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Sparse Rectangular and Spiral Array Designs for 3D Medical Ultrasound Imaging

机译：用于3D医学超声成像的稀疏矩形和螺旋阵列设计

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摘要

In three-dimensional (3D) medical ultrasound imaging with two-dimensional (2D) arrays, sparse 2D arrays have been studied to reduce the number of active channels. Among them, sparse 2D arrays with regular or uniform arrangements of elements have advantages of low side lobe energy and uniform field responses over the entire field of view. This paper presents two uniform sparse array models: sparse rectangular arrays (SRAs) on a rectangular grid and sparse spiral arrays (SSAs) on a sunflower grid. Both arrays can be easily implemented on the commercially available or the custom-made arrays. To suppress the overall grating lobe levels, the transmit (Tx) and receive (Rx) array pairs of both the array models are designed not to have grating lobes at the same locations in the Tx/Rx beam patterns, for which the theoretical design rules are also proposed. Computer simulation results indicate that the proposed array pairs for both the SRAs and the SSAs achieve peak grating lobe levels below –40 dB using about a quarter of the number of elements in the dense rectangular array while maintaining similar beam widths to that of the dense array pair.
机译：在具有二维（2D）阵列的三维（3D）医学超声成像中，已经研究了稀疏2D阵列以减少活动通道的数量。其中，具有规则或均匀排列的元素的稀疏2D阵列在整个视场上具有低旁瓣能量和均匀场响应的优势。本文提出了两个统一的稀疏阵列模型：矩形网格上的稀疏矩形阵列（SRA）和向日葵网格上的稀疏螺旋阵列（SSA）。两种阵列都可以在市售或定制阵列上轻松实现。为了抑制总体光栅波瓣电平，将两个阵列模型的发射（Tx）和接收（Rx）阵列对设计为在Tx / Rx波束方向图的相同位置处不具有光栅波瓣也被提议。计算机仿真结果表明，建议的SRA和SSA阵列对使用密集矩形阵列中大约四分之一的元素数，可达到–40 dB以下的峰值光栅波瓣电平，同时保持与密集阵列类似的光束宽度对。

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