[发明专利]用于波束形成的设备和方法

说明书

本申请要求于2013年10月8日提交到韩国知识产权局的第10-2013-0120028号韩国专利申请的权益，所述专利申请的公开通过引用合并于此。

技术领域

本发明的实施例涉及一种用于波束形成的设备和方法。

背景技术

通常，超声诊断设备的探头被形成为换能器。在从超声诊断设备的探头被发送到患者体内的特定部分时，几kHz至几百MHz的超声波从各种不同组织之间的层部分地反射。具体地讲，超声波被人体内的发生密度改变的部分(例如，血浆中的血细胞、器官中的小结构等)反射。反射的超声波使探头的换能器振荡，换能器根据振动输出电脉冲。电脉冲被转换成图像。然而，反射的超声信号具有非常低的强度和低信噪比(SNR)。因此，存在对用于增加反射的超声信号的强度和SNR的技术的需要，以便将超声信号转换成图像信息。这些技术之一是波束形成。

这里，波束形成指的是当多个换能器发送和接收信号时通过经由多个换能器叠加信号来加强信号强度的技术。现在将描述使用一维换能器的发送/接收波束形成的概念。用于获得图像信息的一个点被称为焦点。在这方面，多个换能器沿直线排列，因此，换能器和焦点之间的距离不同。相应地，由于从每个换能器发送信号和返回被反射的信号所花费的时间不同，因此，接收信号在被叠加时不具有匹配的相位，从而无法被放大。结果，存在对用于将信号的不匹配的相位进行匹配的过程的需要，以便执行波束形成。

通过将发送的信号和接收的信号进行延迟来执行匹配相位的方法，并且匹配相位的方法根据延迟信号的方法而被分类为若干方法。波束形成被分类为模拟波束形成和数字波束形成。模拟波束形成使用电路装置延迟信号，而数字波束形成将信号进行数字化和存储，然后，在期望的时间段过去之后读取数据。

发明内容

因此，本发明的一方面在于提供一种用于波束形成的设备和方法，所述设备和方法将一维(1D)或二维(2D)阵列换能器划分为多个块，计算各个块的延迟分布(延迟时间)，并根据计算的延迟分布对每个块执行波束形成，以减小动态延迟范围(DDR)，从而减小延迟线的尺寸(模拟波束形成器的整体尺寸)。

本发明的其他方面将在下面的描述中部分阐述，并且部分将从描述是显而易见的，或者可通过本发明的实践而得知。

根据本发明的一方面，一种用于对由探头发送或接收的信号进行波束形成的波束形成设备，其中，探头包括多个换能器块，每个换能器块包括多个换能器，所述波束形成设备包括：控制器，控制组件延迟将从包括在每个换能器块中的多个换能器发送的信号或由包括在每个换能器块中的多个换能器接收的信号；模拟波束形成器，包括与各个换能器块相应的多个波束形成单元，所述多个波束形成单元根据从控制器发送的控制信号对由包括在每个换能器块中的多个换能器发送或接收的信号执行模拟波束形成。

控制器控制组件分别计算所述多个换能器块的延迟分布，基于计算的延迟分布来计算关于包括在所述多个换能器块的每个换能器块中的每个换能器的延迟时间，并根据计算的延迟时间来延迟将被发送的信号或接收的信号。

包括在所述多个换能器块中的多个换能器被一维(1D)排列或二维(2D)排列。

所述波束形成设备还可包括：存储单元，存储换能器块的数量和包括在所述多个换能器块的每个换能器块中的多个换能器的组合，其中，包括在每个换能器块中的多个换能器彼此相邻地排列。

所述多个波束形成单元中的每个波束形成单元可包括：信号延迟单元，延迟将从包括在每个换能器块中的多个换能器的每个换能器发送的信号和由包括在每个换能器块中的多个换能器接收的信号；切换单元，根据输入到信号延迟单元的信号是将被发送的信号还是接收的信号来执行切换操作；加法器，当输入到信号延迟单元的信号是接收的信号时，将从信号延迟单元输出的延迟信号相加。

信号延迟单元可包括：多条延迟线，根据控制信号实现发送和接收延迟时间。

模拟波束形成器还可包括：模拟加法器，当输入到包括在每个波束形成单元中的信号延迟单元的信号是接收的信号时，将从在所述多个波束形成单元的每个波束形成单元中包括的每个加法器输出的信号相加。

所述波束形成设备还可包括：模数转换器，将由模拟加法器产生的模拟信号转换成数字信号。