[发明专利]一种超声回波数字解调方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及超声应用技术领域，特别是涉及一种超声回波数字解调方法及装置。

背景技术

在超声应用技术领域中，基于超声回波进行解调处理，得到被检测物体的组织幅度信息，是进行超声成像与多普勒信号提取的基础。目前，在多普勒胎心监测和脉冲多普勒计算中，对超声回波进行解调处理通常需经过五个步骤：步骤1：距离选通、步骤2：信号加窗、步骤3：调制频率信号相乘、步骤4：低通滤波和步骤5：信号累加之后，获得I(In-phase，同相)数据和Q(Quadrature，正交)数据，具体如图1所示，这也称为标准解调流程。

在图1中，对输入的信号进行步骤1距离选通处理，得到特定深度的超声回波信号。对该超声回波信号进行步骤2信号加窗处理，得到加窗处理信号，通过步骤2对超声回波信号进行加窗处理，使得加窗处理信号在时域上的截断不至于在频域上出现吉伯斯抖动。之后，在步骤3，将加窗处理信号分为两路，一路与载波同频率、同相位的三角函数信号相乘，另一路与相位偏差90°的三角函数信号相乘，分别得到第一步解调信号。每路第一步解调信号经过步骤 4低通滤波之后，可以将第一步解调信号中的二倍频信号滤除，得到超声回波的同相信号(I信号)和正交信号(Q信号)。在超声脉冲模式下，将步骤4 计算得到的I信号和Q信号分别进行累加，得到每个脉冲重复周期内的I数据和Q数据，该两个数据即为进行速度计算或者频谱计算的数据基础。

在步骤4和步骤5这两个过程中，步骤4的低通滤波过程一般需要采用多个乘法器，将特定长度的FIR滤波器参数卷积步骤3处理得到的第一步解调信号，然后将所有乘法器得到的数据进行相加，得到滤波数据，最后再将滤波数据进行累加，分别得到I信号和Q信号，具体过程参见图2所示。

在图2中，X输入为图1中步骤3处理之后的数据，即第一步解调信号， X(N)至X(1)为N个寄存器，N为FIR滤波器长度，FIR_(1)至FIR_(N)为FIR 滤波器参数，Mult_1至Mult_N为N个乘法器，中间的Add器件为N阶加法器，可以将N个乘法器相乘得到的数据进行相加。至此，低通滤波器的运行流程结束。Y为单个寄存器，将右侧Add加法器得到的数据进行存储并再次作为加数送入该Add加法器，实现累加的功能，最终得到I信号或者Q信号。

由图1和图2可以看出，目前的信号解调过程虽然比较成熟，但是运行过程中涉及到较多的乘法器，占用了较多的硬件资源，将导致在处理器芯片的选型上自由度较小，需要在FPGA级别的芯片上才能进行实时处理运算，而且， FPGA芯片价格较高，导致硬件成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种超声回波数字解调方法及装置，以提高在处理器芯片选型上的自由度，节省硬件成本。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种超声回波数字解调方法，包括：

确定待解调的超声回波信号；

采用预先确定的I信号窗函数序列对所述超声回波信号进行加窗处理，得到I数据；

采用预先确定的Q信号窗函数序列对所述超声回波信号进行加窗处理，得到Q数据；

其中，所述I信号窗函数序列和所述Q信号窗函数序列分别为根据窗函数矩阵、三角函数矩阵、滤波器组和单位矩阵确定的。

在本发明的一种具体实施方式中，所述采用预先确定的I信号窗函数序列对所述超声回波信号进行加窗处理，得到I数据，包括：

从所述超声回波信号中的第一个元素开始，按顺序重复执行以下步骤，直至所述超声回波信号和预先确定的I信号窗函数序列全部送入运算完毕，获得 I数据：

将所述超声回波信号中的元素和所述I信号窗函数序列中相应位置的元素送入乘法器；

使用I信号加法器将所述乘法器的数据与第一寄存器中的数据相加。

在本发明的一种具体实施方式中，所述采用预先确定的Q信号窗函数序列对所述超声回波信号进行加窗处理，得到Q数据，包括：

从所述超声回波信号中的第一个元素开始，按顺序重复执行以下步骤，直至所述超声回波信号和预先确定的Q信号窗函数序列全部送入运算完毕，获得Q数据：

将所述超声回波信号中的元素和所述Q信号窗函数序列中相应位置的元素送入所述乘法器；

使用Q信号加法器将所述乘法器的数据与第二寄存器中的数据相加。

在本发明的一种具体实施方式中，所述I信号窗函数序列Z^I为：