JPS63209632A - 超音波受信装置 - Google Patents

超音波受信装置

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JPS63209632A
JPS63209632A JP62043589A JP4358987A JPS63209632A JP S63209632 A JPS63209632 A JP S63209632A JP 62043589 A JP62043589 A JP 62043589A JP 4358987 A JP4358987 A JP 4358987A JP S63209632 A JPS63209632 A JP S63209632A
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JP
Japan
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delay line
frequency signal
delay
signal
local oscillation
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JP62043589A
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島崎 通
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Yokogawa Medical Systems Ltd
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、複数の受波高周波信号を局部発振周波数信号
と混合して中間周波信号に周波数変換して整相加算する
超音波受信装置に関する。
(従来の技術) 超音波診Ili装置としては断層像を得るBモード装置
が多く用いられている。この装置のスキャンの方式とし
て各種あるが、その内型子セクタ走査は電子式に走査す
る方式であって、機械的な走査がなく、走査速度を速く
することができ、機械的な摩耗がなく、機械音がしない
等の利点があって、近時良く用いられている。この電子
セクタ走査方式の一例を第3図に示す。(イ)図は送波
時、(ロ)図は受波時の状態を示す図である。図におい
て、1は撮動子エレメントで、遅延線2により各振動子
エレメント1の位相を制御して電音波ビームを矢印の方
向に放射し、又、受波に際しては(ロ)図のように各振
動子エレメント1から得られた受波信号を遅延線2を通
して遅らせ、(イ)図の放射された超音波ビームと同一
方向に位相が合うように合成するものである。尚、図中
の遅延wA2の長さは遅延時間に比例している。
(発明が解決しようとする問題点) ところで、遅延線を用いて複数の受渡信号を整相加算す
ることはパルス超音波法では不可欠であるが、遅延線は
本質的には低域濾波器(LPF)なので長い遅延線を用
いると受波高周波信号(RF)のロスが大きくなり、使
用できる遅延線の長さには限界がある。従って、受波^
周波信号を周波数変換して中間周波信号(IF)にして
遅延線を用いれば、ロスについては相当改善されるので
長い遅延線を用いることができる。更に、遅延時間のス
テップを高周波の場合と同じにした時は高周波の場合よ
りも正確な整相加算ができる。しかし、複数の受波高周
波信qに局部発掘周波数を掛は口してそれぞれの中間周
波信号を求めるとき、局部発振周波数信号(しF)に対
する各受波高周波信号の位相は、その到来遅延時間によ
ってまちまらなために、得られた中間周波信号を遅延線
に通しても正しい整相加算が行われない。中間周波信号
の正しい整相加算を行うためには、局部発振周波数信号
の位相を各受渡高周波信号ごとにrA整する必要がある
が、各受渡高周波信号の位相は超音波ビームの方位角に
よって変化するので、それに合わせて中間周波信号の位
相を調整することは厄介なことである。
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は
、複数の受波高周波信号を中間周波信号に変換して遅延
線で整相加算する場合、複数の受波高周波信号の各々に
対する位相の調整が容易にできる超音波受信装置を実現
することにある。
(問題点を解決するための手段) 前記の問題点を解決する本発明は、複数の受波高周波信
号を局部発振周波数信号と混合して中間周波信号に変換
して遅延線で整相加算する超音波受信装置において、遅
延線の始端に局部発振周波数信号を入力する手段、複数
の受波1%周波信号のそれぞれの到来遅延時間に対応し
た遅延線上の遅延点から局部発振周波数信号をそれぞれ
取り出す手段、これらの局部発振周波数信号を用いて対
応する受波高周波信号をそれぞれ中間周波信号に周波数
変換する手段、変換された各中間周波信号を遅延線上の
各局部発振周波数信号取り出し点にそれぞれ入力する手
段、及び遅延線の終端から中間周波整相加算信号を出力
する手段を具備することを特徴とするものである。
(作用) 中間周波信号を整相加算するための遅延線が、局部発振
周波数信号の位相調整のための遅延線としても利用され
るので、局部発振周波数信号の位相が常に受信高周波信
号の位相に一致する。
(実施例) 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
第1図は本発明の一実施例のブロック図である。
図において、RFl、RF2.RF3は被検体内から反
射された超音波を受波した各振動子エレメントからの受
波高周波信号である。受波高周波信号入内の数は実際に
は多数であるが、便宜上受波高周波信号入力が前記の3
個であるものとして説明する。3は各振動子エレメント
からの受波信号を被検体内の各方向等からの距離に応じ
て所定の遅延を与える総遅延時間がTの遅延線である。
遅延線3は両端のa、e間にす、c、dのタップを有し
、各タップ間の遅延時間は次のように設定されている。
a−b ;r1’   b −e :rta −c :
r2/   c −e ;τ2a −d ;r3’  
 d −e ;r3ここで、τ1’+ τ2′、τ3′
は受波高周波信号RF1.RF2.EF3の到来遅延時
間に等しい遅延時間で、τ1.τ2.τ3は前記受波高
周波信号に基づく中間周波信号が遅延線3の終端eにお
いて整相加算されるに必要な遅延時間である。
4は前記受波高周波信号のRFl、RF2.RF3をミ
キサ6A、6B、6Cにおいて中間周波信号に変換する
ための局部発振周波数信号を発1辰する局部周波数発振
器(LO)で、その出力の局部発振周波数信号は3co
aωLtで表わされる信号である。5は遅延線の特性イ
ンピーダンスZOに等しい抵抗値を有する抵抗で、遅延
線3の一端aに接続されている。7A、7B、7Gは局
部周波敗発振器4の出力の局部発振周波数信号を増幅す
るバッファアンプで、出力信号を帯域濾波器(BPF)
8A、8B、8Cを経て、ミキサ6A、6B、6Cに入
力する。9A、9B、9Cはミキサ6A、6B、6Gに
よって入力高周波信号がダウンコンバートされた中間周
波信号のみを通過させ。
高周波信号や局部発振周波数信号を遮断する低域浦波器
で、その出力信号は増幅器10A、10B。
10Cにおいて増幅され、遅延線3のタップb。
C,dにそれぞれ入力されている。11は遅延線3の出
力端に接続された遅延線3の特性インピーダンスZoに
等しい抵抗値の終端抵抗である。遅延線3のI端eから
は全中間周波信号の整相加算された信号が増幅器12で
増幅されて出力される。
次に上記のように構成された実施例の動作を説明する。
受波高周波信号のRFlはミキサ6Δに入力される。一
方、局部周波数発振器4の出力の局部発振周波数信号は
抵抗5を軽で遅延線3に入力され、τl′の遅延を受け
てタップbから出力される。この出力信号をLFlとす
る。この出力信号LF1はバッファアンプ7Aで増幅さ
れ、帯域濾波器8Aを経てミキサ6Aに入力される。ミ
キサ6AはRFlとLFlとの乗算を行い、受波高周波
信号を中間周波信号に周波数変換する。前記ミキサ6△
の出力信号は、低域浦波器9Aにより上側波帯信号を除
去されて下側波帯のみの中間周波信号IF1となり、増
幅器10Aを経て、再び遅延線3のタップbに入力され
る。帯域濾波器8Aはこの中間周波信号のミキサ6Aへ
の逆流を防止している。遅延線3に入力された中間周波
信号IF1はτ1の遅延を受けて終端eに達する。
受信信号RF2.RF3が遅延$113のタップC。
タップdから出力された局部発掘周波数信号しF2.1
F3により周波数変換され、中間周波信号IF2.IF
3が遅延線3の終端eから出力される動作はRFIの場
合と同じなので説明を省略する。前記3つのそれぞれの
遅延を受けた中間周波信号は遅延a3の末端eにおいて
整相加算され増幅器12において増幅される。
次に上記の回路の動作における整相加算の状況を計算に
より説明する。
各振動子エレメントからの周波数ω0の高周波信号をそ
れぞれ次のように表わす。
RFl:A+CO3ωo  (t+τt  T)RF2
:A2cosωo  (j+τ2−T)RF3:AtC
O3ω3 (j+τ3−■)・・・(1) 8部周波数発振器4の出力信号の遅延線3のタップb、
c、dにおける信号LF1.LF2.LF3は、遅延m
3でそれぞれで1′、τ /、τ3′の遅延を受けて次
式のようになる。
LFl:acosωc、  (j−τ1′ )LF2;
BcosωL  (を−τ2′ )LF3:3cosω
L  (t−τ3′ )・・・(2) 遅延時間の関係は第1図の遅延線3の構成から明らかな
ように次式に示す通りである。
τ1+τ1′富τ2+τ2′冒τ3+τ3′−T   
             ・・・(3)ミキサ6A、
68.6Cで受波高周波信号と局部発振周波数信号の乗
算を行い、低域浦波器9A。
9B、9Cで下側波帯のみを取り出すと、次式のIFl
、IF2.TF3が1’?られる。
ミキサ6Aにおいて、(1)、(2)、(3)式%式% ))] 開襟にして lF2 − (A2 B/2 ) cos  (ω rF (t
 +τ2−下)) IF3 = (A3 B/ 2 ) CO8((t)  IF 
 (t +で3−T)) ・・・ (4) (4)式(7)rFl、[F2.HF3は更にl延線3
によってそれぞれで1.τ2.τ3の遅延を受けた後加
算されるため、出力のΣIFはΣI F= (A+ 8
/2)cos  (cc+ HF(t −T) )+ 
(A2 B/ 2 ) COS  (ωIF  (t 
−T) )+ (A3 B/2)cos  (ωIF 
 (t −T) )−(A!+△2 +A! )  (
B/2)cos(ωI+−(t −T) ) となる。このようにして1本の遅延線を局部発振周波数
信号の遅延と受波高周波信号を変換した中間周波信号の
遅延とに共用することにより、正しく整相加算された中
間周波信号を得ることができる。
この信号のタイミングチャートを第2図に示す。
図において、第1図と同じ部分、同じ信号には同じ符号
を付しである。図中、LFOは局部周波数発振器4の出
力信号であって、遅延線3の始端aにおける遅延Oのと
きの位相をθとする。図に示すようにRFIは τs’(−T−τt )、RF2はτ2’(=T−τz
>、RF3はτs’  (−T−A3)の遅れを持った
信号として入力されている。LFl、lF2、lF3は
LFOがそれぞれ遅延線3によりτ重′、τ2′、τ3
′の遅延を受けてタップb。
c、dから出力される信号で、図に示すように、位相点
θはそれぞれで l 、τ2′、τ3′の遅延遅延を受
けていて、RFl、RF2.RF3に対して同位相の位
置を保っている。従って、RFl、RF2.RF3とL
Fl、lF2.lF3のそれぞれの積である1、Fl、
HF2.HF3もそれぞれ元の高周波信号と同じ遅延分
を有する信号として遅延線3のタップb、c、dに入力
される。
このIFl、HF2.IF3の信号は更に遅延線3の終
fNeの方にそれぞれでl、τ2.τ3の遅延を受け、
同じ遅延時間を有する位相の合った信号として整相され
、加算されてΣrFが得られる。
この各中間周波信号は受波高周波信号と等しい遅延分の
局部発振周波数信号でそれぞれ周波数変換され再び遅延
線3のそれぞれの位置に入力されたことにより各局部発
振周波数信号LF1.LF2゜1F3に特別の処理を施
さなくても正しく整相加算されることは第2図によって
明らかである。
第4図は本発明の他の実施例のブロック図である。この
実施例は短い遅延線を各ミキサ回路毎に挿入した例であ
る。図において、第1図と同等の部分には同じ符号を付
しである。図中、13Aは遅延時間τAの遅延線、13
Bは遅延時間τBの遅延線、13Gは遅延時間τCの遅
延線で、第1図の1本の遅延線3の遅延時間と対比すれ
ば第5図の通りになっている。即ち、次式に示す通りで
ある。
T−τA+τB+τC τ1−で^+τB+τC A2− τB + τC τ! 寓τC τl′−〇 A2 ′ =τ^ A3 ′ コτ^ +τB 第4図の回路は、抵抗5と遅延線13Aの間に遅延時間
0の遅延線が有るものと仮定すれば、第5図の遅延線の
配置から見ても明らかなように第1図の回路と同じもの
と見做すことができるので、第1図の回路と同じ結果を
得ることは明らかである。
以上説明したように局部発振周波数信号をそれぞれの受
波高周波信号の有する到来遅延時間に等  □しい遅延
線の遅延点から取り出し、受波高周波信号を周波数変換
し、得た中間周波信号を各局部発振周波数信号取り出し
点に入力したので、遅延線の終端において各信号の位相
が完全に合って、特別な手段を講じることなく整相加算
されるようになった。
尚、上記実施例において中間周波信号の周波数が単一周
波数ではあるが、かなり高い周波数(10MH2程度)
なので遅延線によって、遅延Wに対応する減衰を生じ、
ミキサの出力が局部発1辰周波数信号のレベルに依存す
るような状態になる場合は、見掛上遅延量による振幅誤
差を生ずるので、ミキサに入力する局部発振周波数信号
を波形整形するか、利得補償用増幅器を中間周波信号に
周波数変換した後に挿入する等の手段を講ずれば良い。
(発明の効果) 以上詳細に説明したように本発明によれば、複数の受波
高周波信号を中間周波信号に変換して遅延線で整相加算
する場合に、複数の受波高周波信号とそれぞれの局部発
振周波数信号との位相の調整が容易にできて、中間周波
帯による整相加算が正確に行えるようになり、実用上の
効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のブロック図、第2図は信号
のタイミングチャート、第3図は電子セクタ走査方式の
説明図、第4図は本発明の他の実施例の図、第5図は第
1図と第4図の実施例における遅延線の対比の図である
。 1・・・撮動子エレメント 2.3.13A、138.13G・・・遅延線4・・・
10 6A、6B、6C・・・ミキサ 7A、78.7G・・・バッファアンプ8Δ、8B、8
C・・・BPF 9A、9B、9C・・・LPF

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 複数の受波高周波信号を局部発振周波数信号と混合して
    中間周波信号に変換して遅延線で整相加算する超音波受
    信装置において、遅延線の始端に局部発振周波数信号を
    入力する手段、複数の受波高周波信号のそれぞれの到来
    遅延時間に対応した遅延線上の遅延点から局部発振周波
    数信号をそれぞれ取り出す手段、これらの局部発振周波
    数信号を用いて対応する受波高周波信号をそれぞれ中間
    周波信号に周波数変換する手段、変換された各中間周波
    信号を遅延線上の各局部発振周波数信号取り出し点にそ
    れぞれ入力する手段、及び遅延線の終端から中間周波整
    相加算信号を出力する手段を具備することを特徴とする
    超音波受信装置。
JP62043589A 1987-02-26 1987-02-26 超音波受信装置 Granted JPS63209632A (ja)

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JPH0321178B2 JPH0321178B2 (ja) 1991-03-22

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