[發(fā)明專利]一種多通道核磁共振射頻信號(hào)發(fā)射機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210209555.8
• 申請(qǐng)日: 2012-06-25
• 公開（公告）號(hào): CN102724162A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉朝陽;張志;毛文平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所
• 主分類號(hào): H04L27/36
• 分類號(hào): H04L27/36;G01R33/36
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務(wù)所 42001
• 代理人: 王敏鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及核磁共振儀器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多通道核磁共振射頻信號(hào)發(fā)射機(jī)，適用于核磁共振成像儀和核磁共振波譜儀中，用于產(chǎn)生頻率、相位和幅度可以快速改變的射頻激發(fā)信號(hào)。

背景技術(shù)

射頻信號(hào)發(fā)射裝置是核磁共振儀器必不可少的組成部分，它產(chǎn)生頻率、相位和幅度可以快速改變的射頻信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過功率放大器后發(fā)送到探頭，使靜磁場(chǎng)中的原子核發(fā)生共振從而獲得磁共振信號(hào)。

包括核磁共振成像在內(nèi)的核磁共振儀器系統(tǒng)日益呈現(xiàn)向更高場(chǎng)強(qiáng)發(fā)展的趨勢(shì)，這些高場(chǎng)強(qiáng)核磁共振系統(tǒng)需要采用多通道并行發(fā)射技術(shù)，用以解決發(fā)射場(chǎng)不均勻性與射頻能量吸收的難題，采用多通道并行發(fā)射技術(shù)要求發(fā)射多路并行的頻率、相位、幅度可調(diào)的射頻脈沖。

多通道并行發(fā)射目前主要采用單路射頻信號(hào)擴(kuò)展為多路射頻信號(hào)的方式實(shí)現(xiàn)，如圖3所示。這種方案只有一個(gè)射頻信號(hào)源，通過功分器將其分為多路信號(hào)，然后再使用移相器和衰減器來調(diào)整每一路信號(hào)的相位和幅度。該方案所實(shí)現(xiàn)的多路并行的射頻信號(hào)輸出主要存在兩個(gè)問題：1.射頻移相器一般是窄帶的，不能進(jìn)行寬頻的射頻發(fā)射；2.不能實(shí)現(xiàn)各通道調(diào)制信號(hào)的獨(dú)立調(diào)節(jié)，導(dǎo)致所有輸出信號(hào)的調(diào)制方式都相同，僅存在相位和幅度上的差別，對(duì)于需要輸出不同調(diào)制參數(shù)的應(yīng)用場(chǎng)合這種方案將不能滿足要求。

為了解決現(xiàn)有技術(shù)方案只能用于窄帶發(fā)射且不能獨(dú)立調(diào)節(jié)各通道調(diào)制方式的問題，本發(fā)明采用多路射頻信號(hào)并行發(fā)射的方案產(chǎn)生射頻信號(hào)，如圖4所示。這種方案采用多個(gè)并行的DDS電路實(shí)現(xiàn)了中頻信號(hào)的產(chǎn)生和調(diào)制，由于各個(gè)信號(hào)單獨(dú)使用一個(gè)DDS，所以可以實(shí)現(xiàn)對(duì)每一路信號(hào)的單獨(dú)調(diào)制，然后將中頻信號(hào)經(jīng)過正交混頻把載波頻率搬移到觀察核的共振頻率附近，從而實(shí)現(xiàn)全頻段的射頻發(fā)射。DDS的相位偏移控制字為16bits，對(duì)應(yīng)的最小可變相位步進(jìn)為0.005°，能夠滿足多通道核磁共振發(fā)射機(jī)對(duì)相位精度的要求。另外，由于DDS中集成了現(xiàn)有技術(shù)方案中的移相器和衰減器，這將極大的提高設(shè)計(jì)的集成度和通道間的抗干擾能力，因此，本發(fā)明采用的多路射頻信號(hào)并行發(fā)射的方案能夠有效的解決現(xiàn)有技術(shù)方案只能用于窄帶發(fā)射且不能獨(dú)立調(diào)節(jié)各通道調(diào)制方式的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供一種多通道核磁共振射頻信號(hào)發(fā)射機(jī)，本裝置可進(jìn)行寬頻的射頻發(fā)射，能實(shí)現(xiàn)各通道調(diào)制信號(hào)的獨(dú)立調(diào)節(jié)。

本發(fā)明的上述目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種多通道核磁共振射頻信號(hào)發(fā)射機(jī)，包括基帶信號(hào)調(diào)制模塊、正交上變頻模塊和射頻信號(hào)發(fā)生模塊，

射頻信號(hào)發(fā)生模塊，用于為正交上變頻模塊提供本振信號(hào)；

基帶信號(hào)調(diào)制模塊包括：

FPGA控制模塊，用于發(fā)送基帶IQ信號(hào)到DDS；DDS，用于接收FPGA控制模塊的基帶IQ信號(hào)并產(chǎn)生頻率、幅度和相位均可調(diào)的中頻信號(hào)；和

低通濾波器，用于抑制DDS輸出的中頻信號(hào)中的雜散分量；

正交上變頻模塊包括：

功分器，用于將射頻信號(hào)發(fā)生模塊產(chǎn)生的本振信號(hào)分為多路信號(hào)，并傳送到正交調(diào)制器；

正交調(diào)制器，用于將基帶信號(hào)調(diào)制模塊輸出的中頻信號(hào)的載頻通過正交調(diào)制的方式搬移到觀察核的共振頻率附近，抑制鏡像頻帶并輸出到可變?cè)鲆娣糯笃鳎缓?/p>

可變?cè)鲆娣糯笃鳎糜谡{(diào)整射頻信號(hào)的輸出功率。

如上所述的正交調(diào)制器包括高頻帶正交調(diào)制通路和低頻帶正交調(diào)制通路，基帶信號(hào)調(diào)制模塊輸出的中頻信號(hào)由FPGA控制模塊進(jìn)行控制以切換的方式輸入到高頻帶正交調(diào)制通路和低頻帶正交調(diào)制通路中，高頻帶正交調(diào)制通路包括依次連接的第一正交功分器和高頻正交調(diào)制器，低頻帶正交調(diào)制通路包括依次連接的第二正交功分器和低頻正交調(diào)制器。

如上所述的正交調(diào)制器至少為一個(gè)，DDS的個(gè)數(shù)與正交調(diào)制器相同。

如上所述的FPGA控制模塊控制可變?cè)鲆娣糯笃鞯墓β史糯蟊稊?shù)。

如上所述的基帶信號(hào)調(diào)制模塊還包括用于接收脈沖序列同步信號(hào)并傳送到FPGA控制模塊的同步信號(hào)接口。

如上所述的基帶信號(hào)調(diào)制模塊還包括用于存儲(chǔ)脈沖序列數(shù)據(jù)和擴(kuò)展FPGA控制模塊的存儲(chǔ)容量的SSRAM。

如上所述的基帶信號(hào)調(diào)制模塊還包括用于接收脈沖序列數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)通訊接口模塊。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、可實(shí)現(xiàn)多路射頻信號(hào)的并行發(fā)射，能夠單獨(dú)控制每一路信號(hào)的調(diào)制方式；

2、信號(hào)的所有調(diào)制功能都在單片DDS中實(shí)現(xiàn)，提高了系統(tǒng)的集成度；

3、采用外部SSRAM來存儲(chǔ)脈沖序列數(shù)據(jù)，能夠極大的擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量；