專利名稱：超聲系統(tǒng)的子波束形成接收器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲系統(tǒng)的接收電路，具體地涉及為超聲系統(tǒng)提供形成接收信號(hào)子波束的電路。
背景技術(shù)：
參考圖I，傳統(tǒng)超聲系統(tǒng)包括處理器/控制器10和模擬前端(AFE)20以及用戶接口(未示出)，諸如視頻顯示器和計(jì)算機(jī)鍵盤和鼠標(biāo)。處理器/控制器10中包括的數(shù)字波束形成器12提供限定發(fā)射波束輪廓/波形(profile)的多個(gè)數(shù)字發(fā)射數(shù)據(jù)信號(hào)13，并且反過(guò)來(lái)接收表示所接收的能量分布/能線圖(energy profile)的多個(gè)數(shù)字接收數(shù)據(jù)信號(hào) 33?？梢栽诓ㄊ纬善麟娐?2內(nèi)形成任何期望的波束。AFE20的傳輸路徑包括數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換(DAC)電路22和多個(gè)換能器放大器驅(qū)動(dòng)電路 24的多個(gè)通道/信道。發(fā)射數(shù)據(jù)信號(hào)13被轉(zhuǎn)換為相應(yīng)模擬信號(hào)用于驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電路24。根據(jù)已知原理，每個(gè)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)輸出信號(hào)25驅(qū)動(dòng)換能器陣列28內(nèi)的相應(yīng)換能器，并且經(jīng)由發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)26被傳輸。根據(jù)其他已知原理，由換能器陣列28接收的反射的超聲能量被轉(zhuǎn)換為相應(yīng)模擬電信號(hào)，其經(jīng)由發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)26被傳輸?shù)较鄳?yīng)/各自時(shí)變?cè)鲆娣糯笃?時(shí)間變量增益放大器(TVGA)電路30。產(chǎn)生的放大信號(hào)31通過(guò)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換(ADC)電路32的多個(gè)通道被轉(zhuǎn)換以產(chǎn)生接收數(shù)據(jù)信號(hào)33。此類超聲成像系統(tǒng)以該方式操作以提供形成期望圖像分辨率和質(zhì)量需要的波束。 注意，波束形成功能通常在數(shù)字域中執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)期望的靈活性和可編程性。然而，此數(shù)字域電路消耗功率隨著處理速度和復(fù)雜性的增加而被增大。此功率消耗，具體地功率消耗中的任何增加是特別麻煩的，因?yàn)楦嘞到y(tǒng)被設(shè)計(jì)為是便攜的并且在電池電源下運(yùn)行/操作。 此外，隨著更復(fù)雜換能器陣列被研發(fā)，處理器/控制器10和AFE20之間的接口中的信號(hào)13， 33的數(shù)目被增大。因此，期望實(shí)施改進(jìn)的子波束形成以便減少功率消耗和處理器/控制器 10和AFE20之間的信號(hào)連接的數(shù)目。

發(fā)明內(nèi)容
提供超聲系統(tǒng)的子波束形成接收器的多通道接收器電路，其中數(shù)字濾波器、縮減采樣和連續(xù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路將可編程的精細(xì)和粗糙時(shí)間延遲施加到接收的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，超聲系統(tǒng)的子波束形成接收器的多通道接收器電路包括輸入信號(hào)延遲電路，其通過(guò)提供相應(yīng)多個(gè)延遲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)響應(yīng)一個(gè)或更多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)和多個(gè)輸入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)中的每一個(gè)；信號(hào)選擇電路，其耦合到輸入信號(hào)延遲電路并且通過(guò)選擇相應(yīng)多個(gè)延遲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)中的每一個(gè)以提供多個(gè)選擇的延遲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)從而響應(yīng)第一多個(gè)控制數(shù)據(jù)；輸出信號(hào)延遲電路，其耦合到信號(hào)選擇電路并且通過(guò)延遲多個(gè)選擇的延遲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的每一個(gè)以提供多個(gè)進(jìn)一步延遲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)從而響應(yīng)第二多個(gè)控制數(shù)據(jù)；以及信號(hào)合并電路，其耦合到輸出信號(hào)延遲電路并且通過(guò)合并多個(gè)進(jìn)一步延遲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)以提供對(duì)應(yīng)輸出數(shù)據(jù)信號(hào)從而響應(yīng)多個(gè)進(jìn)一步延遲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，超聲系統(tǒng)的子波束形成接收器的多通道接收器電路包括輸入信號(hào)延遲裝置，其接收一個(gè)或更多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)和多個(gè)輸入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)中的每一個(gè)并且響應(yīng)其提供相應(yīng)多個(gè)延遲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)；信號(hào)選擇裝置，其接收第一多個(gè)控制數(shù)據(jù)并且響應(yīng)其選擇相應(yīng)多個(gè)延遲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)中的每一個(gè)以提供多個(gè)選擇的延遲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)；輸出信號(hào)延遲裝置，其接收第二多個(gè)控制數(shù)據(jù)并且響應(yīng)其延遲多個(gè)選擇的延遲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的每一個(gè)以提供多個(gè)進(jìn)一步延遲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)；以及信號(hào)合并裝置，其合并多個(gè)進(jìn)一步延遲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)以提供對(duì)應(yīng)輸出數(shù)據(jù)信號(hào)。


圖I是傳統(tǒng)波束形成超聲系統(tǒng)的發(fā)射/傳輸(transmit)和接收通道的功能框圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的執(zhí)行子波束形成的超聲系統(tǒng)的發(fā)射和接收通道的功能框圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的具有子波束形成接收器的超聲系統(tǒng)的8通道的功能框圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的超聲系統(tǒng)的子波束形成接收器電路的功能框圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的實(shí)施為sigma-delta ADC電路的部分的多相子波束形成接收器電路的功能框圖。圖6和圖7是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的實(shí)施為sigma-delta ADC電路的部分的多級(jí)、多相子波束形成接收器電路的功能框圖。
具體實(shí)施例方式下面參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例實(shí)施例。此描述是說(shuō)明性的并且不限制本發(fā)明的范圍。充分詳細(xì)地描述這些實(shí)施例以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，并且將理解在不偏離本發(fā)明的思想和范圍的情況下可以實(shí)踐具有一些變化的其他實(shí)施例。貫穿本發(fā)明，在沒(méi)有與本文相反的清楚指示時(shí)，應(yīng)該理解所述的單個(gè)電路元件在數(shù)目上可以是單個(gè)或多個(gè)。例如，術(shù)語(yǔ)“電路”和“線路”可以包括單個(gè)構(gòu)件或多個(gè)構(gòu)件，其是有源的和/或無(wú)源的并且被連接或以其他方式耦合在一起(例如作為一個(gè)或多個(gè)集成電路芯片)以提供所述功能。此外，術(shù)語(yǔ)“單個(gè)”可以指一個(gè)或多個(gè)電流、一個(gè)或多個(gè)電壓或一個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)。在附圖中，相似或相關(guān)元件將具有相似或相關(guān)阿爾法(alpha)、數(shù)字或字母指示符。此外，盡管使用離散電子電路(優(yōu)選以一個(gè)或多個(gè)集成電路芯片的形式)在實(shí)施情況下對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，但是根據(jù)要被處理的信號(hào)頻率或數(shù)據(jù)率，此電路的任何部件的功能可以可替換地使用一個(gè)或多個(gè)合適編程處理器被實(shí)施。此外，在一定程度上，附示說(shuō)明不同實(shí)施例的功能框圖，功能塊不需要指示硬件電路之間的間隔(division)。因此，例如，一個(gè)或多個(gè)功能塊(如處理器、存儲(chǔ)器等)可以以單件硬件被實(shí)施(如通用信號(hào)處理器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、硬盤驅(qū)動(dòng)器等)。相似地，所述的任何程序/編程可以是獨(dú)立程序，可以被合并為操作系統(tǒng)中的子程序，可以是在安裝軟件包中的函數(shù)/功能等。參考圖2，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的使用子波束形成的超聲系統(tǒng)簡(jiǎn)化處理器/控制器100的總體(global)數(shù)字波束形成器電路和AFE200之間的信號(hào)接口?？傮w數(shù)字波束形成器102將總數(shù)為N的通道劃分為多個(gè)較小組的η通道或子波束，其提供發(fā)射數(shù)據(jù)信號(hào)103的多個(gè)子波束和接收信號(hào)215的多個(gè)子波束。在發(fā)射路徑/傳輸路徑中，這些η個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)103被用于通過(guò)乘與Ν/η個(gè)子波束形成器電路202a提供N個(gè)子波束信號(hào) 203。(例如，如果換能器陣列210通過(guò)N= 256個(gè)信號(hào)被驅(qū)動(dòng)，并且每個(gè)子波束形成器電路 202提供η = 8個(gè)子波束信號(hào)，則總體數(shù)字波束形成器102僅需要提供Ν/η = 32個(gè)發(fā)射數(shù)據(jù)信號(hào)103)。子波束信號(hào)203用作驅(qū)動(dòng)電路206的模擬驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其為換能器陣列提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)207。來(lái)自換能器陣列207的接收信號(hào)209通過(guò)時(shí)變?cè)鲆娣糯笃?10被放大，并且產(chǎn)生的放大信號(hào)211被ADC電路212轉(zhuǎn)換以產(chǎn)生相應(yīng)數(shù)字信號(hào)213。這些數(shù)字信號(hào)213由子波束形成接收器電路214 (其主題被公開(kāi)并且其一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例在待審專利申請(qǐng)中被主張) 處理以提供所述η個(gè)接收數(shù)據(jù)信號(hào)215。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的此子波束形成減少整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜性和功率消耗。例如，傳統(tǒng)波束形成在數(shù)字域中被執(zhí)行，如使用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)，作為總體數(shù)字波束形成器102的一部分，其中大量的插值計(jì)算消耗相當(dāng)大的功率，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的子波束形成在模擬和混合信號(hào)域中被執(zhí)行以獲得高準(zhǔn)確度同時(shí)消耗較
小功率。參考圖3，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，子波束形成在接收信號(hào)路徑中被執(zhí)行 (作為示例，該討論參考圖2中的對(duì)第一子組接收信號(hào)210a操作的第一子組元件210a， 212a，214a)。如上所述，接收信號(hào)209a被時(shí)變?cè)鲆娣糯笃?10a放大并且放大信號(hào)211a經(jīng)由過(guò)采樣ADC電路212a轉(zhuǎn)換以為子波束形成器電路214aa產(chǎn)生信號(hào)213a。在每個(gè)超聲AFE 中有一個(gè)TVGA。如眾所周知的，每個(gè)TVGA的增益基于其接收的回波信號(hào)的衰減速率被控制，如根據(jù)從主控制器(未示出)接收的控制信號(hào)205b。一個(gè)或多個(gè)額外或可替換控制信號(hào)307可以被用于提供振幅調(diào)制，如通過(guò)放大器增益加權(quán)。如果需要，這可以提供更復(fù)雜的波束形成，并且此額外控制信號(hào)307可以根據(jù)例如由主控制器(未示出)提供的一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)305a經(jīng)由子波束形成器電路214aa提供。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，ADC電路212a以sigma-delta ADC電路的形式被執(zhí)行，其又稱為delta-sigma調(diào)制器(DSM)電路，其許多類型在現(xiàn)有技術(shù)是熟知的。根據(jù)已知技術(shù)， 每個(gè)ADC電路將其模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，其使用過(guò)采樣技術(shù)轉(zhuǎn)換為需要的高速單比特流或多比特流。子波束形成器電路214aa通過(guò)將多個(gè)信號(hào)213a (如8個(gè))合并為具有精細(xì)延遲分辨率/延遲分辨力(fine delay resolution)的單子波束信號(hào)215a提供相位控制,其具有同ADC電路212a的過(guò)采樣頻率一樣精確。根據(jù)采樣時(shí)鐘信號(hào)301a，需要的時(shí)鐘信號(hào)通過(guò)時(shí)鐘電路302提供，如鎖相回路(PLL)。因此，如上所述，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的子波束形成可以在混合信號(hào)域中被執(zhí)行以獲得高準(zhǔn)確度同時(shí)消耗較少功率。根據(jù)從主控制器(未示出)接收的控制信號(hào) 305b，或根據(jù)主控制器提供的一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)305a經(jīng)由子波束形成器電路214aa提供的一個(gè)或多個(gè)額外或可替換控制信號(hào)307，可以在模擬域中通過(guò)控制多個(gè)TVG210a的增益提供振幅控制。通過(guò)將多個(gè)信號(hào)213a與相應(yīng)控制信號(hào)相位合并為單子波束信號(hào)215a在子波束形成器電路214aa內(nèi)的數(shù)字域中提供相位控制(在下面將更詳細(xì)地討論)。參考圖4，抽取濾波器/采樣濾波器310接收并濾波DSM電路212a產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào) 213a。DSM電路212a通過(guò)具有過(guò)采樣頻率fc的時(shí)鐘信號(hào)被計(jì)時(shí)，該過(guò)采樣頻率fc是采樣頻率fs的N倍(fc = N*fs)。每個(gè)抽取濾波器310使用過(guò)采樣頻率時(shí)鐘信號(hào)303c和多個(gè)其分開(kāi)版本(divided version) 303d被計(jì)時(shí),多個(gè)其分開(kāi)版本與過(guò)采樣頻率時(shí)鐘信號(hào)303c 同步，其中fd= (1，2，...，m)*fs，m是整數(shù)并且m< fc/fs。因此，抽取濾波器310將DSM 電路212a的低分辨率、高頻率信號(hào)213a轉(zhuǎn)換為相應(yīng)高分辨率、低頻率的多比特信號(hào)311。根據(jù)具有采樣頻率fs的時(shí)鐘信號(hào)301a，這些多比特信號(hào)311在信號(hào)加法電路312 中被求和。(盡管此處未示出，但是應(yīng)該理解TVFA210a中完成的信號(hào)增益加權(quán)可以在此處完成，如通過(guò)將其信號(hào)311乘與其相應(yīng)加權(quán)因子早抽取濾波器310內(nèi)完成，其被接收作為波束輪廓/波形(profile)控制電路308的一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)309的一部分)。這產(chǎn)生多比特(k+3比特)積分信號(hào)/求和信號(hào)313。根據(jù)輸入信號(hào)313的采樣頻率時(shí)鐘信號(hào)301a 和輸出信號(hào)215a的具有頻率fk = (k+3) *fs的較高頻率時(shí)鐘信號(hào)303k，該并行信號(hào)313通過(guò)并行-串行轉(zhuǎn)換器(P/S轉(zhuǎn)換器)314被轉(zhuǎn)換為串行信號(hào)215a。時(shí)鐘信號(hào)303c、303d、303k由時(shí)鐘電路302提供，如PLL，其使用采樣頻率時(shí)鐘信號(hào) 301a作為其參考頻率。如下面更詳細(xì)討論，抽取濾波器310還接收來(lái)自波束輪廓控制電路308的一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)309控制信號(hào)延遲,除了別的之外(among other things)。這些一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)309是基于如由主控制器(未示出)提供的波束形成控制數(shù)據(jù)305aa。該波束輪廓控制電路308還提供TVGA增益加權(quán)控制信號(hào)307 (如上所討論的)。根據(jù)該實(shí)施例，該子波束形成技術(shù)通過(guò)改變信號(hào)的相應(yīng)延遲和振幅將多個(gè)接收通道合并為單通道。時(shí)間延遲變化由可編程抽取濾波器310執(zhí)行，而信號(hào)振幅改變通過(guò) TVGA210a(圖3)內(nèi)的偏移或抽取濾波器信號(hào)311的增益加權(quán)被執(zhí)行。如上所述，波束圖型控制數(shù)據(jù)305aa通常由外部控制器提供，諸如主機(jī)(未示出)或現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA， 未示出)。作為波束形成控制數(shù)據(jù)305aa的一部分，總體波束形成偏移信息可以被包括以用作延遲控制信號(hào)309和增益控制數(shù)據(jù)307的部分或影響延遲控制信號(hào)309和增益控制數(shù)據(jù)307。校準(zhǔn)數(shù)據(jù)也可以被包括或局部存儲(chǔ)在如波束輪廓控制電路308內(nèi)，用于延遲和增益控制。此外，波束形成控制數(shù)據(jù)305aa可以選擇要被處理的接收信號(hào)209(圖2)。例如，通過(guò)選擇對(duì)應(yīng)陣列210內(nèi)偶數(shù)或奇數(shù)個(gè)換能器的相應(yīng)接收信號(hào)209，或合并選擇的接收信號(hào) 209，有效波束可以被形成，類似于激活陣列210內(nèi)的一些但不是全部換能器。如上所述,抽取濾波器310下采樣/向下采樣(down-sampling)過(guò)采樣的數(shù)據(jù)流到低采樣速率，如降低到尼奎斯特速率。因?yàn)槌槿V波器310具有不同采樣周期/時(shí)間， 所以波束形成需要的時(shí)間延遲可以通過(guò)可編程時(shí)間延遲被執(zhí)行以產(chǎn)生足夠的延遲分辨率用于動(dòng)態(tài)波束聚焦，并且調(diào)整/對(duì)齊多個(gè)通道數(shù)據(jù)流。使用此配置的抽取濾波器310，可以執(zhí)行操作的不同模式，包括B模式成像和多普勒模式。例如，為多普勒模式，可以在16比特將采樣降低到1/20而從800MS/s降低到40MS/s，或在24比特將采樣降低到1/20000而從 800MS/s 降低至Ij 40KS/s。使用抽取濾波器310下采樣數(shù)字化接收信號(hào)213a到尼奎斯特速率為接收子波束形成產(chǎn)生足夠延遲分辨率/延遲分辨力(delay resolution)。例如，如果過(guò)采樣頻率fc是 800MHz，則I. 25納秒的延遲分辨率是可能的。然而，以此頻率的波束形成需要大量存儲(chǔ)器并且可能導(dǎo)致消耗的功率比期望功率消耗高。參考圖5，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，通過(guò)配置每個(gè)抽取濾波器為多相濾波器，如配置為具有N個(gè)輸出的N相多相濾波器組，功率消耗可以被減少，同時(shí)保持高分辨率。 例如，參考第一子波束通道，精細(xì)延遲部分310af包括N相多相濾波器321aa，. . .，320an，其每個(gè)由過(guò)采樣時(shí)鐘信號(hào)303c計(jì)時(shí)并且提供一系列時(shí)間延遲多比特信號(hào)321aa，. . .，321an 中的一個(gè)。通過(guò)在時(shí)鐘信號(hào)303d的每個(gè)周期期間產(chǎn)生等間隔N相輸出321aa，. . .，321an， 可以實(shí)現(xiàn)相同精細(xì)延遲(如對(duì)于fc = 800MHz是L 25納秒)。信號(hào)321aa，….，321an通過(guò)時(shí)鐘信號(hào)303d被進(jìn)一步降低并且存儲(chǔ)在相應(yīng)寄存器或存儲(chǔ)器電路322aa，. . .，322an。根據(jù)被接收作為延遲控制數(shù)據(jù)309的一部分的精細(xì)延遲控制數(shù)據(jù)309f(如使用地址寄存器和信號(hào)路由電路，包括開(kāi)關(guān)電路，諸如傳輸晶體管或傳輸門，或多路復(fù)用器電路，其全部在本領(lǐng)域是熟知的，其中精細(xì)延遲控制數(shù)據(jù)309f提供尋址信息并且用作開(kāi)關(guān)或多路復(fù)用器控制信號(hào))，這些存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)323aa，. . .，323an組中的一個(gè)在采樣頻率fs被選擇。，并且被存儲(chǔ)在另一個(gè)寄存器或存儲(chǔ)器電路310ac。根據(jù)被接收作為延遲控制數(shù)據(jù)309的一部分的粗糙延遲控制數(shù)據(jù)309c (如使用本領(lǐng)域熟知的地址寄存器，其中粗糙延遲控制數(shù)據(jù)309c提供尋址信息)，該存儲(chǔ)數(shù)據(jù)311a被訪問(wèn)，并且在加法器電路312中被求和，如上所討論的。在下游(downstream)粗糙延遲后，8通道的數(shù)據(jù)是同相的并且誒波束被形成為一個(gè)數(shù)據(jù)流。參考圖6，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，通過(guò)配置每個(gè)抽取濾波器為多相多級(jí)濾波器，其中精細(xì)延遲部分被分成多級(jí)，如對(duì)于該具體示例是三級(jí)，功率消耗可以被進(jìn)一步減少同時(shí)保持高分辨率(例如，采樣頻率fc是400MHz并且N = 8。此外，精細(xì)延遲部分可以被執(zhí)行為三級(jí)，因?yàn)?3 = 8)。例如，參考第一子波束通道，數(shù)字化接收信號(hào)213aa根據(jù)過(guò)采樣時(shí)鐘信號(hào)303c通過(guò)第一抽取濾波器h (z) 330被下采樣。下采樣的數(shù)據(jù)331通過(guò)延遲元件332a，332b被延遲。該兩個(gè)延遲信號(hào)33a、33b (兩相)通過(guò)第一減少頻率時(shí)鐘信號(hào)303ca為第二抽取濾波器 h2(z)334a、334b被下米樣。另一濾波數(shù)據(jù)335a、335b形成死而抽取濾波器的兩相輸出并且通過(guò)第二延遲元件336a、336b、336c、336d被延遲。第二延遲數(shù)據(jù)337a、337b、337c、337d (具有四相的信號(hào))通過(guò)第二減少時(shí)鐘信號(hào)303cb被下采樣，第二減少時(shí)鐘信號(hào)303cb驅(qū)動(dòng)第三抽取濾波器h3(z)338a、338b、338c和338d。這些數(shù)據(jù)339a、339b、339c、339d形成第三抽取濾波器338a、338b、338c和338d的輸出并且通過(guò)第三延遲元件340a，. . .，340h(八個(gè)信號(hào)相)被進(jìn)一步延遲以提供對(duì)應(yīng)于第一 N相多相濾波器320aa(圖5)的延遲數(shù)據(jù) 321a(321aa，· · ·，321ah)的延遲數(shù)據(jù) 341 (314a，· · ·，341h)。延遲數(shù)據(jù) 341a，· · ·，314h 在存儲(chǔ)在寄存器或存儲(chǔ)器電路322aa(圖5)之前通過(guò)第三減少頻率時(shí)鐘信號(hào)303cc被下采樣。 八個(gè)多相信號(hào)323aa,. . . , 323ah根據(jù)精細(xì)延遲需要被選擇并且通過(guò)粗糙延遲單元310ac選擇的整數(shù)取樣間隔被進(jìn)一步延遲，以便總延遲是小數(shù)和整數(shù)取樣延遲的組合。參考圖7，可以看出精細(xì)延遲處理的此分級(jí)可以擴(kuò)展到任何過(guò)采樣率N，其中N頻率同步時(shí)鐘信號(hào)只是M級(jí)(其中MS log2(N))需要的。此多相濾波器結(jié)構(gòu)類似于樹(shù)狀，因?yàn)槎鄠€(gè)路徑在下游級(jí)中并行運(yùn)行，其中此些級(jí)以較低頻率運(yùn)行，從而消耗較少頻率。在不偏離本發(fā)明范圍和思想的情況下，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和操作方法中的各種其他變體和替換對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是明顯的。盡管結(jié)合具體優(yōu)選實(shí)施例描述本發(fā)明，但是應(yīng)該理解本發(fā)明不限于此些具體實(shí)施例。所附權(quán)利要求用于限定本發(fā)明范圍并且這些權(quán)利要求范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)和方法及其等價(jià)物被覆蓋在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種包括用于超聲系統(tǒng)的子波束形成接收器的多通道接收器電路的設(shè)備，其包括 輸入信號(hào)延遲電路，其通過(guò)提供相應(yīng)多個(gè)延遲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)響應(yīng)一個(gè)或更多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)和多個(gè)輸入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)中的每一個(gè)；信號(hào)選擇電路，其耦合到所述輸入信號(hào)延遲電路并且通過(guò)從所述相應(yīng)多個(gè)延遲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)中的每一個(gè)選擇以提供多個(gè)選擇的延遲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)從而響應(yīng)第一多個(gè)控制數(shù)據(jù)；輸出信號(hào)延遲電路，其耦合到所述信號(hào)選擇電路并且通過(guò)延遲所述多個(gè)選擇的延遲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的每一個(gè)以提供多個(gè)進(jìn)一步延遲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)從而響應(yīng)第二多個(gè)控制數(shù)據(jù)；以及信號(hào)合并電路，其耦合到所述輸出信號(hào)延遲電路并且通過(guò)合并所述多個(gè)進(jìn)一步延遲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)以提供對(duì)應(yīng)輸出數(shù)據(jù)信號(hào)從而響應(yīng)所述多個(gè)進(jìn)一步延遲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中所述輸入信號(hào)延遲電路包括濾波器電路，其通過(guò)提供相應(yīng)多個(gè)濾波數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)而響應(yīng)多個(gè)輸入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)中的每一個(gè)；采樣電路，其耦合到所述濾波器電路并且通過(guò)提供相應(yīng)多個(gè)采樣數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)而響應(yīng)每一個(gè)所述相應(yīng)多個(gè)濾波數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)；以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路，其耦合到所述采樣電路并且通過(guò)提供所述相應(yīng)多個(gè)延遲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)而響應(yīng)每個(gè)所述相應(yīng)多個(gè)采樣數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中所述信號(hào)選擇電路包括信號(hào)路由電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中所述輸出信號(hào)延遲電路包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中所述信號(hào)合并電路包括信號(hào)求和電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中所述輸入信號(hào)延遲電路根據(jù)第一延遲提供所述相應(yīng)多個(gè)延遲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)；所述輸出信號(hào)延遲電路根據(jù)第二延遲提供所述多個(gè)進(jìn)一步延遲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)；以及所述第一延遲小于所述第二延遲。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中所述輸入信號(hào)延遲電路包括第一濾波器電路，其通過(guò)提供相應(yīng)多個(gè)第一濾波數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)而響應(yīng)所述一個(gè)或更多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)中的第一個(gè)和所述多個(gè)輸入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)中的每一個(gè)；第一延遲電路，其耦合到所述第一濾波器電路并且通過(guò)提供相應(yīng)多個(gè)第一延遲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)而響應(yīng)每一個(gè)所述相應(yīng)多個(gè)第一濾波數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)；第一采樣電路，其耦合到所述第一延遲電路并且通過(guò)提供相應(yīng)多個(gè)第一采樣數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)而響應(yīng)每一個(gè)所述相應(yīng)多個(gè)第一延遲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)；第二濾波器電路，其耦合到所述第一采樣電路并且通過(guò)提供相應(yīng)多個(gè)第二濾波數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)而響應(yīng)所述一個(gè)或更多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)中的第二個(gè)和每一個(gè)所述相應(yīng)多個(gè)第一采樣數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)；第二延遲電路，其耦合到所述第二濾波器電路并且通過(guò)提供相應(yīng)多個(gè)第二延遲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)而響應(yīng)每一個(gè)所述相應(yīng)多個(gè)第二濾波數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)；第二采樣電路，其耦合到所述第二延遲電路并且通過(guò)提供相應(yīng)多個(gè)第二采樣數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)而響應(yīng)每一個(gè)所述相應(yīng)多個(gè)第二延遲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述一個(gè)或更多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)中的所述第一個(gè)具有第一頻率；所述一個(gè)或更多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)中的所述第二個(gè)具有第二頻率；所述第二頻率是所述第一頻率的一半。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述輸入信號(hào)延遲電路進(jìn)一步包括第三濾波器電路，其耦合到所述第一采樣電路并且通過(guò)提供相應(yīng)多個(gè)第三濾波數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)而響應(yīng)所述一個(gè)或更多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)中的第三個(gè)和每一個(gè)所述相應(yīng)多個(gè)第二采樣數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)；第三延遲電路，其耦合到所述第三濾波器電路并且通過(guò)提供相應(yīng)多個(gè)第三延遲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)而響應(yīng)每一個(gè)所述相應(yīng)多個(gè)第三濾波數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)；第三采樣電路，其耦合到所述第三延遲電路并且通過(guò)提供相應(yīng)多個(gè)第三采樣數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)而響應(yīng)每一個(gè)所述相應(yīng)多個(gè)第三延遲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中所述一個(gè)或更多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)中的所述第一個(gè)具有第一頻率；所述一個(gè)或更多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)中的所述第二個(gè)具有第二頻率；所述一個(gè)或更多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)中的所述第三個(gè)具有第三頻率；所述第二頻率是所述第一頻率的一半；以及所述第三頻率是所述第一頻率的四分之一。
11.一種包括用于超聲系統(tǒng)的子波束形成接收器的多通道接收器電路的設(shè)備，其包括輸入信號(hào)延遲裝置，用于接收一個(gè)或更多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)和多個(gè)輸入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)中的每一個(gè)并且響應(yīng)這些信號(hào)而提供相應(yīng)多個(gè)延遲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)；信號(hào)選擇裝置，用于接收第一多個(gè)控制數(shù)據(jù)并且響應(yīng)其而從每一個(gè)所述相應(yīng)多個(gè)延遲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)中選擇以提供多個(gè)選擇的延遲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)；輸出信號(hào)延遲裝置，用于接收第二多個(gè)控制數(shù)據(jù)并且響應(yīng)其而延遲所述多個(gè)選擇的延遲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的每一個(gè)以提供多個(gè)進(jìn)一步延遲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)；以及信號(hào)合并裝置，用于合并所述多個(gè)進(jìn)一步延遲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)以提供對(duì)應(yīng)輸出數(shù)據(jù)信號(hào)。
全文摘要
用于超聲系統(tǒng)的子波束形成接收器的多通道接收電路，其中數(shù)字濾波、下采樣和連續(xù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路將可編程精細(xì)和粗糙時(shí)間延遲施加到接收的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)。
文檔編號(hào)A61B8/00GK102612344SQ201080041048
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2010年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月15日
發(fā)明者A·R·巴哈, M·尤瑟菲, S·王, W·馬, Z·張 申請(qǐng)人:美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司