[發明專利]多線接收波束形成器以及相關的系統和方法

有效

• 申請號: 201680007672.2
• 申請日: 2016-01-18
• 公開（公告）號: CN107209255B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: S·R·弗里曼;M·T·麥克米倫
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: G01S7/52
• 分類號: G01S7/52;G01S15/89
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 王英;劉炳勝

提供了耦合到陣列元件的組的微波束形成器，所述微波束形成器對元件的組進行部分地波束形成以形成多個接收線。在所述微波束形成器中，延遲線可被配置為輸出可以被延遲不同量的多個信號流，以支持微波束形成器中的多線接收。波束形成期間的讀取過程不是破壞性的，從而允許從單個延遲線生成多行接收波束。

背景技術

超聲陣列換能器可以被配置為單行換能器元件，用于對二維(2D)圖像平面進行成像一維(1D)陣列，或者被配置為用于對三維區域進行成像的換能器元件的二維(2D)陣列。2D陣列包括在方位和海拔兩個方向上延伸的元件，其能夠被完全獨立地操作以在任何方位或海拔方向上聚焦和操縱波束。這些陣列能夠被配置在平坦或彎曲取向。

具有大量元件的二維陣列換能器以及1D陣列造成歸因于其大量換能器元件的問題。由于在傳送和接收中必須單個地控制這些元件中的每個，對于每個元件必須提供單獨的信號線。1D陣列可以包括一行100-200個元件，要求100-200個信號線，其能夠被容納于相對小且輕的探頭線纜中，但可以需要與相對少的通道的系統波束形成器一起操作。2D陣列可以在一個維度上具有100-200行元件，并且在另一維度中具有100-200列的元件，總計幾千個個體元件。數千的信號線的線纜對于手持的并且必須由超聲波檢查者操縱的探頭而言是不現實的。為了解決這個問題，微波束形成器集成電路可以被附接到換能器陣列，所述換能器陣列執行元件的組(也稱為貼片(patch))的部分波束形成。每個貼片的單個延遲和匯總信號通過標準尺寸線纜被傳導到超聲系統波束形成器，其中，來自每個貼片的匯總信號被應用到系統波束形成器的通道，其完成波束形成操作。

遺憾的是，利用部分求和的貼片元件的微波束形成方法對于多線接收波束形成而言是受限的。多線性接收波束形成經常在主機波束形成中被使用，以通過從單個發射波束創建多個接收波束來提高幀率。然而，微波束形成涉及在主機波束形成器之前形成部分波束。這具有的缺點是，主機只能將不同的接收波束形成延遲應用到部分求和，并且在某些情況下限制了可以形成多線接收波束的程度。部分求和(微波束形成器輸出)的元件的組越大，越難以實現高質量的多線接收。矩陣陣列可以包括從元件的小的組或元件的大的組形成部分求和，并且在這種情況下，主機的多線接收能力將會劣化，因為它不能“再操縱”這些求和的信號。因此，多線接收性能被妥協。1D陣列中的貼片相對于超聲波波長可能非常大，因此不能進行高質量的多線接收。

因此，存在對于在使用部分求和(微波束形成)時的針對多線接收波束形成的改進的架構和方法的需要。

發明內容

在一些實施例中，本發明提供一種接收波束形成器，所述接收波束形成器包括：延遲元件，其包括模擬隨機存取存儲器(ARAM)，所述延遲元件可包括輸入線，所述輸入線被配置為接收輸入模擬電信號，所述輸入模擬電信號是根據從換能器元件的陣列接收的聲學信號生成的；寫入移位寄存器，其被配置為操作連接到所述輸入線的多個寫入開關；多個電容性元件，其被配置為存儲能夠在不同的延遲時間從多個輸出讀取的電荷；多個讀取移位寄存器，其被配置為操作連接到多個輸出的多個讀取開關，使得所述電荷在所述不同的延遲時間從不同的輸出被讀取，以及多個求和元件，每個求和器被配置為對來自電容性元件的輸出中的每個的輸出信號進行求和。

在特定實施例中，接收波束形成器可以被配置為使得可以在不同的延遲時間并行讀取來自多個輸出的存儲的電荷。例如，可以在一個延遲時間讀取多個電容性元件中的每個上的第一輸出，并且可以在不同的延遲時間讀取多個電容性元件中的每個上的第二輸出。

在一些實施例中，所述多個電容性元件的至少一個包括在寫入操作期間耦合到輸入線和DC電壓源的電容器。電容器還可以被耦合到多個放大器，所述多個放大器被配置為允許探詢能夠在不同的延遲時間被讀取的電容器上的存儲的電荷。在特定實施例中，所述電容性元件中的至少一個包括耦合到寫開關的多個電容器，使得可以將電荷寫入所述多個電容器中的每個相應的電容器上。所述多個電容器可以被耦合到多個放大器，所述多個放大器被配置為允許探詢電容器上存儲的電荷。所述接收波束形成器還可以被配置為在相同或不同的時間讀取電容器上存儲的電荷。