專利名稱：一種超聲成像系統(tǒng)發(fā)射電平加權(quán)裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及超聲成像技術領域，具體涉及一種超聲成像系統(tǒng)發(fā)射電平加權(quán)裝置。
背景技術：
目前的超聲成像系統(tǒng)已經(jīng)廣泛使用了陣列探頭。陣列探頭的優(yōu)點是可以通過控制 各陣元的發(fā)射脈沖延時，實現(xiàn)電子聚焦和掃描。陣列探頭在實現(xiàn)電子聚焦的時候，不但會形 成能量比較集中的主瓣，也還會形成旁瓣。旁瓣的存在會造成偽像和圖像的模糊。理論分 析和計算機仿真的結(jié)果都證實，避免對孔徑中的所有陣元采用均勻激勵，而是采用從孔徑 中心到邊緣逐漸減弱的加權(quán)激勵方式，可以有效的抑制超聲波束的旁瓣。這種加權(quán)技術，在 目前已經(jīng)廣泛采用數(shù)字技術的情況下，對接收信號進行處理并不困難，所以被廣泛采用。但 是應用于發(fā)射電路，由于過于復雜，很少被應用。對于陣列探頭中的每一個陣元而言，其在 掃描過程中可以處于孔徑的任何位置，而當一個陣元處于孔徑中不同位置時，其發(fā)射電壓 值按照加權(quán)要求也就不同。這樣，每一個發(fā)射電路都要具備多個發(fā)射電平(十幾個電平到 幾十甚至幾百個電平)，而每一個發(fā)射電平又要能匹配到不同的陣元。 一種解決方案是采 用可編程發(fā)射電源，對發(fā)射電路進行供電。這樣，針對所需要的加權(quán)值，給予發(fā)射電路不同 的電壓。但是，可編程發(fā)射電源控制十分復雜、而且價格昂貴。由于采用了可編程的控制方 法，原來電源的高轉(zhuǎn)換效率也大大降低。會造成電源體積加大，散熱增加等一系列問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種超聲成像系統(tǒng)發(fā)射電平加權(quán)裝置，克服現(xiàn)有 技術采用可編程發(fā)射電源對發(fā)射電路進行供電，控制復雜、價格昂貴以及電源轉(zhuǎn)換效率低 的缺陷。 本發(fā)明為解決上述技術問題所采用的技術方案為 —種超聲成像系統(tǒng)發(fā)射電平加權(quán)裝置，包括多個串聯(lián)的穩(wěn)壓管和高壓模擬開關矩 陣，所述高壓模擬開關矩陣的同一行不同節(jié)點的第一連接端依次序分別連接所述穩(wěn)壓管的 輸出端，所述高壓模擬開關矩陣的同一行不同節(jié)點的第二連接端連接同一發(fā)射通道，所述 高壓模擬開關矩陣的不同行節(jié)點的第二連接端依次序分別連接不同的發(fā)射通道，還包括數(shù) 量與所述高壓模擬開關矩陣的節(jié)點行數(shù)相應的移位寄存器，所述移位寄存器的位寬與所述 高壓模擬開關矩陣的節(jié)點列數(shù)相應，所述高壓模擬開關矩陣的一行節(jié)點對應的所述移位寄 存器的每一位輸出端分別依次序連接相應不同節(jié)點的通斷控制端。 所述的超聲成像系統(tǒng)發(fā)射電平加權(quán)裝置，其中所述穩(wěn)壓管設為相同型號的穩(wěn)壓管。 所述的超聲成像系統(tǒng)發(fā)射電平加權(quán)裝置，其中所述移位寄存器設為雙向移位寄存 器。 所述的超聲成像系統(tǒng)發(fā)射電平加權(quán)裝置，其中所述高壓模擬開關矩陣設為NXM 高壓模擬開關矩陣，N是發(fā)射通道數(shù)，M是電平數(shù)目，M為N/2。
所述的超聲成像系統(tǒng)發(fā)射電平加權(quán)裝置，其中所述高壓模擬開關矩陣設為32x16 高壓模擬開關矩陣。 所述的超聲成像系統(tǒng)發(fā)射電平加權(quán)裝置，其中所述移位寄存器通過并行總線進行 數(shù)據(jù)的預置。 本發(fā)明的有益效果本發(fā)明超聲成像系統(tǒng)發(fā)射電平加權(quán)裝置是一種實用有效的 設計，比如對于一個32通道16個加權(quán)電平的系統(tǒng)，我們只需要用到15只穩(wěn)壓二極管和 32 X 16 (共512個)高壓模擬開關構(gòu)成的開關矩陣，控制部分需要32個16位的雙向移位寄 存器。而且本發(fā)明中用到的器件只有穩(wěn)壓管、模擬開關、移位寄存器等，很適合在模數(shù)混合 的集成電路中實現(xiàn)，做成專用芯片，會有很好的市場前景。


本發(fā)明包括如下附圖 圖1為本發(fā)明超聲成像系統(tǒng)發(fā)射電平加權(quán)裝置穩(wěn)壓管和高壓模擬開關矩陣連接 示意圖； 圖2為本發(fā)明超聲成像系統(tǒng)發(fā)射電平加權(quán)裝置使用的雙向移位寄存器及其控制 信號示意圖； 圖3為本發(fā)明窗函數(shù)和電壓分級的關系示意圖； 圖4為本發(fā)明超聲成像系統(tǒng)發(fā)射電平加權(quán)裝置在超聲成像系統(tǒng)中的應用示意圖。
具體實施例方式
下面根據(jù)附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明 如圖1和圖2所示，本發(fā)明超聲成像系統(tǒng)發(fā)射電平加權(quán)裝置包括多個串聯(lián)的穩(wěn)壓 管和高壓模擬開關構(gòu)成的開關矩陣，高壓模擬開關矩陣的同一行不同節(jié)點的第一連接端依 次序分別連接穩(wěn)壓管的輸出端，高壓模擬開關矩陣的同一行不同節(jié)點的第二連接端連接同 一發(fā)射通道，高壓模擬開關矩陣的不同行節(jié)點的第二連接端依次序分別連接不同的發(fā)射通 道，還包括數(shù)量與高壓模擬開關矩陣的節(jié)點行數(shù)相應的移位寄存器，移位寄存器的位寬與 高壓模擬開關矩陣的節(jié)點列數(shù)相應，高壓模擬開關矩陣的一行節(jié)點對應的移位寄存器的每 一位輸出端分別依次序連接相應不同節(jié)點的通斷控制端。 穩(wěn)壓管組成的分壓隊列將電壓VH1分為多個電平，分別為VH1、VH2、VH3等等，可以 有n個不同電平。n決定于穩(wěn)壓管的數(shù)量。穩(wěn)壓管的數(shù)量為n-l。穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值可以相 同，也可以不同。使用相同的穩(wěn)壓管構(gòu)成均勻分布的電平分級，可用于三角窗函數(shù)的加權(quán)。 如果采用不同的穩(wěn)壓值，則可以構(gòu)成諸如漢寧窗函數(shù)或者高斯窗函數(shù)等。整個多通道、多級 電壓產(chǎn)生電路構(gòu)成一個二維矩陣，列對應不同的電壓值，行對應孔徑中的各個通道。每一個 交叉點都有一個高壓模擬開關進行連接。其編號為Ki， j， i-通道號，j-電平值?？刂泼?一個開關的通斷，可以使得每一個通道選取n個電壓值中的任一個。對于通道i，選中的電 壓Vs—chi，被送往對應的脈沖發(fā)射電路，作為該電路的工作電壓。因此該通道的發(fā)射脈沖幅 值，就決定于對應的Vs_chi值，從而實現(xiàn)了對應陣元發(fā)射的加權(quán)。每一個高壓模擬開關都 需要有一個信號對其通斷進行控制。由于B超掃描過程中，每一陣元在活動孔徑中的位置 是從邊緣逐位過渡到中心，然后又從中心逐位再變化到邊緣。所以，對于某一個通道i，其對
4應的電壓值應該是從最小逐級加大到最大，然后再從最大逐級減小到最小的過程。為此，我 們用雙向移位寄存器來實現(xiàn)這個變化的控制，這樣可以使得模擬開關的數(shù)量減少一半。
從圖2可以看出，圖1中的每一行對應著一個n位的雙向移位寄存器。寄存器的 每一位輸出控制一個模擬開關。寄存器的最初狀態(tài)由信號load,片選csi和數(shù)據(jù)總線data 裝入。通常是只有一位'l'，其他的都是'0'。如果某個通道不參與發(fā)射，其初始值應該全 部置為'0'。 一旦某一通道的移位寄存器被置了初始值，就可以由時鐘控制開始移位。移位 的方向由dir信號控制。通常是先從右向左移，電壓會逐級增高。到了最大值，再從左向右 移，電壓逐級降低。所以，圖l中的電壓分級只需覆蓋加權(quán)窗函數(shù)的一半就可以了。如果電 壓分級為n，則可實現(xiàn)的窗函數(shù)寬度為2n。為了應用于復雜的掃描模式，如M型掃描、多普 勒血流成像的掃描模式，控制高壓模擬開關的移位寄存器還可以通過并行總線進行數(shù)據(jù)的 預置，以便于快速切換到某一掃描方向或掃描線。 如圖3所示為漢寧窗，根據(jù)每一級電壓所對應的電壓值，可以選用不同的穩(wěn)壓二 極管來實現(xiàn)合適的壓差。最終擬合成圖3中所給出的曲線。 如圖4所示是本發(fā)明超聲成像系統(tǒng)發(fā)射電平加權(quán)裝置在超聲成像系統(tǒng)中的應用 示意圖，圖示中包括多電平產(chǎn)生電路和一種常用的超聲發(fā)射電路。超聲探頭為128陣元陣 列式超聲換能器，通過模擬高壓開關鏈接至后面的32路發(fā)射脈沖產(chǎn)生電路。每一路發(fā)射脈 沖產(chǎn)生電路由脈沖發(fā)射電路和驅(qū)動電路組成。在非加權(quán)的發(fā)射方案中，所有的脈沖產(chǎn)生電 路都連接至高壓Vh。所以，所有的發(fā)射脈沖都是同樣的電平。在圖4中，每一路脈沖產(chǎn)生電 路的電源連接至多電平產(chǎn)生電路的一路輸出Vs_chl至Vs_ch32。用FPGA實現(xiàn)的發(fā)射控制 器控制所有發(fā)射過程。在每一次脈沖發(fā)射之前，發(fā)射控制器通過連接至多電平產(chǎn)生電路控 制器的控制信號dirl至dir32、csl至cs32以及數(shù)據(jù)總線data和時鐘clk，打入脈沖load 等對多電平產(chǎn)生電路的開關狀態(tài)進行配置，使得輸出Vs_chl至Vs—ch32輸出所需要的電 壓。由于各通道的脈沖發(fā)射電路輸入電壓不同，因此可以產(chǎn)生出不同電平的脈沖，從而實現(xiàn) 了發(fā)射電路的發(fā)射電平加權(quán)。 本領域技術人員不脫離本發(fā)明的實質(zhì)和精神，可以有多種變形方案實現(xiàn)本發(fā)明， 以上所述僅為本發(fā)明較佳可行的實施例而已，并非因此局限本發(fā)明的權(quán)利范圍，凡運用本 發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變化，均包含于本發(fā)明的權(quán)利范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種超聲成像系統(tǒng)發(fā)射電平加權(quán)裝置，其特征在于包括多個串聯(lián)的穩(wěn)壓管和高壓模擬開關矩陣，所述高壓模擬開關矩陣的同一行不同節(jié)點的第一連接端依次序分別連接所述穩(wěn)壓管的輸出端，所述高壓模擬開關矩陣的同一行不同節(jié)點的第二連接端連接同一發(fā)射通道，所述高壓模擬開關矩陣的不同行節(jié)點的第二連接端依次序分別連接不同的發(fā)射通道，還包括數(shù)量與所述高壓模擬開關矩陣的節(jié)點行數(shù)相應的移位寄存器，所述移位寄存器的位寬與所述高壓模擬開關矩陣的節(jié)點列數(shù)相應，所述高壓模擬開關矩陣的一行節(jié)點對應的所述移位寄存器的每一位輸出端分別依次序連接相應不同節(jié)點的通斷控制端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲成像系統(tǒng)發(fā)射電平加權(quán)裝置，其特征在于所述穩(wěn)壓管 設為相同型號的穩(wěn)壓管。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲成像系統(tǒng)發(fā)射電平加權(quán)裝置，其特征在于所述移位寄 存器設為雙向移位寄存器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲成像系統(tǒng)發(fā)射電平加權(quán)裝置，其特征在于所述高壓模擬開關矩陣設為NXM高壓模擬開關矩陣，N是發(fā)射通道數(shù)，M是電平數(shù)目，M為N/2。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲成像系統(tǒng)發(fā)射電平加權(quán)裝置，其特征在于所述高壓模 擬開關矩陣設為32x16高壓模擬開關矩陣。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲成像系統(tǒng)發(fā)射電平加權(quán)裝置，其特征在于所述移位寄 存器通過并行總線進行數(shù)據(jù)的預置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超聲成像系統(tǒng)發(fā)射電平加權(quán)裝置，包括多個串聯(lián)的穩(wěn)壓管和高壓模擬開關矩陣，所述高壓模擬開關矩陣的同一行不同節(jié)點的第一連接端依次序分別連接所述穩(wěn)壓管的輸出端，所述高壓模擬開關矩陣的同一行不同節(jié)點的第二連接端連接同一發(fā)射通道，所述高壓模擬開關矩陣的不同行節(jié)點的第二連接端依次序分別連接不同的發(fā)射通道，還包括數(shù)量與所述高壓模擬開關矩陣的節(jié)點行數(shù)相應的移位寄存器，所述移位寄存器的位寬與所述高壓模擬開關矩陣的節(jié)點列數(shù)相應，所述高壓模擬開關矩陣的一行節(jié)點對應的所述移位寄存器的每一位輸出端分別依次序連接相應不同節(jié)點的通斷控制端。
文檔編號A61B8/06GK101782650SQ20091018855
公開日2010年7月21日 申請日期2009年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月1日
發(fā)明者孟國海 申請人:深圳市藍韻實業(yè)有限公司