本發(fā)明涉及醫(yī)學超聲技術領域，具體涉及一種編碼信號產生方法及系統(tǒng)。

背景技術：

醫(yī)學超聲成像技術是利用超聲波在人體不同組織中傳播時，所呈現(xiàn)的聲學特征差異來獲得組織內部的圖像，具有安全無創(chuàng)、實時動態(tài)成像、操作簡單等優(yōu)點。當超聲波信號從皮膚表面向人體內部傳播時，不同組織器官的聲阻抗和衰減特性差異會對聲波產生不同程度的反射與衰減，導致回波信號的幅度、相位等信息發(fā)生改變。醫(yī)學超聲成像技術將回波信號攜帶的信息轉換成具有不同灰度值的像素點，并進行成像顯示，以獲得人體斷面的聲像圖，通過觀測聲像圖即可實現(xiàn)器官、組織病變信息的判別。為了獲得清晰的圖像，保證診斷的準確性，需要醫(yī)學超聲成像系統(tǒng)具有高的分辨力。

在現(xiàn)有技術中，可以利用通信的脈沖壓縮技術，發(fā)射長持續(xù)時間的編碼脈沖信號來取代傳統(tǒng)單載波、短脈沖信號，以達到提高分辨力與穿透力的目的。在現(xiàn)有技術中，提出了一種基于三態(tài)脈沖發(fā)生器的編碼信號產生方法，首先根據(jù)實際波形的需要進行編碼產生控制符號，然后估計系統(tǒng)的沖擊響應，根據(jù)此沖擊響應對產生的控制符號進行校正；另一方面由于信號電壓較高，也需要根據(jù)系統(tǒng)沖擊響應對輸入的任意編碼信號進行均衡優(yōu)化；最后將校正后的符號和均衡后的信號通過符號量化器，產生所需要的編碼信號。但是基于三態(tài)脈沖發(fā)生器的任意編碼信號產生方法需要估計系統(tǒng)沖擊響應以及后續(xù)的符號校正均衡，實現(xiàn)復雜不易理解，此外由于采用近似估計的方法，產生的編碼信號需要均衡優(yōu)化與理想的編碼信號相比信號質量較差。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供一種編碼信號產生方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術中編碼信號的產生實現(xiàn)復雜且信號質量較差的技術問題。

為解決上述問題，本發(fā)明提供的技術方案如下：

一種編碼信號產生系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

控制模塊、波形存儲模塊、數(shù)字模擬轉換模塊以及線性放大模塊；

所述控制模塊，用于模擬生成第一數(shù)字編碼信號；根據(jù)所述數(shù)字模擬轉換模塊的有效位數(shù)對所述第一數(shù)字編碼信號進行量化，生成第二數(shù)字編碼信號；

所述波形存儲模塊，用于存儲所述第二數(shù)字編碼信號；

所述數(shù)字模擬轉換模塊，用于當接收到需要產生編碼信號的控制指令時，讀取所述第二數(shù)字編碼信號，將所述第二數(shù)字編碼信號轉換為第一模擬編碼信號；

所述線性放大模塊，用于將所述第一模擬編碼信號的電壓線性放大到電壓預設范圍，生成第二模擬編碼信號，輸出所述第二模擬編碼信號。

相應的，所述控制模塊包括第一控制子模塊以及第二控制子模塊；

所述第一控制子模塊，用于模擬生成第一數(shù)字編碼信號；根據(jù)所述數(shù)字模擬轉換模塊的有效位數(shù)對所述第一數(shù)字編碼信號進行量化，生成第二數(shù)字編碼信號；將所述第二數(shù)字編碼信號發(fā)送給所述第二控制子模塊；

所述第二控制子模塊，用于將所述第二數(shù)字編碼信號發(fā)送給所述波形存儲模塊。

相應的，所述第一控制子模塊，還用于向所述第二控制子模塊發(fā)送波形存儲地址，所述波形存儲地址為所述第二數(shù)字編碼信號在所述波形存儲模塊中的存儲地址；

所述第二控制子模塊，還用于將所述波形存儲地址發(fā)送給所述波形存儲模塊；

所述波形存儲模塊，具體用于按照所述波形存儲地址存儲所述第二數(shù)字編碼信號。

相應的，所述第一控制子模塊，還用于向所述第二控制子模塊發(fā)送需要產生編碼信號的控制指令，所述需要產生編碼信號的控制指令包括所述波形存儲地址；

所述第二控制子模塊，還用于將所述需要產生編碼信號的控制指令發(fā)送給所述數(shù)字模擬轉換模塊；

所述數(shù)字模擬轉換模塊具體用于：當接收到需要產生編碼信號的控制指令時，根據(jù)所述波形存儲地址從所述波形存儲模塊讀取所述第二數(shù)字編碼信號，將所述第二數(shù)字編碼信號轉換為第一模擬編碼信號。

相應的，所述第一控制子模塊，還用于向所述第二控制子模塊發(fā)送放大控制參數(shù)；

所述第二控制子模塊，還用于將所述放大控制參數(shù)發(fā)送給所述線性放大模塊；

所述線性放大模塊，具體用于根據(jù)所述放大控制參數(shù)將所述第一模擬編碼信號的電壓線性放大到電壓預設范圍，生成第二模擬編碼信號，輸出所述第二模擬編碼信號。

相應的，所述波形存儲模塊設置于所述數(shù)字模擬轉換模塊中。

相應的，所述第一控制子模塊由計算機實現(xiàn)，所述第二控制子模塊由現(xiàn)場可編程門陣列FPGA實現(xiàn)。

一種編碼信號產生方法，模擬生成第一數(shù)字編碼信號；根據(jù)數(shù)字模擬轉換模塊的有效位數(shù)對所述第一數(shù)字編碼信號進行量化，生成第二數(shù)字編碼信號；存儲所述第二數(shù)字編碼信號；所述方法包括：

當接收到需要產生編碼信號的控制指令時，通過所述數(shù)字模擬轉換模塊讀取所述第二數(shù)字編碼信號，將所述第二數(shù)字編碼信號轉換為第一模擬編碼信號；

將所述第一模擬編碼信號的電壓線性放大到電壓預設范圍，生成第二模擬編碼信號，輸出所述第二模擬編碼信號。

相應的，所述存儲所述第二數(shù)字編碼信號，包括：

按照波形存儲地址存儲所述第二數(shù)字編碼信號；

所述當接收到需要產生編碼信號的控制指令時，通過所述數(shù)字模擬轉換模塊讀取所述第二數(shù)字編碼信號，通過所述數(shù)字模擬轉換模塊讀取所述第二數(shù)字編碼信號，包括：

所述需要產生編碼信號的控制指令包括所述波形存儲地址，當接收到需要產生編碼信號的控制指令時，通過所述數(shù)字模擬轉換模塊根據(jù)所述波形存儲地址讀取所述第二數(shù)字編碼信號。

相應的，所述將所述第一模擬編碼信號的電壓線性放大到電壓預設范圍，生成第二模擬編碼信號，包括：

根據(jù)放大控制參數(shù)將所述第一模擬編碼信號的電壓線性放大到電壓預設范圍，生成第二模擬編碼信號。

由此可見，本發(fā)明實施例具有如下有益效果：

本發(fā)明實施例首先根據(jù)實際需要模擬生成理想的任意編碼信號并在量化后存儲，在實際需要產生編碼信號時讀取存儲的數(shù)字編碼信號，通過數(shù)字模擬轉換模塊將數(shù)字編碼信號轉換為模擬編碼信號，再經過線性放大模塊將低壓的模擬編碼信號無失真地放大到符合實際需要的高壓模擬編碼信號，完成任意編碼信號的產生過程，該過程原理上簡單易懂，不需要復雜的算法估計系統(tǒng)沖擊響應等，通過信號的存儲再發(fā)射使產生的信號質量較高，且實現(xiàn)上簡便易行，不需要對信號進行均衡和反復校正等優(yōu)化，主要通過數(shù)字模擬轉換模塊以及線性放大模塊即可實現(xiàn)編碼信號產生，成本較低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例中提供的編碼信號產生系統(tǒng)實施例一的示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例中提供的編碼信號產生系統(tǒng)實施例的原理示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例中提供的編碼信號產生系統(tǒng)實施例二的示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例中提供的編碼信號產生方法實施例的流程圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明實施例作進一步詳細的說明。

參見圖1所示，本發(fā)明實施例中提供的編碼信號產生系統(tǒng)實施例一，可以包括：

控制模塊101、波形存儲模塊102、數(shù)字模擬轉換模塊103以及線性放大模塊104。

其中，控制模塊101，可以用于模擬生成第一數(shù)字編碼信號；根據(jù)數(shù)字模擬轉換模塊的有效位數(shù)對第一數(shù)字編碼信號進行量化，生成第二數(shù)字編碼信號。

波形存儲模塊102，可以用于存儲第二數(shù)字編碼信號。

數(shù)字模擬轉換模塊103，可以用于當接收到需要產生編碼信號的控制指令時，讀取第二數(shù)字編碼信號，將第二數(shù)字編碼信號轉換為第一模擬編碼信號。

線性放大模塊104，可以用于將第一模擬編碼信號的電壓線性放大到電壓預設范圍，生成第二模擬編碼信號，輸出第二模擬編碼信號。

參見圖2所示，示出了本實施例提供的編碼信號產生系統(tǒng)的工作原理示意圖。

首先，控制模塊可以利用MATLAB模擬生成第一數(shù)字編碼信號，第一數(shù)字編碼信號具有醫(yī)學超聲系統(tǒng)實際需要的采樣頻率；然后將生成的理想信號(即第一數(shù)字編碼信號)進行量化，量化需要根據(jù)所使用的根據(jù)數(shù)字模擬轉換模塊的有效位數(shù)進行，例如根據(jù)數(shù)字模擬轉換模塊的有效位數(shù)為8位，即用8位二進制數(shù)表示十進制整數(shù)，可以表示出-128～127之間的整數(shù)值，也就是256個量化級，則對第一數(shù)字編碼信號可以進行最多具有256個量化級的量化；將量化后生成的第二數(shù)字編碼信號存儲于波形存儲模塊中。在存儲的過程中，控制模塊可以為第二數(shù)字編碼信號分配對應的波形存儲地址，波形存儲模塊按照波形存儲地址存儲第二數(shù)字編碼信號，不同的第二數(shù)字編碼信號存儲于不同的波形存儲地址。

在需要產生編碼信號時，控制模塊還可以向數(shù)字模擬轉換模塊發(fā)送包括波形存儲地址的需要產生編碼信號的控制指令，數(shù)字模擬轉換模塊首先根據(jù)波形存儲地址讀取第二數(shù)字編碼信號，第二數(shù)字編碼信號進行DAC(Digital-to-Analog Converter，數(shù)字模擬轉換)轉換為第一模擬編碼信號，實現(xiàn)低壓任意編碼信號的產生；最后將第一模擬編碼信號的電壓線性放大到醫(yī)學檢測所實際需要的電壓，生成第二模擬編碼信號。在電壓放大的過程中，控制模塊可以向線性放大模塊發(fā)送放大控制參數(shù)，放大控制參數(shù)可以包括電壓預設范圍等參數(shù)，以使線性放大模塊根據(jù)放大控制參數(shù)進行電壓放大。

這樣，本實施例首先根據(jù)實際需要模擬生成理想的任意編碼信號并在量化后存儲，在實際需要產生編碼信號時讀取存儲的數(shù)字編碼信號，通過數(shù)字模擬轉換模塊將數(shù)字編碼信號轉換為模擬編碼信號，再經過線性放大模塊將低壓的模擬編碼信號無失真地放大到符合實際需要的高壓模擬編碼信號，完成任意編碼信號的產生過程，該過程原理上簡單易懂，不需要復雜的算法估計系統(tǒng)沖擊響應等，通過信號的存儲再發(fā)射使產生的信號質量較高，且實現(xiàn)上簡便易行，不需要對信號進行均衡和反復校正等優(yōu)化，主要通過數(shù)字模擬轉換模塊以及線性放大模塊即可實現(xiàn)編碼信號產生，成本較低。

在本發(fā)明的一些可能的實現(xiàn)方式中，控制模塊可以包括第一控制子模塊以及第二控制子模塊；第一控制子模塊可以由計算機實現(xiàn)，第二控制子模塊可以由FPGA(Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列)實現(xiàn)；波形存儲模塊可以設置于數(shù)字模擬轉換模塊中；數(shù)字模擬轉換模塊可以由DAC芯片實現(xiàn)，線性放大模塊可以由線性放大器模塊實現(xiàn)。通過FPGA與DAC芯片交互速度更快，可以滿足編碼信號產生的實時性要求。

參見圖3所示，本發(fā)明實施例中提供的編碼信號產生系統(tǒng)實施例二，可以包括：

計算機301、FPGA302、DAC芯片303以及線性放大器304。

本實施例提供的編碼信號產生系統(tǒng)的工作原理是：

第一控制子模塊可以模擬生成第一數(shù)字編碼信號；根據(jù)數(shù)字模擬轉換模塊的有效位數(shù)對第一數(shù)字編碼信號進行量化，生成第二數(shù)字編碼信號；將第二數(shù)字編碼信號發(fā)送給第二控制子模塊。即第一控制子模塊可以利用MATLAB根據(jù)系統(tǒng)實際的采樣頻率生成第一數(shù)字編碼信號，然后將第一數(shù)字編碼信號量化為Nbit的第二數(shù)字編碼信號，N為DAC芯片的有效位數(shù)，在實際應用中可以將上述第二數(shù)字編碼信號存儲到第二控制子模塊FPGA的RAM(Random Access Memory，隨機存取存儲器)中。

然后第二控制子模塊可以將第二數(shù)字編碼信號發(fā)送給波形存儲模塊，波形存儲模塊可以設置于數(shù)字模擬轉換模塊中。在實際應用中，波形存儲模塊可以為DAC芯片的RAM，這樣，F(xiàn)PGA可以通過SPI(Serial Peripheral Interface，串行外設接口)將量化后的第二數(shù)字編碼信號存儲到DAC芯片的RAM中。

在存儲的過程中，第一控制子模塊還可以向第二控制子模塊發(fā)送波形存儲地址，第二控制子模塊將波形存儲地址發(fā)送給波形存儲模塊；則波形存儲模塊可以按照波形存儲地址存儲第二數(shù)字編碼信號，波形存儲地址為第二數(shù)字編碼信號在波形存儲模塊中的存儲地址，不同的第二數(shù)字編碼信號可以存儲于不同的波形存儲地址。

在需要產生編碼信號時，第一控制子模塊還用于向第二控制子模塊發(fā)送需要產生編碼信號的控制指令，需要產生編碼信號的控制指令包括波形存儲地址；第二控制子模塊還用于將需要產生編碼信號的控制指令發(fā)送給數(shù)字模擬轉換模塊；則數(shù)字模擬轉換模塊當接收到需要產生編碼信號的控制指令時，根據(jù)波形存儲地址從波形存儲模塊讀取第二數(shù)字編碼信號，將第二數(shù)字編碼信號轉換為第一模擬編碼信號。

最后，第一控制子模塊還可以向第二控制子模塊發(fā)送放大控制參數(shù)；第二控制子模塊將放大控制參數(shù)發(fā)送給線性放大模塊；線性放大模塊根據(jù)放大控制參數(shù)將第一模擬編碼信號的電壓線性放大到電壓預設范圍，生成第二模擬編碼信號，輸出第二模擬編碼信號，完成任意編碼信號的產生。

在本實施例中，計算機負責系統(tǒng)的控制以及理想編碼信號的產生、量化，F(xiàn)PGA將控制指令下發(fā)到DAC芯片；DAC芯片負責將數(shù)字信號轉換成模擬信號完成編碼信號的恢復,并將模擬編碼信號發(fā)送給線性放大器；線性放大器負責將DAC芯片輸出的模擬編碼信號線性放大到實際需要的高壓電平。

這樣，本實施例首先根據(jù)實際需要模擬生成理想的任意編碼信號并在量化后存儲，在實際需要產生編碼信號時讀取存儲的數(shù)字編碼信號，通過數(shù)字模擬轉換模塊將數(shù)字編碼信號轉換為模擬編碼信號，再經過線性放大模塊將低壓的模擬編碼信號無失真地放大到符合實際需要的高壓模擬編碼信號，完成任意編碼信號的產生過程，該過程原理上簡單易懂，不需要復雜的算法估計系統(tǒng)沖擊響應等，通過信號的存儲再發(fā)射使產生的信號質量較高，且實現(xiàn)上簡便易行，不需要對信號進行均衡和反復校正等優(yōu)化，主要通過數(shù)字模擬轉換模塊以及線性放大模塊即可實現(xiàn)編碼信號產生，成本較低。

相應的，本發(fā)明實施例中還提供一種編碼信號產生方法實施例，可以包括以下步驟：

步驟401：模擬生成第一數(shù)字編碼信號；根據(jù)數(shù)字模擬轉換模塊的有效位數(shù)對第一數(shù)字編碼信號進行量化，生成第二數(shù)字編碼信號。

在實際應用中可以利用控制模塊模擬生成第一數(shù)字編碼信號；根據(jù)數(shù)字模擬轉換模塊的有效位數(shù)對第一數(shù)字編碼信號進行量化，生成第二數(shù)字編碼信號?？刂颇K還可以向波形存儲模塊發(fā)送波形存儲地址，在需要產生編碼信號時，向數(shù)字模擬轉換模塊發(fā)送包括需要產生編碼信號的控制指令，需要產生編碼信號的控制指令可以包括波形存儲地址。控制模塊還可以向線性放大模塊發(fā)送放大控制參數(shù)。

步驟402：存儲第二數(shù)字編碼信號。

可以利用波形存儲模塊存儲第二數(shù)字編碼信號，具體的，可以按照波形存儲地址存儲第二數(shù)字編碼信號。

步驟403：當接收到需要產生編碼信號的控制指令時，通過數(shù)字模擬轉換模塊讀取第二數(shù)字編碼信號，將第二數(shù)字編碼信號轉換為第一模擬編碼信號。

在本發(fā)明的一些可能的實現(xiàn)方式中，需要產生編碼信號的控制指令可以包括波形存儲地址，本步驟的具體實現(xiàn)可以為當接收到需要產生編碼信號的控制指令時，通過數(shù)字模擬轉換模塊根據(jù)波形存儲地址讀取第二數(shù)字編碼信號。也即在實際應用中可以利用數(shù)字模擬轉換模塊實現(xiàn)本步驟。

步驟404：將第一模擬編碼信號的電壓線性放大到電壓預設范圍，生成第二模擬編碼信號，輸出第二模擬編碼信號。

在在本發(fā)明的一些可能的實現(xiàn)方式中，本步驟的具體實現(xiàn)可以為根據(jù)放大控制參數(shù)將第一模擬編碼信號的電壓線性放大到電壓預設范圍，生成第二模擬編碼信號。也即在實際應用中可以利用線性放大模塊實現(xiàn)本步驟。

這樣，本實施例首先根據(jù)實際需要模擬生成理想的任意編碼信號并在量化后存儲，在實際需要產生編碼信號時讀取存儲的數(shù)字編碼信號，通過數(shù)字模擬轉換模塊將數(shù)字編碼信號轉換為模擬編碼信號，再經過線性放大模塊將低壓的模擬編碼信號無失真地放大到符合實際需要的高壓模擬編碼信號，完成任意編碼信號的產生過程，該過程原理上簡單易懂，不需要復雜的算法估計系統(tǒng)沖擊響應等，通過信號的存儲再發(fā)射使產生的信號質量較高，且實現(xiàn)上簡便易行，不需要對信號進行均衡和反復校正等優(yōu)化，主要通過數(shù)字模擬轉換模塊以及線性放大模塊即可實現(xiàn)編碼信號產生，成本較低。

需要說明的是，本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的系統(tǒng)或裝置而言，由于其與實施例公開的方法相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說明即可。

還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

結合本文中所公開的實施例描述的方法或算法的步驟可以直接用硬件、處理器執(zhí)行的軟件模塊，或者二者的結合來實施。軟件模塊可以置于隨機存儲器(RAM)、內存、只讀存儲器(ROM)、電可編程ROM、電可擦除可編程ROM、寄存器、硬盤、可移動磁盤、CD-ROM、或技術領域內所公知的任意其它形式的存儲介質中。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業(yè)技術人員能夠實現(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。