＝ ６Ｍｔ（ｚ
）を放射したときに得られるドプラ信号となる。この
ことは、被検体に６ＭＨｚを放射した場合と実質上同じ
ドプラ信号が得られることであり、ｆ 、 ｆｏを
変更しないで低速度の反射体の速度を精度良く測定する
ことが可能となる。
信周波数［。を変更することなく、このｆ を実質上ｆ
−ｆ２に変更した時のドプラ信号が得られ、前述したよ
うに、ｆｏは３Ｍ＋−１２゜ｆ −・ ［は２００ｋＨ
ｚであるから３Ｍ１−ＩＺのときに比較して１５倍の最
大速度を測定することが可能となる。− また、（２５）、 （２６１式又は（２５） −、（２
６）一式で示される端子Ｃ，ｄの出力信号はｆｌ−１−
ｆ２（３，ＩＭＨｚ ＋２．９ＭＨｚ ＝ ６ＭＨｚ
）または２１ｏ（２ｘ ３Ｍ１−（ｚ ＝ ６Ｍｔ（ｚ
）を放射したときに得られるドプラ信号となる。この
ことは、被検体に６ＭＨｚを放射した場合と実質上同じ
ドプラ信号が得られることであり、ｆ 、 ｆｏを
変更しないで低速度の反射体の速度を精度良く測定する
ことが可能となる。
また、本発明によれば、放射波の周波数や繰返し周波数
を変更することなくドプラ信号周波数を変換できるので
、検出又は測定する速度に応じて所望の変ｙＡ量にて行
う高精度の速度測定をも可能とする。
を変更することなくドプラ信号周波数を変換できるので
、検出又は測定する速度に応じて所望の変ｙＡ量にて行
う高精度の速度測定をも可能とする。
更に、端子ａ、ｂの信号は、端子ｃ、ｄの信号と同様に
ドプラ情報を含んでおり、端子ａ、ｂ。
ドプラ情報を含んでおり、端子ａ、ｂ。
ｃ、ｄの出力は位相検波ビデオ信号又は直交検波ビデオ
信号として用いることができる。
信号として用いることができる。
第３図には、本発明により周波数変換されたドプラ信号
を用いた装置（第１図の２０４の部分）か示されており
、これは一般に用いられる形式のパルスドプラ装置であ
る。前記端子ｃ、ｄ又は端子ａ、ｂの周波数変換部から
のドプラビデオ信号は第３図Ｃ，Ｄ端子に接続され、こ
の信号はデジタルアナログ変換器５０．５１でアナログ
信号に変換されて、サンプルホールド回路５２．５３に
入力される。前記分周同期回路２（第１図）から送られ
るサンプリングパルスは送信時間から所定の時間遅れで
サンプルホールド回路５２．５３に加わるので、所定の
距ｌ１１１（深度）にＪ３ける反射体のドプラ信号が取
り出される。そして、該ドプラ信号は低域フィルタで構
成されたドプラフィルタ５４’、５５で不要な信号が除
去され、演算回路５６に入力されており、演算回路５６
の出力は測定表示器５７に入力され、演算された反射体
の速度が表示される。
を用いた装置（第１図の２０４の部分）か示されており
、これは一般に用いられる形式のパルスドプラ装置であ
る。前記端子ｃ、ｄ又は端子ａ、ｂの周波数変換部から
のドプラビデオ信号は第３図Ｃ，Ｄ端子に接続され、こ
の信号はデジタルアナログ変換器５０．５１でアナログ
信号に変換されて、サンプルホールド回路５２．５３に
入力される。前記分周同期回路２（第１図）から送られ
るサンプリングパルスは送信時間から所定の時間遅れで
サンプルホールド回路５２．５３に加わるので、所定の
距ｌ１１１（深度）にＪ３ける反射体のドプラ信号が取
り出される。そして、該ドプラ信号は低域フィルタで構
成されたドプラフィルタ５４’、５５で不要な信号が除
去され、演算回路５６に入力されており、演算回路５６
の出力は測定表示器５７に入力され、演算された反射体
の速度が表示される。
このほか、端子ａ、ｂ、Ｃ，ｄの出力信号は、位相検波
されたビデオ信号を必要とする他の形式のドプラ装置に
供給することもでき、ドプラ装置としては、このビデオ
信号を繰返し周期に等しい遅れ時間を設けた遅延線の入
出力信号の位相差や相関を求めて流速分布を測定表示す
る装置や入出力信号の振幅差を検出する移動目標検出（
ＭＴＩドプラ）装置等の二次元ドプラ装置に応用可能で
である。
されたビデオ信号を必要とする他の形式のドプラ装置に
供給することもでき、ドプラ装置としては、このビデオ
信号を繰返し周期に等しい遅れ時間を設けた遅延線の入
出力信号の位相差や相関を求めて流速分布を測定表示す
る装置や入出力信号の振幅差を検出する移動目標検出（
ＭＴＩドプラ）装置等の二次元ドプラ装置に応用可能で
である。
［発明の効果］
以上説明したＪ：うに、本発明によれば、放射波の周波
数やパルス繰返し周波数を変更することなくドプラ信号
周波数を変更できるので、遠距離かつ高速度の反射体の
距離、速度を正確に測定することができ、また低速度の
反射体においても従来と比較して高精度の速度測定が可
能となる。
数やパルス繰返し周波数を変更することなくドプラ信号
周波数を変更できるので、遠距離かつ高速度の反射体の
距離、速度を正確に測定することができ、また低速度の
反射体においても従来と比較して高精度の速度測定が可
能となる。
第１図は本発明に係るドプラ信号の周波数変換装置の好
適な実施例を示すブロック図、第２図は周波数変換され
るドプラ信号を説明するスペクトル図 第３図は実施例装置により得られたドプラ信号を用いる
パルスドプラ装置のブロック図である。 １ ・・・ 発振器 ２ ・・・ 分周同期回路 ３ ・・・ 送受切換回路 ４ ・・・ 探触子 ５ ・・・ 増幅器 ６．７ ・・・ 帯域フィルタ ８．９．１０．１１ ・・・ ミキサ１２．１３
・・・ ９０度移相器 １４．１５，１６． １７ ・・・ 低域フィルタ１
８．１９，２０．２１ ・・・ アナログデジタル変換器 ２２．２３，２４．２５ ・・・ 乗算器２６．２７
・・・ 加減算器 ２８ ・・・ 演算器 ２９．３０ ・・・ 除算器 ５０．５１ ・・・ デジタルアナログ変換器５２．
５３ ・・・ サンプルボールド回路５４．５５
・・・ ドプラフィルタ５６ ・・・ 演算回路 ５７ ・・・ 表示回路 ２０１．２０１ ・・・ 複素信号変換器２０３ ・
・・ 複素乗算器 ２０４ ・・・ パルスドプラ装置。
適な実施例を示すブロック図、第２図は周波数変換され
るドプラ信号を説明するスペクトル図 第３図は実施例装置により得られたドプラ信号を用いる
パルスドプラ装置のブロック図である。 １ ・・・ 発振器 ２ ・・・ 分周同期回路 ３ ・・・ 送受切換回路 ４ ・・・ 探触子 ５ ・・・ 増幅器 ６．７ ・・・ 帯域フィルタ ８．９．１０．１１ ・・・ ミキサ１２．１３
・・・ ９０度移相器 １４．１５，１６． １７ ・・・ 低域フィルタ１
８．１９，２０．２１ ・・・ アナログデジタル変換器 ２２．２３，２４．２５ ・・・ 乗算器２６．２７
・・・ 加減算器 ２８ ・・・ 演算器 ２９．３０ ・・・ 除算器 ５０．５１ ・・・ デジタルアナログ変換器５２．
５３ ・・・ サンプルボールド回路５４．５５
・・・ ドプラフィルタ５６ ・・・ 演算回路 ５７ ・・・ 表示回路 ２０１．２０１ ・・・ 複素信号変換器２０３ ・
・・ 複素乗算器 ２０４ ・・・ パルスドプラ装置。
Claims (3)
- （１）周期的パルス変調波の放射に基づく反射体からの
反射波を受信、増幅したドプラ信号と複素参照波とを混
合検波し前記ドプラ信号を複数個の複素信号に変換する
複数個の複素信号変換器と、前記複数個の複素信号の複
素積又は共役積を演算する複素乗算器とを含み、反射体
からのドプラ信号を所望の周波数に変換することを特徴
とするドプラ信号の周波数変換装置。 - （２）特許請求の範囲（１）記載の装置において、複素
信号変換器は受信したドプラ信号をそれぞれ異なる帯域
を持つ複素信号に変換する複数個の複素信号変換器から
なることを特徴とするドプラ信号の周波数変換装置。 - （３）特許請求の範囲（１）記載の装置において、複素
乗算器から出力された複素信号の実数部の２乗とその虚
数部の２乗との和の４乗根により出力複素信号を除算す
る除算器を備えたことを特徴とするドプラ信号の周波数
変換装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12842384A JPS618688A (ja) | 1984-06-23 | 1984-06-23 | ドプラ信号の周波数変換装置 |
| US06/746,998 US4780837A (en) | 1984-06-23 | 1985-06-19 | Doppler signal frequency converter |
| CA000484677A CA1246732A (en) | 1984-06-23 | 1985-06-20 | Doppler signal frequency converter |
| EP85107684A EP0166392B1 (en) | 1984-06-23 | 1985-06-21 | Doppler signal frequency converter |
| DE8585107684T DE3586016D1 (de) | 1984-06-23 | 1985-06-21 | Frequenzumsetzer eines dopplersignals. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12842384A JPS618688A (ja) | 1984-06-23 | 1984-06-23 | ドプラ信号の周波数変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS618688A true JPS618688A (ja) | 1986-01-16 |
| JPH0345797B2 JPH0345797B2 (ja) | 1991-07-12 |
Family
ID=14984389
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12842384A Granted JPS618688A (ja) | 1984-06-23 | 1984-06-23 | ドプラ信号の周波数変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS618688A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63179275A (ja) * | 1987-01-21 | 1988-07-23 | Aloka Co Ltd | ドプラ信号変換装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58188433A (ja) * | 1982-04-28 | 1983-11-02 | アロカ株式会社 | 超音波診断装置 |
-
1984
- 1984-06-23 JP JP12842384A patent/JPS618688A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58188433A (ja) * | 1982-04-28 | 1983-11-02 | アロカ株式会社 | 超音波診断装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63179275A (ja) * | 1987-01-21 | 1988-07-23 | Aloka Co Ltd | ドプラ信号変換装置 |
| JPH0479590B2 (ja) * | 1987-01-21 | 1992-12-16 | Aloka |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0345797B2 (ja) | 1991-07-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |