[发明专利]多线接收波束形成器以及相关的系统和方法

说明书

提供了耦合到阵列元件的组的微波束形成器，所述微波束形成器对元件的组进行部分地波束形成以形成多个接收线。在所述微波束形成器中，延迟线可被配置为输出可以被延迟不同量的多个信号流，以支持微波束形成器中的多线接收。波束形成期间的读取过程不是破坏性的，从而允许从单个延迟线生成多行接收波束。

背景技术

超声阵列换能器可以被配置为单行换能器元件，用于对二维(2D)图像平面进行成像一维(1D)阵列，或者被配置为用于对三维区域进行成像的换能器元件的二维(2D)阵列。2D阵列包括在方位和海拔两个方向上延伸的元件，其能够被完全独立地操作以在任何方位或海拔方向上聚焦和操纵波束。这些阵列能够被配置在平坦或弯曲取向。

具有大量元件的二维阵列换能器以及1D阵列造成归因于其大量换能器元件的问题。由于在传送和接收中必须单个地控制这些元件中的每个，对于每个元件必须提供单独的信号线。1D阵列可以包括一行100-200个元件，要求100-200个信号线，其能够被容纳于相对小且轻的探头线缆中，但可以需要与相对少的通道的系统波束形成器一起操作。2D阵列可以在一个维度上具有100-200行元件，并且在另一维度中具有100-200列的元件，总计几千个个体元件。数千的信号线的线缆对于手持的并且必须由超声波检查者操纵的探头而言是不现实的。为了解决这个问题，微波束形成器集成电路可以被附接到换能器阵列，所述换能器阵列执行元件的组(也称为贴片(patch))的部分波束形成。每个贴片的单个延迟和汇总信号通过标准尺寸线缆被传导到超声系统波束形成器，其中，来自每个贴片的汇总信号被应用到系统波束形成器的通道，其完成波束形成操作。

遗憾的是，利用部分求和的贴片元件的微波束形成方法对于多线接收波束形成而言是受限的。多线性接收波束形成经常在主机波束形成中被使用，以通过从单个发射波束创建多个接收波束来提高帧率。然而，微波束形成涉及在主机波束形成器之前形成部分波束。这具有的缺点是，主机只能将不同的接收波束形成延迟应用到部分求和，并且在某些情况下限制了可以形成多线接收波束的程度。部分求和(微波束形成器输出)的元件的组越大，越难以实现高质量的多线接收。矩阵阵列可以包括从元件的小的组或元件的大的组形成部分求和，并且在这种情况下，主机的多线接收能力将会劣化，因为它不能“再操纵”这些求和的信号。因此，多线接收性能被妥协。1D阵列中的贴片相对于超声波波长可能非常大，因此不能进行高质量的多线接收。

因此，存在对于在使用部分求和(微波束形成)时的针对多线接收波束形成的改进的架构和方法的需要。

发明内容

在一些实施例中，本发明提供一种接收波束形成器，所述接收波束形成器包括：延迟元件，其包括模拟随机存取存储器(ARAM)，所述延迟元件可包括输入线，所述输入线被配置为接收输入模拟电信号，所述输入模拟电信号是根据从换能器元件的阵列接收的声学信号生成的；写入移位寄存器，其被配置为操作连接到所述输入线的多个写入开关；多个电容性元件，其被配置为存储能够在不同的延迟时间从多个输出读取的电荷；多个读取移位寄存器，其被配置为操作连接到多个输出的多个读取开关，使得所述电荷在所述不同的延迟时间从不同的输出被读取，以及多个求和元件，每个求和器被配置为对来自电容性元件的输出中的每个的输出信号进行求和。

在特定实施例中，接收波束形成器可以被配置为使得可以在不同的延迟时间并行读取来自多个输出的存储的电荷。例如，可以在一个延迟时间读取多个电容性元件中的每个上的第一输出，并且可以在不同的延迟时间读取多个电容性元件中的每个上的第二输出。

在一些实施例中，所述多个电容性元件的至少一个包括在写入操作期间耦合到输入线和DC电压源的电容器。电容器还可以被耦合到多个放大器，所述多个放大器被配置为允许探询能够在不同的延迟时间被读取的电容器上的存储的电荷。在特定实施例中，所述电容性元件中的至少一个包括耦合到写开关的多个电容器，使得可以将电荷写入所述多个电容器中的每个相应的电容器上。所述多个电容器可以被耦合到多个放大器，所述多个放大器被配置为允许探询电容器上存储的电荷。所述接收波束形成器还可以被配置为在相同或不同的时间读取电容器上存储的电荷。