基于FPGA的相控阵延迟聚焦算法的实现方法

简介：
本研究提出了一种在FPGA平台上实现相控阵延迟聚焦算法的方法，旨在优化超声成像技术中图像质量与处理速度。通过精确控制信号延迟时间，有效提升了医疗设备中的诊断准确性。 在整个超声相控阵系统设计过程中，延迟聚焦算法至关重要，提高其精度有助于提升整个系统的性能。本课题通过研究超声相控阵技术中的延迟细分法则，实现了粗延迟与细延迟两种模式。 在粗延迟中，发射脉冲高电平的持续时间仅限于控制时钟周期的整数倍；而在细延迟模式下，则通过对控制时钟进行多相位分频来提高精度。FPGA内置增强型锁相环可以生成所需的多相位时钟信号，进而提升系统的分辨率。 基于此平台设计硬件电路，并在Modelsim上验证了结果。主控平台支持扇形扫描方式及聚焦法则的实现，输出十六通道触发脉冲延迟数据供用户根据需求选择粗或细延迟模式使用。 论文主要论述以下模块：算法实现、扫描、延迟和波束合成等部分。通过利用FPGA高速运算能力，我们实现了高效的二进制开方运算，并采用硬件乘法器进行优化处理。此外，在整个设计过程中充分利用了内置的锁相环技术以生成所需时钟信号，从而缩短开发周期并提高准确性。 总的来说，本项目展示了如何结合先进的电子器件和算法来改进超声成像系统的关键性能指标之一——延迟精度。