超声成像系统的设计考虑

　　数字波束成形器

　　ADC的输出信号通过LVDS传输给数字接收波束成形器。这种传输方式降低了PCB走线的复杂度和接口引脚数。波束成形器内置上变频低通滤波器或带通数字滤波器。这些滤波器把有效采样速率提高4倍，提高了系统波束成形的精度。上变频信号存储在内存中，经过适当的延时，通过延迟系数加法器进行叠加，得到合适的焦点。信号还进行适当的加权，或“变迹”。叠加之前进行变迹，可以调节接收孔径，降低旁瓣对接收波束的影响，提高了影像质量。

　　波束成形的数字信号处理过程

　　接收到的波束成形数字超声信号由DSP和基于PC的设备进行处理，得到视频和音频输出信号。这一过程通常可以划分为B超或2D影像处理，以及具有彩超流体成像信息的多普勒处理。多普勒处理又分为脉冲多普勒(PWD)处理和连续多普勒CWD处理。

　　B超处理

　　B超处理中，RF波束成形数字信号经过滤波和检波处理。检测信号具有极宽的动态范围，B超处理器必须将这些信号进行数字压缩，使其达到显示器规定的动态范围。

　　彩超流体信号处理

　　在彩超流体信号处理中，RF波束成形信号与正交本振信号(LO，频率为发射频率)进行混频，得到I、Q基带信号。每个接收通道采集的超声信号都有对应的幅度和相位。彩超流体信号处理中，8到16路超声信号集中在一个成像通道，测量多普勒频移。流体产生的反射信号或沿着成像通道移动的人体组织具有一定的多普勒频移，从而改变了I、Q基带采样信号的相位。彩超流体处理器决定了成像通道的8至16路超声信号的平均相移和时间关系。处理器还用彩色表示平均流速。通过这种方法，实现了流速或人体组织移动的二维造影成像。

　　多普勒频谱

　　多普勒谱处理中，波束成形数字信号经过数字滤波，混频至基带信号，然后以脉冲频率重复采样。利用复杂的快速傅里叶变换(FFT)获得多普勒频谱，以重现接收信号的速度信息。FFT输出的每个二进制信号幅度，经过计算和压缩，使其达到显示图像所要求的动态范围。最终信号幅度作为时间函数，显示在超声设备的显示屏上。在连续多普勒(CWD)成像系统中，信号处理的过程基本相同。除了产生这些显示信号外，频谱处理器还产生左、右声道的立体声音频信号，表示正向和负向运动。DAC对这些信号进行数字转换，驱动外部的喇叭和耳机。

　　显示处理

　　显示处理器进行必要的计算，绘制极坐标图。B超中的声音、影像数据或彩超流体信息被处理成矩形位图，从而消除图像中的杂散信号。这一过程通常称为R-θ变换，显示处理器还提供空间图像增强功能。