一种抑制医用超声换能器阵列串扰的分时复用方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114631847A(43)申请公布日2022.06.17(21)申请号202210547899.3(22)申请日2022.05.20(71)申请人之江实验室地址310023浙江省杭州市余杭区文一西路1818号人工智能小镇10号楼(72)发明人林宏翔陈宁可王银杰吴光未唐弢(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200专利代理师刘静(51)Int.Cl.A61B8/00(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图3页(54)发明名称一种抑制医用超声换能器阵列串扰的分时复用方法(57)摘要本发明公开了一种抑制医用超声换能器阵列串扰的分时复用方法，针对超声换能器控制信号布线时的串扰，本发明在印制电路板上根据信号的流向，合理地布线连接接插件以及多路复用芯片，避免了同时有电信号经过的信号线间线距过窄的情况。针对芯片内部的串扰问题，建立布线拓扑策略，将逻辑上相邻的换能器阵元通道进行物理隔离并分别连接到不同的多路复用芯片，从而实现防止串扰的目的。本方法使用有标准连接协议的独立集成电路对信号实现分时复用，为少通道数驱动多阵元序列的超声系统提供解决方法。本方法与超声扫描序列紧密联系，针对特殊的图像成像要求设计布线策略，提高成像质量。CN114631847ACN114631847A权利要求书1/3页1.一种抑制医用超声换能器阵列串扰的分时复用方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）通过多路复用芯片选型，实现超声信号发生器通道数与医用超声换能器阵列阵元数的数量匹配；（2）对医用超声换能器阵列进行抗串扰设计，包括：（2.1）多路复用芯片布局策略设计，多路复用芯片在围绕主控芯片布局的同时，尽可能地靠近与超声信号发生器连接的接插件以及与医用超声换能器阵列连接的接插件；（2.2）信号线序规划设计，建立线序拓扑表，在分时复用控制板上将逻辑上相邻的换能器阵元通道进行物理隔离并分别连接到不同的多路复用芯片；主控芯片通过设定的时序控制多路复用芯片内部开关的通断，多路复用芯片内部开关分别在1/C个时钟周期里选通一路通道，进而在完整的时钟周期里合成C路接收的信号，其中C为多路复用芯片数量；（2.3）分时复用控制板的层叠设计，在空间上将多个多路复用芯片布置在不同区域中，不同多路复用芯片所扇出的信号线，主体上被分配于分时复用控制板的不同信号层；（2.4）走线优化设计，包括走线规避跨层设计及走线微调；（3）分时复用控制板外围设计，包括：设计控制多路复用芯片工作的主控芯片、电源模块以及通讯模块；（4）对分时复用控制板进行自查并制板；（5）将分时复用控制板接入超声信号发生器与医用超声换能器阵列之间，实现串扰抑制。2.根据权利要求1所述的一种抑制医用超声换能器阵列串扰的分时复用方法，其特征在于，步骤（1）中，确定超声信号发生器通道数N与医用超声换能器阵列阵元数M的比例关系，依据比例确定多路复用芯片的型号以及数量C。3.根据权利要求1所述的一种抑制医用超声换能器阵列串扰的分时复用方法，其特征在于，步骤（2.1）中，将分时复用控制板横向划分为三个区域，自左至右分别为1、2、3号区域，主控芯片置于1号区域，横向放置与超声信号发生器连接的接插件于2号区域上部，并自下而上纵向分布排列若干多路复用芯片，纵向放置与医用超声换能器阵列连接的接插件于3号区域中。4.根据权利要求1所述的一种抑制医用超声换能器阵列串扰的分时复用方法，其特征在于，步骤（2.2）中，所述线序拓扑表包括输入侧、多路复用芯片编号以及输出侧三部分，分时复用控制板上输入输出信号的连接方式标注在表中，所述输入侧是分时复用控制板到超声信号发生器接插件的通道拓扑连接表示，所述输出侧是分时复用控制板到医用超声换能器阵列接插件的通道拓扑连接表示。5.根据权利要求4所述的一种抑制医用超声换能器阵列串扰的分时复用方法，其特征在于，步骤（2.2）中，所述分时复用控制板上的多路复用芯片编号和输入输出通道的关系满足：已知输入通道编号I，对应的多路复用芯片编号以及输出通道编号为：2CN114631847A权利要求书2/3页已知输出通道编号O，对应的多路复用芯片编号以及输入通道编号为：其中，N为超声信号发生器通道数，%为求余运算符，\为整除运算符。6.根据权利要求1所述的一种抑制医用超声换能器阵列串扰的分时复用方法，其特征在于，步骤（2.3）中，分时复用控制板使用六层印刷电路板设计，从上至下依次为：顶层、信号层、电源层、地层、信号层、底层，其中顶层和底层为芯片层，并可选择地作为信号层，顶层和/或底层布设接插件。7.根据权利要求1所述的一种抑制医用超声换能器阵列串扰的分时复用方法，其特征在于，步骤（2.4）中，在设计分时复用控制板过程中减少信号线跨层传输，若必须跨层则需满足每次跨层