[發明專利]基于微控制單元的核磁共振芯片射頻發射通道

有效

• 申請號: 201310377587.3
• 申請日: 2013-08-26
• 公開（公告）號: CN103424725A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 倪中華;易紅;張云逸;吳衛平;陸榮生
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01R33/44
• 分類號: G01R33/44;G01R33/36
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張學彪

技術領域

?本發明屬于核磁共振檢測技術領域，具體涉及一種基于微控制單元的核磁共振芯片射頻發射通道。

背景技術

核磁共振檢測技術具有檢測迅速、低輻射以及對被檢測對象無損等優點，被廣泛應用于醫學成像、分子結構分析、物質成分鑒定以及疾病診斷等領域。但是傳統核磁共振儀器笨重，尺寸較大，并且造價昂貴，限制了核磁共振檢測技術的普及，于是出現了核磁共振檢測芯片的研究。核磁共振芯片主要由微型磁路、微型射頻線圈和微型控制電路組成，致力于微型磁路以及微型射頻線圈的研究有很多，并且也取得了很多不錯的成果。核磁共振芯片控制電路方面的研究相對較少，大多數控制電路方面的研究主要應用于傳統的大型核磁共振儀器。在核磁共振芯片的控制電路中，接收通道易于實現模塊化，可利用通用模塊化的器件搭建；射頻發射通道實現方式較多，如頻率源可采用各種振蕩電路實現，脈沖可采用FPGA技術實現，雙工器可利用PIN二極管與1/4波長線實現等，但是這些實現方式造成電路拓撲結構復雜，不便于電路控制，電路尺寸相對較大，不適合用在核磁共振芯片當中。

因此，需要一種基于微控制單元的核磁共振芯片射頻發射通道以實現上述功能。

發明內容

發明目的：本發明的目的是針對現有技術中核磁共振芯片射頻發射通道存在的不足，提供一種基于微控制單元的核磁共振芯片射頻發射通道。

技術方案：為實現上述發明目的，本發明基于微控制單元的核磁共振芯片射頻發射通道可采用如下技術方案：

一種基于微控制單元的核磁共振芯片射頻發射通道，包括第一微控制單元、第二微控制單元、頻率源模塊、脈沖序列發生器模塊、脈沖功率放大模塊和電路狀態轉換模塊，

所述頻率源模塊在所述第一微控制單元控制下產生三路正弦信號，其中兩路正弦信號的相位差為90°；

所述脈沖序列發生器模塊連接所述頻率源模塊和第二微控制單元，所述脈沖序列發生器模塊在所述第二微控制單元的控制下將連續的正弦信號截斷為脈沖；

所述脈沖功率放大模塊連接所述脈沖序列發生器模塊和第二微控制單元，所述脈沖功率放大模塊用于將所述脈沖序列發生器模塊的輸出阻抗匹配至50Ω標準阻抗和放大脈沖序列的功率，所述脈沖功率放大模塊中脈沖序列的功率放大的開啟與關閉由所述第二微控制單元控制；

所述電路狀態轉換模塊連接所述脈沖功率放大模塊和第二微控制單元，所述電路狀態轉換模塊在所述第二微控制單元的控制下，實現接收核磁共振信號以及發射射頻激勵脈沖這兩種電路狀態的轉換。

更進一步的，所述頻率源模塊包括第一DDS模塊、第二DDS模塊、第三DDS模塊、第一有源晶振模塊和第二有源晶振模塊，所述第一DDS模塊、第二DDS模塊和第三DDS模塊均連接所述第一微控制單元，所述第一有源晶振模塊連接所述第一DDS模塊和第二DDS模塊，所述第二有源晶振模塊連接所述第三DDS模塊，所述第一DDS模塊、第二DDS模塊和第三DDS模塊在所述第一微控制單元控制下分別產生頻率可控的連續正弦信號。

更進一步的，所述脈沖序列發生器模塊包括第一模擬開關、第二模擬開關、第三模擬開關、第四模擬開關和第一兩路復用器，所述第一DDS模塊、第一模擬開關和第二模擬開關依次連接，所述第二DDS模塊、第三模擬開關和第四模擬開關依次連接；所述第二模擬開關和第四模擬開關均連接所述第一兩路復用器，所述第一模擬開關和第二模擬開關將所述第一DDS模塊輸出的連續正弦信號切斷為第一脈沖信號，所述第三模擬開關、第四模擬開關將所述第二DDS模塊輸出的連續正弦信號切斷為第二脈沖信號，所述第一兩路復用器用于將所述第一脈沖信號和第二脈沖信號切換至具有90°相位差的信號源并輸出低功率脈沖序列。

更進一步的，所述脈沖功率放大模塊包括緩沖器、功率放大器和第一電平放大模塊，所述緩沖器連接所述第一兩路復用器，所述功率放大器連接所述緩沖器，所述第一電平放大模塊連接所述第二微控制單元和功率放大器；所述緩沖器將所述第一兩路復用器的輸出阻抗匹配至50Ω；所述功率放大器放大所述低功率脈沖序列功率，激發樣品產生核磁共振信號；所述第一電平放大模塊將所述第二微控制單元的控制電平放大后，作為所述功率放大器的電源。