[发明专利]一种多探头超声仪器及其插座的级联结构

说明书

本发明公开了一种多探头超声仪器及其插座的级联结构，该级联结构包括：N个具有第一导通状态和第二导通状态的选择开关，选择开关包括：主干端、第一切换端及第二切换端，N为正整数；第一导通状态为主干端与第二切换端导通，第二导通状态为主干端与第一切换端导通；选择开关用于根据接收到的控制信号，在第一导通状态和第二导通状态之间切换；M个探头插座，每一个所述选择开关的第二切换端至多与一个所述探头插座连接，M为正整数；N个选择开关之间通过主干端与第一切换端依次串接。本发明提供的级联结构，一方面，串行级联可以提高空间利用率，另一方面，级联方式信号流清晰、顺畅，减少信号走线交错，在信号质量上有一定优势。

技术领域

本发明涉及超声检测技术领域，具体涉及一种多探头超声仪器及其插座的级联结构。

背景技术

医学超声影像系统前端通常是由彼此独立且数目较多的物理阵元电路组成，通过对这些相互独立的物理阵元进行发射、接收波束控制，实现基本的超声成像。随着技术不断发展和市场多样化的需求趋势，超声系统的阵元数目会越来越多。

支持多探头插座的超声影像系统将独立的物理阵元通道通过开关进行切换，连接到指定探头插座。当前主流的中高端推车式超声系统，通常含有128物理通道及4个探头插座。随着技术发展和市场灵活便捷的需求趋势，通道数、探头插座数会进一步增加，探头插座的信号流复杂度将随之递增。受制于板卡、器件物料尺寸、成本等因素限制，多通道数多探头插座超声系统所采用的“传统方案”面临瓶颈和挑战。

“传统方案”如图1所示：通道信号流采用1—2—4—…—2^N-1的“T”型分支方式进行切换。如果探头插座数目为M，则需要层级数N，

N＝nextpow2(M)，

从第1级到第N-1级，需要继电器组数为2^n-1(n为指定某一级)，第N级需要继电器组数D(这里同时考虑了M不是2的整数倍情况)，

例如，对于5探头插座超声系统，共需3级继电器，第3级需要继电器组数D为1，整体信号流切换需4组继电器。如果系统为128阵元，每组使用双通道继电器阵列的模块将含64个，总计4组为256个。在上位机下发的逻辑指令控制下，继电器进行规定开关动作，实现特定信号流切换。这256个继电器主要布局在图1所示的A区域，少部分环绕在探头插座周边。这种布局方式随着探头插座数，通道数增加会面临诸多问题，

1)受空间和工艺能力限制，探头插座无法进一步扩展，不能满足更多探头和通道的产品需求。在空间上，随着探头插座数和通道数增加，同比例的继电器数量会增加，这些继电器因“T”型分支拓扑结构，主要使用A区域进行布局，空间利用率低，在整机尺寸受限下，存在严重瓶颈；在工艺能力上，“T”型分支方式通道信号交错，探头插座数和通道数的增加要求更多层PCB才能布通，受PCB工艺能力限制，PCB层数无法持续增加；

2)随着探头插座数和通道数增加，“T”型分支方式成本逐渐增大。因为空间利用率低，“T”型分支的PCB尺寸大；因通道信号交错，PCB板层增加，这些都会大幅提高PCB成本；

3)PCB开发复杂度高，周期长。“T”型分支的通道信号交错，但超声通道走线要求尽量减少过孔数量，造成PCB布局、布线难度高，工作量大，开发周期长；

4)信号质量受影响。“T”型分支方式通道信号交错，走线绕弯、不顺畅，影响信号质量。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种多探头超声仪器及其插座的级联结构，以解决现有技术存在的上述问题。