[发明专利]一种延时参数实时计算和流水线的多波束合成方法

摘要

一种延时参数实时计算和流水线的多波束合成方法和装置。其延时参数计算单元采用了两个乘法器，三个加法器和一个开平方运算，比之原有方案减少了一个乘法器，在每片FPGA处理16个信号通道的情况下，可以节约16个乘法器，因此，可以用更低的成本实现多波束技术。本发明的独特之处在于采用延时参数实时计算和流水线作业方式，可以有效的降低资源占用和减少参数的存储量。同时本发明所提出的延时参数计算装置通过模式控制可以很方便的改变计算电路的结构使之使用于不同种类的探头。

主权项

1.一种延时参数实时计算和流水线的多波束合成方法，其至少有一个多波束合成装置，一个多波束合成装置接受一个通道的超声回波，一个通道的超声回波有M个不同扫描角度或扫描位置的波束，其特征在于包括以下步骤：A.每一个多波束合成装置分别将回波数字信号线性的写入双端口RAM或三端口RAM；B.根据当前通道对应的阵元参数以及焦点位置参数分时计算出同一通道内M路波束的延时参数，再换算成RAM的读出地址；延时参数计算公式为：延时表示为：延时换算成采样脉冲单位：针对不同探头的输入参数形式：  探头  K₂  K₃  X  Y  凸阵  L  R  0  2R(1-cos(θ_i-θ_r))  线阵  0  1  0  (x_i-x_r)²  相控阵  L  0  x_i  -2x_i(1+sinθ_r)其中：λ_i为从阵元i到焦点F的声程、R——凸阵探头曲率半径、L——焦距、θ_r——接收线与孔径中心发射线的夹角、θ_i——第i阵元与孔径中心发射线的夹角、x_i——第i阵元中心点距离孔径中心的间距、x_r——线阵探头接收线与孔径中心的距离、c——声速，在人体组织中近似为1540m/s；C.在一次写周期的时间内，按照计算出的读出地址轮流从RAM中读出经过延时的回波数据，产生M路延时信号输出；D.将同一通道内产生的M路延时信号输出分时的通过一个插值单元和一个加权单元；E.将所有多波束合成装置产生的第一个波束叠加为第一合成波束，将所有多波束合成装置产生的第二个波束叠加为第二合成波束，将所有多波束合成装置产生的第M个波束叠加为第M合成波束，……上述M个波束的波束叠加操作分时的在同一个求和单元流水线式完成；F.输出的M路波束信号仍然以分时复用的方式传往下一级求和单元或进行信号处理和图像处理。