JPS6326783Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、ほぼパルス状の送波エネルギーに呼
応して帰投する反射波を電気信号の形に変換して
受信する反射波受信装置に関するものである。

医用超音波装置の主要部を占める上述のごとき
反射波受信装置は、比帯域幅（二帯域幅／中心周
波数）が著しく大であるという点でレーダーやソ
ーナーとは大きく異なつている。目的物体である
人体に超音波を投射して得られる反射板はほぼ
1000波程度であるが、この1000波の中に数百ピク
セルの分解能を押し込もうとするところに比帯域
幅が大きくなるという原因が潜んでいる。比帯域
幅の著しく大きい（１近くにもなる）エコーを受
信する上で問題となるのは、主として超音波を送
波及び受波する探触子自体の帯域幅であるが、第
２番目としては受信増幅器の帯域幅である。エコ
ー信号を処理するに際し信号を対数圧縮する必要
があり、受信増幅器としては対数圧縮特性を特つ
た非直線増幅器が使用される。このような非直線
増幅器に使用する単位増幅器は著しく広帯域すな
わち直流から数十ＭHzまでにわたる帯域をもつた
ものでなくてはならず、従つて段間結合やデカツ
プリングもその程度の対応が要求される。また、
非直線増幅器の出力におけるペデスタルノイズレ
ベルは、扱うエコー信号の帯域幅によつては決ら
ず、単位増幅器のノイズレベルにより決る。従つ
て非直線増幅器（対数増幅器）は波形の瞬時値を
忠実にその都度圧縮（対数変換）してゆくような
高忠実度アンプあることが要求される。

ところで、比帯域幅が1/5〜1/10以下程度の通
信用増幅器あるいは前記レーダーやソーナーにお
ける増幅器の場合は、少し圧縮（頭打ち）しては
バンドパス処理による波形の丸め処理及び不要帯
域外成分の除去という手法が利用できるため、ザ
グや尻尾引きの問題を生ずることなく単位増幅器
の帯域幅を系全体に要求される帯域幅と同じか又
は多少広い程度の値まで絞ることができる。

本考案は、このような点に鑑み、その目的とす
るところは、実質的に前述のような比帯域幅の過
大でない（1/5〜1/10程度）増幅器の利点を活か
せるような反射波受信装置を実現することにあ
る。

本考案の他の目的は、基底ノイズレベルのより
底い受信増幅器であるような反射波受信装置を実
現しようとするものである。

本考案の更に他の目的は、瞬間波形圧縮を趣旨
とする広帯域の対数増幅器に汎用の、特に民生用
の安価なICあるいは一般的な回路方式、部品等
が使用できるようにし、コスト及び信頼性等の向
上を図ることのできる反射波受信装置を実現しよ
うとするものである。

このような目的を達成するための本考案の基本
的構成は、エコー信号を早期の内にヘテロダイン
変換によりアツプ・コンバージヨンに付して十数
ＭHzないし数十ＭHzの範囲、すなわちテレビジヨ
ン回路におけるIF増幅器が得意とする周波数領
域にまで持ち上げ、以後そのまま検波の過程ま
で、そのような民生用の回路やフイルタを流用し
てなることを特徴とするものである。

以下図面を用いて本考案を詳しく説明する。第
１図は本考案に係る反射波受信装置の一実施例を
示す要部構成図である。同図において、TDは超
音波を送波及び受波するトランスデユーサで、駆
動回路（図示せず）より与えられる励振パルスで
付勢されて被検体に超音波を送波し、その反射波
を受波して電気信号に変換し出力するようになつ
ている。A₁は前置増幅器で、トランスデユーサ
TDからのエコー信号を適宜に増幅して混合器
MIXに与える広帯域リニヤアンプである。しか
し、この前置増幅器A₁としては、ノイズ・フイ
ギユアを確保することが主目的であつて、非直線
処理を目的とするものではないから（送波パルス
の抑圧もしくはクリツプは別として）ごく素直
な、低ノイズ、低ゲインの増幅器で十分である。
LOは局部発振器で、その周波数を60MHzに選択
してある。BPF₀はバンドパスフイルタでその周
波数帯域は前置増幅器A₁で取扱うエコー信号が
１〜6MHz程度であるので54〜59MHzでよく、こ
のフイルタとしてはJISに基づくテレビジヨン
（以下TVと略す）中間周波数用のフイルタ（音
響表面波を利用したものであるいはLCフイルタ
ブロツク等）を用いることができる。このバンド
パスフイルタBPF₀を通過した信号は後続の増幅
器A₂で適宜に増幅した後検波器DETに導かれて
いる。バンドパスフイルタBPF₀と増幅器A₂でな
る部分は中庸比帯域増幅器であり、この増幅器
A₂もまたTVIF用のIC化された増幅器を流用する
ことができ、AGCやTGCの機能、ないしは整
流・帰還型の対数圧縮もこのICのゲイン制御機
構を利用して実現することができる。なお、整
流・帰還型の近似対数圧縮（応答結果が対数圧縮
になるような瞬時応答のAGCである）は検波後
の平滑フイルタが遅れ要素として働くため比帯域
幅の大きい系においては実現し得ないが、リツプ
ルを除去することがエンベローブの遅延をほとん
ど来さずに行なえる程度の狭帯域系においては有
用である。

第２図は第１図装置の増幅器A₂の一実施例の
詳細を示す図で、各可飽和増幅器A₂₁，A₂₂，
A₂₃，…の段間ごとに「波形丸め」すなわちこの
場合は周波数帯域が40〜70MHzのバンドパスフイ
ルタBPF₁，BPF₂，…で帯域制限を行ない、圧縮
の結果生ずる奇数次高調波および瞬時波形の行き
がかり上避け得ない直流分やベースバンド成分の
出現を除去しつつ次段に引き継ぐようにしたもの
である。各増幅器A₂₁，A₂₂，A₂₃，…の出力は遅
延回路DL₁，DL₂，DL₃，…を介して通過回路系
の遅れを補正して加算器ADDにて集合され対数
圧縮された１つのエコー信号となつて出力され
る。このような回路構成によれば、ザグや尻尾引
きないし高次の成分の回り込みによる波形異常を
ほとんど生じないようにすることができ、更に単
位増幅器A₂₁，A₂₂，A₂₃，…自身で生ずるノイズ
もこの段間のフイルタBPF₁，BPF₂，…により抑
圧される。

なお、バンドパスフイルタBPF₁，BPF₂，…の
帯域幅は前段のバンドパスフイルタBPF₀に比べ
て若干広い目に設定して主たるフイルタBPF₀の
特性に影響しないように選んであるが、これら段
間フイルタが全体として主たる帯域幅に寄与する
ような帯域幅にそれぞれを設定してもよい。

以上説明したように、本考案によれば、ヘテロ
ダイン変換方式により信号をアツプ・コンバージ
ヨンに付し、比帯域幅を比較的小となした上で対
数圧縮などの処置を行なうように構成したため、
入手容易で安価な部品により信頼性の高い反射波
受信装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る反射波受信装置の一実施
例を示す構成図、第２図は第１図装置の増幅器の
実施例図である。 TD……トランスデユーサ、A₁……前置増幅
器、MIX……混合器、LO……局部発振器、
BPF₀，BPF₁，BPF₂……バンドパスフイルタ、
A₂……増幅器、A₂₁，A₂₂，A₂₃……可飽和増幅
器、DL₁，DL₂，DL₃……遅延回路、ADD……加
算器。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) ほぼパルス状の送波エネルギーに呼応して帰
   投する反射波を電気信号の形に変換して受信す
   るものであつて、系の比帯域幅が比較的大きい
   反射波受信装置において、 前記電気信号を増幅する低ノイズ、低ゲイン
   の前置増幅器と、 この前置増幅器の出力をヘテロダイン変換に
   よりアツプ・コンバージヨンして出力するアツ
   プ・コンバージヨン手段と、 このアツプ・コンバージヨン手段の出力信号
   を対数圧縮する対数圧縮増幅器と、 この対数圧縮増幅器の出力を検波する検波器
   とを具備したことを特徴とする反射波受信装
   置。 (2) 前記対数圧縮増幅器を、多段の対数圧縮増幅
   器と、それらの段間に配置され通過帯域幅が前
   段よりも広くなる関係で構成された複数個のバ
   ンドパスフイルタと、各対数圧縮増幅器の各出
   力について通過回路系の遅れを補正するための
   複数の遅延回路と、これら遅延回路の各出力を
   １つに集合する加算器より構成したことを特徴
   とする実用新案登録請求の範囲第１項記載の反
   射波受信装置。