特許 6192709 超音波レシーバフロントエンド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6192709

(24)【登録日】2017年8月18日

(45)【発行日】2017年9月6日

(54)【発明の名称】超音波レシーバフロントエンド

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/14 20060101AFI20170828BHJP

【ＦＩ】

   A61B8/14

【請求項の数】17

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2015-503539(P2015-503539)

(86)(22)【出願日】2013年3月27日

(65)【公表番号】特表2015-512305(P2015-512305A)

(43)【公表日】2015年4月27日

(86)【国際出願番号】US2013034138

(87)【国際公開番号】WO2013148859

(87)【国際公開日】20131003

【審査請求日】2016年3月25日

(31)【優先権主張番号】13/430,933

(32)【優先日】2012年3月27日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390020248

【氏名又は名称】日本テキサス・インスツルメンツ株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】507107291

【氏名又は名称】テキサス インスツルメンツ インコーポレイテッド

(74)【上記1名の代理人】

【識別番号】100098497

【弁理士】

【氏名又は名称】片寄 恭三

(72)【発明者】

【氏名】シャビル アムジヘラ ワラ

(72)【発明者】

【氏名】シャグン ドゥサッド

(72)【発明者】

【氏名】サンディープ オスワル

(72)【発明者】

【氏名】ヴァジェード ニムラン

【審査官】 冨永 昌彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２０１１１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３４２１８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ８／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

１つ又は複数のエコー信号を受信するように、及び、それぞれ、前記１つ又は複数のエコー信号のいくつかの信号強度に基づいて、それぞれ、前記１つ又は複数のエコー信号に対応する第１の減衰エコー信号のセットを生成するように構成される第１の減衰器と、
前記第１の減衰エコー信号のセットを受信して増幅し、それぞれ、前記１つ又は複数の第１の減衰エコー信号に対応する第１の増幅エコー信号のセットを生成するように構成される第１のアンプと、
前記第１の増幅エコー信号のセットを受信するように、及び、それぞれ、前記第１の増幅エコー信号のセットのいくつかの信号強度に基づいて、それぞれ、前記第１の増幅エコー信号のセットに対応する第２の減衰エコー信号のセットを生成するように構成される第２の減衰器と、
を含むシステムであって、
前記第１の減衰器が、
第１の入力端子と第２の入力端子と出力端子とを含むバッファであって、前記第１の入力端子が入力レジスタと結合され、前記第２の入力端子が前記バッファの前記出力端子と結合され、前記入力レジスタが前記１つ又は複数のエコー信号を受け取るように構成される、前記バッファと、
第１の端子と第２の端子とを含むコンデンサであって、前記第１の端子が前記バッファの前記出力端子と結合され、前記第２の端子が電圧基準点と結合される、前記コンデンサと、
前記コンデンサと結合される第１の可変分路レジスタと、
を含み、
前記バッファと前記コンデンサとがローパスフィルタを構成し、前記第１の可変分路レジスタの値が前記１つ又は複数のエコー信号の前記いくつかの信号強度に基づいて変化して、前記第１の減衰器により提供される減衰を変化させる、システム。

【請求項2】

請求項１に記載のシステムであって、
前記第１の減衰器により提供される減衰が、前記入力レジスタのインピーダンス値と前記第１の可変分路レジスタのインピーダンス値のインピーダンス比に基づいて決まる、システム。

【請求項3】

請求項１に記載のシステムであって、
前記第２の減衰器が、
前記第１のアンプの出力を受け取るように構成される第２の直列レジスタと、
第２の可変分路レジスタと、
を含み、
前記第２の可変分路レジスタが、前記第２の直列レジスタと前記第２の可変分路レジスタとのインピーダンス比に基づいて前記第２の減衰器の出力を提供するように構成される、システム。

【請求項4】

請求項１に記載のシステムあって、
前記１つ又は複数のエコー信号の前記いくつかの信号強度のうちの或る信号強度が大きいとき、前記第１の減衰器と前記第２の減衰器とが最大減衰を提供するように構成される、システム。

【請求項5】

請求項１に記載のシステムであって、
前記１つ又は複数のエコー信号の前記いくつかの信号強度のうちの或る信号強度が所定の閾値未満であるとき、前記減衰が前記第２の減衰器によって提供され、前記第１の減衰器によって提供される減衰が無効とされる、システム。

【請求項6】

請求項１に記載のシステムであって、
前記第２の減衰器と結合される第２のアンプであって、前記第２のアンプと前記第２の減衰器とが集合的に、時間利得補償に基づいて前記第１のアンプの出力から受信される前記第１の増幅エコー信号のセットの電圧レベルを均一にするように構成される、前記第２のアンプと、
前記第２のアンプと結合されるフィルタであって、前記第２の減衰エコー信号のセットから、所定の周波数範囲内の信号周波数を含むいくつかのエコー信号をフィルタリングして、１つ又は複数のフィルタリングされたエコー信号を生成するように構成される、前記フィルタと、
前記フィルタと結合され、前記１つ又は複数のフィルタリングされたエコー信号を受信信号に変換するように構成されるコンバータと、
を更に含む、システム。

【請求項7】

請求項６に記載のシステムであって、
前記第１のアンプが低ノイズアンプ（ＬＮＡ）であり、前記第２のアンプが固定利得アンプ（ＦＧＡ）であり、前記フィルタがアンチエイリアスフィルタ（ＡＡＦ）である、システム。

【請求項8】

請求項１に記載のシステムであって、
前記第１の減衰器と前記第２の減衰器とが電圧制御減衰器（ＶＣＡ）である、システム。

【請求項9】

請求項１に記載のシステムであって、
前記システムが、超音波システム用のレシーバフロントエンドシステムである、システム。

【請求項10】

超音波システム用のレシーバフロントエンドシステムであって、
可変利得アンプであって、
１つ又は複数のエコー信号を受信するように、及び、それぞれ、前記１つ又は複数のエコー信号のいくつかの信号強度に基づいて、それぞれ、前記１つ又は複数のエコー信号に対応する第１の減衰エコー信号のセットを生成するように構成される第１の減衰器と、
前記第１の減衰エコー信号のセットを受信して増幅し、それぞれ、前記１つ又は複数の第１の減衰エコー信号に対応する第１の増幅エコー信号のセットを生成するように構成される第１のアンプと、
前記第１の増幅エコー信号のセットを受信するように、及び、それぞれ、前記第１の増幅エコー信号のセットのいくつかの信号強度に基づいて、それぞれ、前記第１の増幅エコー信号のセットに対応する第２の減衰エコー信号のセットを生成するように構成される第２の減衰器と、
前記第２の減衰器と結合される第２のアンプであって、前記第２のアンプと前記第２の減衰器とが集合的に、時間利得補償に基づいて前記第１のアンプの出力から受信される前記第１の増幅エコー信号のセットの電圧レベルを均一にするように構成される、前記第２のアンプと、
を含む、前記可変利得アンプと、
前記第２のアンプと結合されるフィルタであって、前記第２の減衰エコー信号のセットから、所定の周波数範囲内の信号周波数を含むいくつかのエコー信号をフィルタリングして、１つ又は複数のフィルタリングされたエコー信号を生成するように構成される、前記フィルタと、
前記フィルタと結合され、前記１つ又は複数のフィルタリングされたエコー信号を受信信号に変換するように構成されるコンバータと、
を含み、
前記第１の減衰器が、
第１の入力端子と第２の入力端子と出力端子とを含むバッファであって、前記第１の入力端子が入力レジスタと結合され、前記第２の入力端子が前記バッファの前記出力端子と結合され、前記入力レジスタが前記１つ又は複数のエコー信号を受け取るように構成される、前記バッファと、
第１の端子と第２の端子とを含むコンデンサであって、前記第１の端子が前記バッファの前記出力端子と結合され、前記第２の端子が電圧基準点と結合される、前記コンデンサと、
前記コンデンサと結合される第１の可変分路レジスタと、
を含み、
前記バッファと前記コンデンサとがローパスフィルタを構成し、前記第１の可変分路レジスタの値が前記１つ又は複数のエコー信号の前記いくつかの信号強度に基づいて変化して、前記第１の減衰器により提供される減衰を変化させる、レシーバフロントエンドシステム。

【請求項11】

請求項１０に記載のレシーバフロントエンドシステムであって、
前記第２の減衰器が、
前記第１のアンプの出力を受け取るように構成される第２の直列レジスタと、
第２の可変分路レジスタと、
を含み、
前記第２の可変分路レジスタが、第２の直列レジスタと前記第２の可変分路レジスタとのインピーダンス比に基づいて前記第２の減衰器の出力を提供するように構成される、レシーバフロントエンドシステム。

【請求項12】

請求項１０に記載のレシーバフロントエンドシステムであって、
前記１つ又は複数のエコー信号の前記いくつかの信号強度のうちの或る信号強度が大きいとき、前記第１の減衰器と前記第２の減衰器とが最大減衰を提供するように構成される、レシーバフロントエンドシステム。

【請求項13】

請求項１０に記載のレシーバフロントエンドシステムであって、
前記１つ又は複数のエコー信号の前記いくつかの信号強度のうちの或る信号強度が所定の閾値未満であるとき、前記減衰が前記第２の減衰器により提供され、前記第１の減衰器により提供される減衰が無効とされる、レシーバフロントエンドシステム。

【請求項14】

請求項１０に記載のレシーバフロントエンドシステムであって、
前記レシーバフロントエンドシステムが超音波システムに関連する、レシーバフロントエンドシステム。

【請求項15】

１つ又は複数の励起信号を生成及び送信するように構成されるトランスミッタと、
前記トランスミッタと結合され、前記１つ又は複数の励起信号に基づいて送信信号を生成するように構成され、入力レジスタを含む、少なくとも１つのトランスデューサと、
前記少なくとも１つのトランスデューサと結合され、前記送信信号に応答して１つ又は複数のエコーを受信するように構成されるレシーバフロントエンドと、
を含む超音波システムであって、
前記レシーバフロントエンドが、
１つ又は複数のエコー信号を受信するように、及び、それぞれ、前記１つ又は複数のエコー信号のいくつかの信号強度に基づいて、それぞれ、前記１つ又は複数のエコー信号に対応する第１の減衰エコー信号のセットを生成するように構成される第１の減衰器と、
前記第１の減衰エコー信号のセットを受信して増幅し、それぞれ、前記１つ又は複数の第１の減衰エコー信号に対応する第１の増幅エコー信号のセットを生成するように構成される第１のアンプと、
前記第１の増幅エコー信号のセットを受信するように、及び、それぞれ、前記第１の増幅エコー信号のセットのいくつかの信号強度に基づいて、それぞれ、前記第１の増幅エコー信号のセットに対応する第２の減衰エコー信号のセットを生成するように構成される第２の減衰器と、
前記第２の減衰器と結合される第２のアンプであって、前記第２のアンプと前記第２の減衰器とが集合的に、時間利得補償に基づいて前記第１のアンプの出力から受信される前記第１の増幅エコー信号のセットの電圧レベルを均一にするように構成される第２のアンプと、
前記第２のアンプと結合されるフィルタであって、前記第２の減衰エコー信号のセットから、所定の周波数範囲内の信号周波数を含むいくつかのエコー信号をフィルタリングして、１つ又は複数のフィルタリングされたエコー信号を生成するように構成される、前記フィルタと、
前記フィルタと結合され、前記１つ又は複数のフィルタリングされたエコー信号を受信信号に変換するように構成されるコンバータと、
を含み、
前記第１の減衰器が、
第１の入力端子と第２の入力端子と出力端子とを含むバッファであって、前記第１の入力端子が入力レジスタと結合され、前記第２の入力端子が前記バッファの前記出力端子と結合され、前記入力レジスタが前記１つ又は複数のエコー信号を受け取るように構成される、前記バッファと、
第１の端子と第２の端子とを含むコンデンサであって、前記第１の端子が前記バッファの前記出力端子と結合され、前記第２の端子が電圧基準点と結合される、前記コンデンサと、
前記コンデンサと結合される第１の可変分路レジスタと、
を含み、
前記バッファと前記コンデンサとがローパスフィルタを構成し、前記第１の可変分路レジスタの値が前記１つ又は複数のエコー信号の前記信号強度に基づいて変化して、前記第１の減衰器により提供される減衰を変化させる、超音波システム。

【請求項16】

請求項１５に記載の超音波システムであって、
前記１つ又は複数のエコー信号の前記いくつかの信号強度のうちの或る信号強度が大きいとき、前記第１の減衰器と前記第２の減衰器とが最大減衰を提供するように構成される、超音波システム。

【請求項17】

請求項１５に記載の超音波システムであって、
前記１つ又は複数のエコー信号の前記いくつかの信号強度のうちの或る信号強度が所定の閾値未満であるとき、前記減衰が前記第２の減衰器により提供され、前記第１の減衰器により提供される減衰が無効とされる、超音波システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、概して超音波システムに関し、特に、超音波レシーバフロントエンドに関する。

【背景技術】

【0002】

或る例示の状況に従って、様々なシステムが前に送信された信号のエコーを利用して情報を生成する。例えば、超音波システムは、送信された超音波信号のエコーを利用して物体の可視情報及び／又は他の情報に関する情報を生成する。１つの例示の状況に従って、これらの超音波信号は、超音波プローブから、例えば人体などの対象物に送信され、それに応答して、音響エネルギーのエコーがその人体内の様々な音響インピーダンス不連続部から反射される。これらのエコーは、超音波システム内に組み込まれたトランスデューサによって受信される。これらのエコー（又は反射された超音波信号）は、増幅されデジタル化されて、対象物の超音波像を生成する。

【発明の概要】

【0003】

或る実施形態において、エコー信号を受信するためのシステムが、第１の減衰器、第１のアンプ、及び第２の減衰器を含む。第１の減衰器は、１つ又は複数のエコー信号を受信するように、及び、それぞれ、これら１つ又は複数のエコー信号に対応する第１の減衰エコー信号のセットを、それぞれ、これら１つ又は複数のエコー信号のいくつかの信号強度に基づいて生成するように構成される。第１のアンプは、第１の減衰エコー信号のセットを受信及び増幅して、それぞれこれら１つ又は複数の第１の減衰エコー信号に対応する第１の増幅エコー信号のセットを生成するように構成される。第２の減衰器は、第１の増幅エコー信号のセットを受信し、それぞれ、第１の増幅エコー信号のセットに対応する第２の減衰エコー信号のセットを、それぞれ、これら第１の増幅エコー信号のセットのいくつかの信号強度に基づいて生成するように構成される。

【0004】

或る実施形態において、１つ又は複数のエコーを受信するためのレシーバフロントエンドが開示される。レシーバフロントエンドは、第１の減衰器、第１のアンプ、可変利得アンプ（ＶＧＡ）、フィルタ、及びコンバータを含む。第１の減衰器は、１つ又は複数のエコー信号を受信し、それぞれ、これら１つ又は複数のエコー信号に対応する第１の減衰エコー信号のセットを、それぞれ、これら１つ又は複数のエコー信号のいくつかの信号強度に基づいて生成するように構成される。第１のアンプは、これら第１の減衰エコー信号のセットを受信及び増幅して、それぞれ、これら１つ又は複数の第１の減衰エコー信号に対応する第１の増幅エコー信号のセットを生成するように構成される。ＶＧＡは、第２の減衰器及び第２のアンプを含む。第２の減衰器は、これら第１の増幅エコー信号のセットを受信し、それぞれ、これら第１の増幅エコー信号のセットに対応する第２の減衰エコー信号のセットを、それぞれ、これら第１の増幅エコー信号のセットのいくつかの信号強度に基づいて生成するように構成される。第２のアンプは第２の減衰器と結合される。第２のアンプ及び第２の減衰器は集合的に、第１のアンプの出力から受信される第１の増幅エコー信号のセットの電圧レベルを時間利得補償に基づいて均一にするように構成される。フィルタは、第２のアンプと結合され、第２の減衰エコー信号のセットから、所定の周波数範囲内の信号周波数を含むいくつかのエコー信号をフィルタリングして、１つ又は複数のフィルタリングされたエコー信号を生成するように構成される。コンバータは、フィルタと結合され、これら１つ又は複数のフィルタリングされたエコー信号を受信信号に変換するように構成される。

【0005】

或る実施形態において、トランスミッタ、少なくとも１つのトランスデューサ、及びレシーバフロントエンドを含む超音波システムが開示される。トランスミッタは、１つ又は複数の励起信号を生成し送信するように構成される。少なくとも１つのトランスデューサは、トランスミッタと結合され、１つ又は複数の励起信号に基づいて送信信号を生成するように構成される。レシーバフロントエンドは、第１の減衰器、第１のアンプ、可変利得アンプ（ＶＧＡ）、フィルタ、及びコンバータを含む。第１の減衰器は、１つ又は複数のエコー信号を受信し、それぞれ、これら１つ又は複数のエコー信号に対応する第１の減衰エコー信号のセットを、それぞれ、これら１つ又は複数のエコー信号のいくつかの信号強度に基づいて生成するように構成される。第１のアンプは、これら第１の減衰エコー信号のセットを受信及び増幅して、それぞれ、これら１つ又は複数の第１の減衰エコー信号に対応する第１の増幅エコー信号のセットを生成するように構成される。ＶＧＡは、第２の減衰器及び第２のアンプを含む。第２の減衰器は、これら第１の増幅エコー信号のセットを受信し、それぞれ、これら第１の増幅エコー信号のセットに対応する第２の減衰エコー信号のセットを、それぞれ、これら第１の増幅エコー信号のセットのいくつかの信号強度に基づいて生成するように構成される。第２のアンプは第２の減衰器と結合される。第２のアンプ及び第２の減衰器は集合的に、第１のアンプの出力から受信される第１の増幅エコー信号のセットの電圧レベルを時間利得補償に基づいて均一にするように構成される。フィルタは、第２のアンプと結合され、第２の減衰エコー信号のセットから、所定の周波数範囲内の信号周波数を含むいくつかのエコー信号をフィルタリングして、１つ又は複数のフィルタリングされたエコー信号を生成するように構成される。コンバータは、フィルタと結合され、これら１つ又は複数のフィルタリングされたエコー信号を受信信号に変換するように構成される。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】或る例示実施形態に従った超音波システムのブロック図を示す。

【0007】

【図2】或る例示実施形態に従った図１の超音波システムのレシーバフロントエンドのブロック図を示す。

【0008】

【図3A】図１及び図２の超音波システムのレシーバアナログフロントエンド（ＡＦＥ）に入力されるエコー信号の成分を示すタイミング図である。

【図3B】図１及び図２の超音波システムのレシーバアナログフロントエンド（ＡＦＥ）に入力されるエコー信号の成分を示すタイミング図である。

【図3C】或る例示実施形態に従ったレシーバＡＦＥの、得られる入力及び出力波形を示すタイミング図である。

【図3D】或る例示実施形態に従ったレシーバＡＦＥの、得られる入力及び出力波形を示すタイミング図である。

【0009】

【図4】或る実施形態に従った超音波システムのレシーバシステムのブロック図を示す。

【0010】

【図5】或る実施形態に従った図４のレシーバＡＦＥの第１の減衰器の回路図である。

【0011】

【図6】或る実施形態に従った図４のレシーバＡＦＥの第２の減衰器の回路図である。

【0012】

【図7】或る実施形態に従った超音波システムのブロック図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0013】

或る例示の状況に従って、人間、動物、距離の測定などの様々な応用例において定量測定のために超音波技術が用いれ得る。１つの例示の状況において、超音波画像化システムが、検査すべき物体に超音波信号を発し、これらの信号の戻りエコーを受信する１つ又は複数のトランスデューサ要素を含み、これらのエコーは処理されて物体の画像が求められる。図１で超音波システムの例示ブロック図を説明する。

【0014】

図１は、或る例示実施形態に従った超音波システム１００のブロック図を示す。超音波システム１００は、トランスデューサ１０２、トランスミッタ１０４、レシーバアナログフロントエンド（ＡＦＥ）１０６、送信−受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ１０８、及びケーブル１１０を含む。

【0015】

トランスミッタ１０４は、トランスデューサ１０２を励起して超音波振動を励起するのに十分な送信励起パルスを発する。トランスデューサ１０２は、圧電セラミックスなどの圧電材料を含むか、又は圧電材料から構成される。トランスデューサ１０２は、変換を実施するための単一のトランスデューサ又はトランスデューサのアレイを含み得ることに留意されたい。例えば、トランスデューサ１０２は、例えばトランスデューサが並んで一列に配置される線形配置など、あらかじめ選択されるパターンで空間的に配置される複数のトランスデューサを有するトランスデューサアレイを含み得る。或る実施形態において、トランスデューサアレイの各トランスデューサが、別個のトランスミッタから生成される個別の送信信号によって励起され得る。各トランスデューサへの入力として提供される送信信号の特性を制御することによって、トランスデューサアレイは、あらかじめ選択される方向に又はあらかじめ選択される角度でパルス（例えば、送信信号）を送信するようにさせられ得る。

【0016】

或る実施形態において、トランスデューサ１０２は、送信モード及び受信モードで動作するように構成される。送信モードでは、トランスデューサ１０２は、電気信号を機械振動に変換し、送信超音波信号を生成する。送信超音波信号が或る媒体、例えば一連の対象物又は組織、内を進むとき、送信超音波信号は、散乱、吸収、及び他の伝播効果による減衰を受ける。送信超音波信号は、受信超音波信号の形式で媒体から反射され、トランスデューサ１０２によって受信される。受信モードでは、受信超音波信号がトランスデューサ１０２の圧電要素を振動させ、トランスデューサ１０２は機械信号を電気信号に変換する。

【0017】

より深い組織からの受信超音波信号は、近接場組織からの受信信号より大きく減衰される。また、より深い組織からの反射信号は、近接場組織から反射される信号よりも、トランスデューサに到達するのにより長い時間がかかり得る。下記では、反射又は受信超音波信号をエコー又はエコー信号と称することがある。

【0018】

或る実施形態において、トランスミッタ１０４によって送信超音波信号が送信される間、トランスミッタ１０４の出力が、レールツーレール間で約±１００Ｖで切り替わり、それによって、トランスデューサ１０２が励起される。或る実施形態において、Ｔ／Ｒスイッチ１０８は、トランスミッタ１０４から送信される高電圧超音波信号からレシーバＡＦＥを保護するように構成される。一実施形態において、Ｔ／Ｒスイッチ１０８はダイオードブリッジとして実装され得る。或る実施形態において、Ｔ／Ｒスイッチ１０８は、トランスミッタ１０４の±１００Ｖ出力を±１Ｖにクランプするための電圧クランパのように実装され、この信号が±１Ｖ未満の場合にはこの信号を複製する。したがって、レシーバＡＦＥ１０６は、送信中は±１Ｖ矩形波を受け、その後、トランスミッタ１０４から到来する小信号が続く。

【0019】

Ｔ／Ｒスイッチ１０８の後には、受信信号を受信し処理するための様々な構成要素を含むレシーバＡＦＥ１０６がある。例えば、レシーバＡＦＥ１０６は、反射信号に対して、減衰、増幅、フィルタリング、及びアナログ−デジタル変換などのオペレーションを実施し、処理された情報を、統合受信ビームを形成するように構成される受信ビームフォーマに提供する。「レシーバＡＦＥ」は「レシーバフロントエンド」と称してもよく、したがって、「レシーバフロントエンド」と「レシーバＡＦＥ」という用語は、本明細書の記載を通して交換可能に用いられ得る。図２に、超音波システム１００のレシーバＡＦＥのブロック図を示す。

【0020】

或る実施形態において、超音波システム１００は、レシーバＡＦＥ１０６において生じる内部反射を回避するように構成される終端を含む。このような反射は、超音波システム１００において干渉を生じさせるので望ましくない。或る実施形態において、この終端は、レシーバＡＦＥ１０６の入力に設けられ、それによって、ケーブル１１０における反射が回避される。或る実施形態において、この終端は、システム入力インピーダンスと整合して信号反射を最小限とするように設計される。或る実施形態において、この終端は動的な終端である。ただし、終端はレシーバＡＦＥ１０６のノイズフロアを悪化させる。「ノイズフロア」という用語は、レシーバＡＦＥ１０６の所与の回路又はシステムが有用になるノイズの最低レベルを指し得、したがって、「ノイズフロア」の値は低いことが望ましいことに留意されたい。

【0021】

図２は、例示の実施形態における図１の超音波システム１００のレシーバＡＦＥ１０６のブロック図を示す。レシーバＡＦＥ１０６は、レシーバＡＦＥ１０６が反射信号（又はエコー）に対して実施する、減衰、増幅、フィルタリング、及びアナログ−デジタル変換などの様々なオペレーションを表すブロックを有するレシーバ処理チェーンを含む。下記では、レシーバＡＦＥ１０６において実施される様々なオペレーションをレシーバ処理チェーンと称することがある。図２のレシーバＡＦＥ１０６は、トランスデューサ（例えば、トランスデューサ１０２）から入力信号を受信するように構成される単一のレシーバ処理チェーンを含むように示されている。ただし、レシーバＡＦＥ１０６は、各レシーバ処理チェーンがトランスデューサアレイの或るトランスデューサから入力を受信するように、複数のレシーバ処理チェーンを含み得ることを理解されたい。また、レシーバＡＦＥ１０６は、反射信号（又はエコー）を処理するためのレシーバ処理チェーンを含むので、「レシーバ処理チェーン」と「レシーバＡＦＥ」という用語は、本明細書における記載を通して交換可能に用いられ得る。

【0022】

図２に示すように、反射信号或いは１つ又は複数のエコー２０２は、レシーバＡＦＥ１０６に入力され処理されて、レシーバＡＦＥ１０６の出力において受信信号２０４が生成される。レシーバＡＦＥ１０６は、低ノイズアンプ（ＬＮＡ）２０６、電圧制御減衰器（ＶＣＡ）２０８、固定利得アンプ（ＦＧＡ）２１０、フィルタ２１２、及びアナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）２１４を含む。ＬＮＡ２０６は、受信信号エコー２０２を最小ノイズ付加で増幅する。ＬＮＡ２０６への入力は、２Ｖピークツーピーク（ｐ−ｐ）程度の大きさから、レシーバ処理チェーンのノイズフロア程度の低さまで変動する。ＡＤＣ２１４に関連するノイズフロアを上回る低入力信号を得るために、ＬＮＡ２０６及びＦＧＡ２１０において利得が提供される。ＬＮＡ２０６は、増幅された信号をＶＣＡ２０８に送る。

【0023】

或る実施形態において、エコーは、体の種々の部分の異なる深さから反射されるので、異なる減衰を受ける。エコー信号に関連する信号強度の損失を補償するために、受信エコー信号は、時間利得補償による可変利得（時間とともに変化する）を受け、そのため、すべての受信エコーが実質的に同様の振幅に増幅され得る。或る実施形態において、ＶＣＡ２０８はＦＧＡ２１０に結合又は接続され、ＶＣＡ２０８及びＦＧＡ２１０は集合的に時間利得補償を提供して、（単一の送信パルスに対応する）すべての受信エコーを同じ又は実質的に同様のあらかじめ選択される振幅レベルまで増幅し得る。或る実施形態において、同じ又は同様のあらかじめ選択される振幅レベルは、レシーバ処理チェーンのＡＤＣ２１４のフルスケールレンジと等しくし得る（例えば、図２に示すレシーバ処理チェーンに対するＡＤＣ２１４）。或る実施形態において、高信号レベル又は強度において、ＶＣＡ２０８は、ＡＤＣ２１４の入力をそのダイナミックレンジ内に収めるために用いられる。「ダイナミックレンジ」という用語は、広範囲の利用可能なエコー信号から考えられる範囲を指し得る。例えば、最大入力において、ＶＣＡ２０８は、ＡＤＣ２１４の入力をあらかじめ選択される振幅範囲内に維持するように、比較的大きな又は最大の減衰を提供する。信号レベルが小さくなると、（例えば、ＡＤＣ２１４への入力を可能な限り大きく維持することにより）ＡＤＣ２１４への入力の振幅が小さくならないようにするため、ＶＣＡ２０８によって提供される減衰は小さくされる。

【0024】

ＦＧＡ２０６の出力はフィルタ２１２に提供される。フィルタ２１２は、ＦＧＡ２０６の出力から、あらかじめ選択される周波数（例えば、ＡＤＣ２１４のサンプリング周波数（又はナイキスト周波数）の半分よりも少なくとも大きい）を上回る周波数成分を除去する。ＡＤＣ２１４は、フィルタ２１２の出力から受信される、利得が施されアンチエイリアスフィルタリングされた信号を、対応するサンプリングタイムインスタンスでサンプリングして、対応するデジタルコード（例えば出力信号２０４）を生成／出力する。ＡＤＣ２１４は、デジタルコードを受信ビームフォーマに送り、受信ビームフォーマは統合レシーバ信号又はいくつかのビームを生成し得る。レシーバビームは処理されて画像が生成される。

【0025】

或る実施形態において、超音波システム１００のレシーバ処理チェーンにおける良好なノイズ性能は、レシーバ処理チェーン（又はレシーバＡＦＥ１０６）の始めのＬＮＡ２０６に依存し、ＬＮＡ２０６は後続のＶＣＡ２０８におけるノイズの寄与を最小限にするか又は小さくする。図１を参照すると、或る実施形態において、Ｔ／Ｒスイッチ１０８が継続的に受信モードであるとき、レシーバＡＦＥ１０６の入力において（又はＬＮＡ２０６の入力において）終端が含まれる。したがって、２Ｖｐ−ｐ程度に大きな入力信号（これは、受信エコーを表し得る）をサポートするために、ＬＮＡ２０６に関連する供給レールを少なくとも３Ｖとする。また、入力が２Ｖｐ−ｐに近く振れると、入力の非線形性（ＨＤ２及びＨＤ３）も悪化する。したがって、或る例示の状況に従って、ＬＮＡ２０６の入力に配置される終端は、レシーバ処理チェーンのノイズ性能を悪化させるが、これは一実施形態に従って回避されるべきである。

【0026】

或る実施形態において、このノイズは、レシーバＡＦＥの出力（例えば、画像）の品質を劣化させ、超音波システムを利用する応用例、例えば臨床診断、に悪影響を及ぼす。或る実施形態において、レシーバＡＦＥ１０６のノイズフロアが悪化することにより、レシーバＡＦＥ、例えばレシーバＡＦＥ１０６、が飽和し得る。例えば、２Ｖｐ−ｐの信号は、レシーバＡＦＥ１０６を飽和させることがあり、過負荷状態となり得る。或る実施形態において、レシーバＡＦＥ１０６における過負荷状態が回避され、レシーバＡＦＥ１０６は過負荷状態から可能な限り早く回復する。しかし、レシーバＡＦＥ１０６における低周波数時定数により、レシーバＡＦＥ１０６における過負荷状態からの回復が遅れる。「過負荷状態からの回復」という用語は、下記では「過負荷回復」と称することがあることに留意されたい。したがって、或る実施形態において、入力信号（又はエコー）の低周波数成分がレシーバＡＦＥ１０６によって回避又は除去される。入力信号及びその成分を図３を参照してより詳細に説明する。

【0027】

図３Ａ及び図３Ｂは、例えば、例示の実施形態に従って、図１及び図２の超音波システム１００のレシーバＡＦＥ１０６などのレシーバＡＦＥに入力される、エコー信号（例えば、エコー信号２０２）の成分を示すタイミング図である。また、図３Ｃ及び図３Ｄは、ＡＦＥ１０６の、結果の入力及び出力波形を示すタイミング図である。

【0028】

エコー信号２０２は、例えばレシーバＡＦＥ（例えば、レシーバＡＦＥ１０６）のＬＮＡ２０６などのＬＮＡへの入力として提供される。或る実施形態において、エコー信号２０２は、様々な周波数に関連する複数の成分を含む。例えば、図３に示すように、エコー信号２０２は、低周波数成分３０２及び高周波数成分３０４を含む。低周波数成分３０２は、Ｔ／Ｒスイッチ（例えば、Ｔ／Ｒスイッチ１０８）のオペレーションにより導入され、エコー信号２０２の高周波数成分３０４は、トランスデューサ（例えば、トランスデューサ１０２）から生成される。低周波数成分３０２及び高周波数成分３０４は各々、単一成分、又は複数の低周波数成分と複数の高周波数成分の組合せであり得ることに留意されたい。

【0029】

或る実施形態において、エコー信号２０２の信号強度は、エコー信号２０２が体の種々の部分の異なる深さから反射されるために変化し、そのため、異なるレベルの減衰を受ける。エコー信号に関連する信号強度の損失を補償するために、受信エコー信号に時間利得補償による可変利得（時間とともに変化する）を施し、それによって、すべての受信エコーが実質的に同様の振幅に増幅され得る。図３に示すように、時間利得補償後のレシーバＡＦＥ１０６の出力は、２０４で示す信号波形によって示される。

【0030】

或る実施形態において、レシーバＡＦＥ１０６を適切に機能させるために、レシーバＡＦＥ１０６は、低周波数成分がレシーバノイズに関連するので高周波数成分にのみ応答すべきである。また、エコー信号に関連する大きな信号スイングのために、ＬＮＡ２０６に関連する供給レールを高くする必要があり、これはレシーバＡＦＥ１０６における電力消費の増大につながる。したがって、ＬＮＡ２０６が受ける信号スイング及びレシーバＡＦＥ１０６における電力消費はあらかじめ低く選択される。

【0031】

或る実施形態において、レシーバＡＦＥのＶＣＡは、２つの減衰器（例えば、第１の減衰器及び第２の減衰器）に分割され得、これらの減衰器の一方（例えば、第１の減衰器）がレシーバＡＦＥ内でＬＮＡの前に実装されるようにし得る。第１の減衰器及び第２の減衰器は、エコー信号をエコー信号の強度に基づいて選択的に減衰させ得る。例えば、エコー信号の強度が最大であるとき、第１の減衰器及び第２の減衰器はいずれも最大の減衰を提供し得る。また、エコー信号の強度が小さくなると、第１の減衰器によって提供される減衰も小さくなる。或る実施形態において、エコー信号の信号強度が所定の閾値未満であるとき、第２の減衰器によって減衰が提供され、第１の減衰器によって提供される減衰は無効とされる。或る実施形態において、１つ又は複数のエコー信号の所定の閾値は、エコー信号が主に低周波数成分を含む場合、エコー信号の強度に関連し得る。第１の減衰器及び第２の減衰器を含むシステムの実装を図４を参照して説明する。

【0032】

図４は、或る実施形態に従った１つ又は複数のエコーを受信するためのシステム４００のブロック図を示す。或る実施形態において、システム４００は、第１の減衰器４０２、第１のアンプ４０４、及び第２の減衰器４０６を含む。或る実施形態において、第１の減衰器４０２及び第２の減衰器４０６は、１つ又は複数のエコー信号を、この１つ又は複数のエコー信号の強度に基づいて選択的に減衰させるように構成される。まず、（１つ又は複数のエコー信号を有する）入力信号の強度が大きいとき、第１の減衰器４０２及び第２の減衰器４０６はいずれも最大の減衰を提供する。入力信号の強度が小さくなると、第１の減衰器４０２によって提供される減衰は低減される。１つ又は複数のエコー信号の信号強度が小さくなるために、第１の減衰器４０２によって提供される減衰が最小化されるか又はなくなると、第２の減衰器４０６によって提供される減衰が減少し始める。

【0033】

或る実施形態において、第１の減衰器４０２は、例えばエコー信号２０２などの１つ又は複数のエコー信号を受信するように、及び、１つ又は複数のエコー信号２０２のいくつかの信号強度に基づいて、それぞれ、この１つ又は複数のエコー信号に対応する第１の減衰エコー信号のセットを生成するように構成される。図３に示すように、或る実施形態において、エコー信号２０２は、高周波数成分（例えば、高周波数成分３０４）及び低周波数成分（例えば、低周波数成分３０２）を含み得る。一実施形態において、第１の減衰器４０２は、１つ又は複数のエコー信号の信号のそれぞれの信号強度に基づいて第１の減衰エコー信号のセットを生成するように構成される。或る実施形態において、エコー信号の第１のセットは、高周波数エコー信号に関連している。一実施形態において、第１の減衰器４０２は高周波数エコー信号に応答するように構成される。応答する信号は、高周波数エコー信号のみではないが、低周波数エコー信号には応答しないように構成される。

【0034】

或る実施形態において、第１の減衰器４０２は電圧制御減衰器（ＶＣＡ）である。或る実施形態において、第１の減衰器４０２は、第１のアンプ４０４の入力における第１のレジスタネットワークを用いて実現される。特に、第１のレジスタネットワークは、可変レジスタ−コンデンサ配列に結合又は接続されるバッファを含む。このバッファは、コンデンサとともに、低周波数エコー信号にローパスフィルタ構成を提供するように構成され、したがって、低周波数入力信号に対して、第１の減衰器４０２の出力が入力と等しいか又は実質的に同等となる。ただし、高周波数エコー信号は、第１の減衰器４０２によって減衰される。或る実施形態において、第１の減衰器４０２による高周波数エコー信号の減衰は、入力レジスタと第１の可変分路レジスタのインピーダンス値のインピーダンス比に基づいて決まる。

【0035】

或る実施形態において、第１の減衰器への入力信号が大きいとき、第１の可変レジスタ５０６の値は小さく、それによってより良好な終端を提供し、入力信号の振幅が小さくなると、第１の可変レジスタの値は大きく、それによってより良好なノイズレベルを提供する。図５を参照して第１の減衰器４０２の例示の実装形態を詳細に説明する。

【0036】

第１の減衰器４０２は、第１のアンプ４０４に結合又は接続される。或る実施形態において、第１のアンプは例えばＬＮＡ２０６（図２参照）などのＬＮＡである。第１のアンプ４０４は、第１の減衰器４０２から受信される第１の減衰エコー信号のセットを受信及び増幅して、それぞれ、この１つ又は複数の第１の減衰エコー信号に対応する第１の増幅エコー信号のセットを生成するように構成される。また、第１のアンプ４０４は、第１の増幅エコー信号のセットを第２の減衰器４０６に送るように構成される。第２の減衰器４０６は、第１のアンプ４０４から第１の増幅エコー信号のセットを受信し、それに応答して、それぞれ、第１の増幅エコー信号のこのセットのいくつかの信号強度に基づいて、それぞれ、第１の増幅エコー信号のこのセットに対応する第２の減衰エコー信号のセットを生成するように構成される。或る実施形態において、第１のアンプ４０２は、第１のアンプ４０４のハイパスフィルタ特性により排斥される低周波数信号を受信する。

【0037】

或る実施形態において、第２の減衰器４０６はＶＣＡである。或る実施形態において、第２の減衰器４０６は、第２の直列抵抗及び第２の可変分路抵抗を有する電圧分割器ネットワークを用いて実現される。或る実施形態において、第２の減衰器４０６によるエコー信号の減衰は、第２の直列抵抗及び第２の可変分路抵抗に基づいて決まる。第２の減衰器４０６の例示の実装形態を図６を参照して詳細に説明する。

【0038】

本実施形態では、第１のアンプ４０４は、第１の減衰器４０２の後、及び、第２の減衰器４０６の前に実装される。エコー信号２０２の信号強度が最大のとき、第１の減衰器４０２によって提供される減衰が最大レベルになり、それによって、第１のアンプ４０４が受ける信号スイングの低減の助けとなる。したがって、第１のアンプ４０４の供給レールを低くすることができ、それによって、レシーバＡＦＥ４００の電力低減の助けとなる。或る実施形態において、入力の非線形性が小さくなる。

【0039】

或る実施形態において、レシーバＡＦＥ４００はさらに、第２のアンプ４０８、フィルタ４１２、及びコンバータ４１４を含む。或る実施形態において、第２のアンプ４０８は固定利得アンプ（ＦＧＡ）である。或る実施形態において、第２のアンプ４０８は、第２の減衰器４０６と結合又は接続される。或る実施形態において、エコー信号２０２が例えば人体などの媒体の中を進むとき、エコー信号２０２は、対数的に減衰され、人体の異なる部分から到来するエコー信号に提供される信号減衰について補償される。或る実施形態において、第２のアンプ４０８及び第２の減衰器４０６は集合的に、時間利得補償に基づいて第１のアンプ４０４の出力から受信される第１の増幅エコー信号のセットの電圧レベルを均一にするように構成される。或る実施形態において、第２のアンプ４０８及び第２の減衰器４０６は、第１のアンプ４０４及び第１の減衰器４０２とともに、時間利得補償に基づいて受信エコー信号の減衰（時間の関数として）を補償するための可変利得アンプ（ＶＧＡ）４１０を構成する。

【0040】

フィルタ４１２は、第２のアンプ４０８に結合又は接続され、第２の減衰エコー信号のセットから、所定の周波数範囲内の信号周波数を含むいくつかのエコー信号をフィルタリングして、１つ又は複数のフィルタリングされたエコー信号を生成するように構成される。或る実施形態において、所定の周波数範囲とは、フィルタ４１２がこの範囲外の周波数を有するいくつかのエコー信号をフィルタリング又は遮断するように構成される周波数範囲を指し得る。或る実施形態において、フィルタ４１２はアンチエイリアスフィルタ（ＡＡＦ）である。

【0041】

コンバータ４１４は、フィルタ４１２に結合又は接続され、フィルタ４１２から出力される１つ又は複数のフィルタリングされたエコー信号を、例えば受信信号４１６などの受信信号に変換するように構成される。或る実施形態において、コンバータ４１４はアナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）である。

【0042】

システム４００は、エコーが受信され処理されるシステムに含まれる。一実施形態に従って、システム４００は超音波システムにおいて具現化される。したがって、レシーバシステム４００は、レシーバフロントエンド（又はＡＦＥ）内に含まれる。したがって、一実施形態において、システム４００のブロック図はレシーバＡＦＥも示し、数字４００は、レシーバＡＦＥ、レシーバフロントエンド、及びシステムを指すために交換可能に用いられ得る。また、システム４００はエコー受信及び処理システムに含まれるので、レシーバＡＦＥ１０６（図１参照）のＬＮＡ２０６、ＦＧＡ２１０、フィルタ２１２、及びＡＤＣ２１４は、レシーバシステム４００の第１のアンプ４０４、第２のアンプ４０８、フィルタ４１２、及びコンバータ４１４の代わりに用いられ得、ＶＣＡ２０８は、第１の減衰器４０２及び第２の減衰器４０６で置き換えられる。図４の第１のアンプ４０４、第２のアンプ４０８、フィルタ４１２、及びコンバータ４１４は図２のそれぞれの構成要素に類似し、本明細書では簡潔のためにこれらの説明を省略することに留意されたい。

【0043】

図５は、或る実施形態に従った、図４のレシーバＡＦＥ４００の第１の減衰器４０２の回路図を示す。或る実施形態において、第１の減衰器４０２は、低周波数成分に応答しないように実装される。第１の減衰器４０２の入力におけるエコー信号の低周波数成分（例えば、低周波数成分３０２）の、第１の減衰器４０２の減衰での乗算による対応する一層高い周波数信号への変換を防ぐために、第１の減衰器４０２にバッファ及びコンデンサが含まれる。

【0044】

本技術の範囲を限定することなく、或る実施形態において、第１の減衰器４０２は、バッファ５０２、コンデンサ５０４、及び可変分路レジスタ５０６を含む。バッファ５０２は、第１の入力端子５０８、第２の入力端子５１０、及び出力端子５１２を含む。バッファ５０２の第１の入力端子５０８は、入力レジスタ５１４に結合又は接続される。或る実施形態において、入力レジスタ５１４は、トランスデューサの等価レジスタを表す。或る実施形態において、入力レジスタ５１４は、第１の端子５１６及び第２の端子５１８を含み、第１の端子５１６がエコー信号２０２などの１つ又は複数のエコー信号を受け取るように構成されるようにする。入力レジスタ５１４の第２の端子５１８は、バッファ５０２の第１の入力端子５０８に結合又は接続される。バッファ５０２の第２の入力端子５１０は、バッファ５０２の出力端子５１２に結合又は接続される。また、バッファ５０２の出力端子５１２はコンデンサ５０４と結合される。例えば、図５に示すように、バッファ５０２の出力端子５１２は、コンデンサ５０４の第１の端子に結合又は接続され、コンデンサ５０４の出力端子が、電圧基準点５２０（例えば、接地面）に結合又は接続される。或る実施形態において、バッファ５０２及びコンデンサはローパスフィルタを構成する。

【0045】

或る実施形態において、第１の減衰器４０２によって提供される減衰は、入力レジスタ５１４のインピーダンス値と第１の可変分路レジスタ５０６のインピーダンス値のインピーダンス比に基づいて決まる。例えば、信号強度が大きいとき又はエコー信号が高周波数信号を含むとき、第１の可変レジスタ５０６の値は最小レベルに設定され、それにより、受信エコー信号が最も大きく減衰され得る。

【0046】

或る実施形態において、高周波数成分及び低周波数成分を含むエコー信号がレシーバＡＦＥ（又は第１の減衰器４０２）の入力で受信されると、バッファ５０２及びコンデンサ５０４は、入力エコー信号をフィルタリングし、低周波数信号を第１の可変分路レジスタ５０６の他の端部に供給又は送る。第１の可変分路レジスタ５０６は、無限レジスタとして機能し、エコー信号の低周波数成分に対していかなる減衰も導入しない。第１の減衰器４０２によって提供される減衰は、下記の式によって表され得る。
Attenuation_{(First VCA1)}=R_shunt/(R_shunt+R_Source)
ここで、Ｒ_{ｓｏｕｒｃｅ}は入力レジスタ５１４（トランスデューサ抵抗を示す）のインピーダンス値を表し、Ｒ_{ｓｈｕｎｔ}は第１の可変分路レジスタ５０６のインピーダンス値を表す。

【0047】

一実施形態において、Ｒ_{ｓｈｕｎｔ}は、レシーバＡＦＥにおける個別の終端が回避され得るように終端抵抗としても機能する。

【0048】

図６は、或る実施形態に従った、図４のレシーバＡＦＥ４００の第２の減衰器４０６の回路図を示す。本技術の範囲を限定することなく、或る実施形態において、第２の減衰器４０６は、インピーダンス比を提供するように構成され得る第２の直列レジスタ６０２及び第２の可変分路レジスタ６０４を含む。或る実施形態において、第２の減衰器４０６によって提供される減衰は、このインピーダンス比によって決まる。例えば、第２の減衰器４０６によって提供される減衰は、下記の式によって表され得る。
Attenuation_{(Second VCA)}=R₁/(R₁+R_in)
ここで、Ｒ_１は第２の可変分路レジスタ６０４のインピーダンス値を表し、Ｒ_ｉｎは第２の直列レジスタ６０２のインピーダンス値を表す。

【0049】

或る実施形態において、第２のＶＣＡ４０６の入力と出力の関係は、下記の式によって表される。
第２の減衰器４０６の出力６０８＝R1/(R1+Rin)×第２のＶＣＡ４０６の入力６０６

【0050】

図５及び図６は、第１の減衰器４０２及び第２の減衰器４０６の回路構成を示す。ただし、本技術は図５及び図６に示す第１の減衰器４０２及び第２の減衰器４０６の例示の回路構成に限定されないことに留意されたい。そうではなく、第１の減衰器４０２及び第２の減衰器４０６は、異なる構成を呈していてもよく、ここで提示されるもの以外の回路構成要素を用いて実現されてもよい。したがって、本技術の様々な実施形態により、様々な応用例におけるレシーバＡＦＥにおいて用いられ得る配置及び回路が得られる。例えば、図４を参照して説明したレシーバＡＦＥ４００、及びレシーバＡＦＥ４００の他の変形が、医療デバイス、超音波デバイスなどで利用され得る。本明細書で開示するレシーバＡＦＥ４００を組み込む例示の超音波デバイスを図７を参照して説明する。

【0051】

図７は、或る実施形態における、図４のレシーバＡＦＥ４００を組み込む超音波システム７００のブロック図である。図７に示すように、超音波システム７００は、トランスミッタ７０２、少なくとも１つのトランスデューサ（例えば、トランスデューサ７０４）、及びレシーバフロントエンド（例えば、レシーバＡＦＥ４００）を含む。トランスミッタ７０２は、１つ又は複数の励起信号を生成し送信するように構成される。或る実施形態において、少なくとも１つのトランスデューサを励起するために用いられるこれら１つ又は複数の励起信号は、１００ボルト程度の高電圧振幅を有する。例えばトランスデューサ７０４などの、この少なくとも１つのトランスデューサは、例えばケーブル７０６などのケーブルを介してトランスミッタ７０２に結合又は接続され、１つ又は複数の励起信号を受け取るように、及び、それに応答して、送信信号を生成するように構成される。Ｔ／Ｒスイッチ７０８などのＴ／Ｒスイッチが、レシーバＡＦＥ４００で受信されているエコー信号を制御するように構成される。或る実施形態において、トランスミッタ７０２、少なくとも１つのトランスデューサ７０４、ケーブル７０６、及びＴ／Ｒスイッチ７０８は、対応する構成要素、例えば、（図１を参照して説明した）超音波システム１００の、それぞれ、トランスミッタ１０４、少なくとも１つのトランスデューサ１０２、ケーブル１１０、及びＴ／Ｒスイッチ１０８、と機能及びオペレーションの点で類似しており、したがって、本明細書ではこれらの説明を省略する。

【0052】

例えばレシーバフロントエンド４００などのレシーバフロントエンドは、送信信号に応答して生成される１つ又は複数のエコー信号を受信するように構成される。レシーバフロントエンド４００はさらに、反射信号に対して減衰、増幅、フィルタリング、及びアナログ−デジタル変換などを実施することによって、これら１つ又は複数のエコー信号を処理するように構成される。レシーバフロントエンド４００の様々な例示の構成要素及びそれらの機能は既に図４を参照して説明した。

【0053】

上述のように、本開示のシステム、デバイス（例えば、装置）、及び方法は、超音波システムなどの様々な応用例においてレシーバＡＦＥを実施するための解決策を含む。したがって、本開示はレシーバＡＦＥのオペレーションを電力効率良く可能にするいくつかの特徴を開示していることに留意されたい。また、開示される技術は、より低い信号レベルでノイズを低減する助けとなる。

【0054】

開示される様々なシステムは、第１の減衰器及び第２の減衰器を有するアーキテクチャを含み、第１の減衰器はアンプの前に配置され、第２の減衰器はアンプの後に配置される。或る実施形態において、信号スイングが最大のとき、第１の減衰器における減衰も最大レベルになる。第２の減衰器をアンプの後に配置することにより、アンプが受ける信号スイングが小さくなる。これにより、アンプに関連する供給レールが低くなり得るので、電力低減の助けとなる。また、入力の非線形性が低減される。

【0055】

或る実施形態において、Ｔ／Ｒスイッチのオペレーションに起因して生じる反射を低減するために、レシーバＡＦＥの前に終端が適用される。ただし、一実施形態に従って、Ｔ／Ｒスイッチが閉じると、信号スイングが最大レベルになり、それにしたがって、第１の減衰器により提供される減衰も最大レベルになる。入力信号（又はエコー）の強度が小さくなると、信号スイングも小さくなる。したがって、第１の減衰器によって提供される減衰も小さくなる。特に、第１の減衰器及び第２の減衰器は、レシーバＡＦＥで受信されるエコー信号の減衰を選択的に制御する。また、第１の減衰器の第１の可変抵抗は終端抵抗として機能して、別個の終端が不要になる。また、或る実施形態において、信号スイングが小さくなると、第１の減衰器の第１の可変抵抗が解放されるか、又は、第１の可変レジスタの抵抗値が著しく増加して、一層低い信号レベルでノイズが低減される。

【0056】

特徴、利点についての本明細書における言及、又は類似の言葉は、これらの特徴及び利点のすべてが任意の単一の実施形態にあに取りるべきであること又はあることを含意しないことに留意されたい。そうではなく、特徴及び利点について言及する言葉は、或る実施形態に関連して説明される、特定の特徴、利点、又は特性が、本技術の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味することを理解されたい。そのため、本明細書を通して、これらの特徴及び利点並びに類似の言葉の記載は同じ実施形態を指し得るが、必ずしも同じ実施形態を指すわけではない。

【0057】

上述したような本開示の様々な実施形態は、異なる順序の工程及び／又はオペレーションと共に、且つ／又は、開示されたものと異なる構成におけるハードウェア要素と共に実施され得る。したがって、本技術をこれらの例示の実施形態に基づいて説明してきたが、或る種の改変、変形、及び代替構造が、明らかであり得、十分に本技術の趣旨及び範囲内にあり得ることに留意されたい。

【0058】

本発明の特許請求の範囲内で、多くの他の実施形態及び変形が可能であることが当業者には理解されよう。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】