BR112020018018A2 - conjunto amplificador de radiofrequência, método para montagem de um amplificador de radiofrequência, e sistema de imageamento por ressonância magnética - Google Patents

Abstract

Um conjunto amplificador de radiofrequência (200) com uma prevenção eficaz contra interferência de RF. O amplificador de radiofrequência compreende um alojamento eletricamente condutivo (301) que define um interior fechado do conjunto amplificador de radiofrequência, uma placa de resfriamento eletricamente condutiva (415) disposta dentro do alojamento eletricamente condutivo e que tem um primeiro lado e um segundo lado oposto, a placa de resfriamento eletricamente condutiva sendo configurada para dividir o interior fechado em uma primeira região fechada (501) e uma segunda região fechada (503), e uma placa de circuito de processamento de sinal de radiofrequência (223) equipada com um circuito de processamento de sinal de radiofrequência, a placa de circuito de processamento de sinal de radiofrequência estando posicionada na primeira região fechada e disposta no primeiro lado da placa de resfriamento eletricamente condutiva, e um módulo de fonte de alimentação e um módulo controlador posicionados na segunda região fechada e dispostos no segundo lado oposto da placa de resfriamento eletricamente condutiva.

Description

CONJUNTO AMPLIFICADOR DE RADIOFREQUÊNCIA, MÉTODO PARA MONTAGEM DE UM AMPLIFICADOR DE RADIOFREQUÊNCIA, E SISTEMA DE

IMAGEAMENTO POR RESSONÂNCIA MAGNÉTICA ▪ Campo da invenção

[001] A invenção se refere ao campo de amplificadores de potência de radiofrequência (RF) e mais particularmente a um conjunto amplificador de potência de RF para imageamento por ressonância magnética. ▪ Antecedentes da invenção

[002] Um amplificador de potência de RF é tipicamente usado para converter um sinal de RF de baixa potência em um sinal maior de potência significativa. No contexto de um sistema de imageamento por ressonância magnética (IRM), o amplificador de potência de RF é conectado a bobinas de transmissão de RF que irradiam pulsos de RF para dentro da região de corpo a ser imageada.

[003] Um sistema de IRM é frequentemente usado para o exame e tratamento de pacientes. Mediante o uso de tal sistema, os giros (“spins”) nucleares do tecido corporal a ser examinado são alinhados por um campo magnético principal estático B0 e são excitados por campos magnéticos transversais B1 oscilando na banda de radiofrequência. O campo B1 é produzido pelo direcionamento de correntes elétricas através de bobinas de transmissão de RF especializadas. Em quase todas as aplicações clínicas de imageamento por RM, o campo B1 é transmitido em rajadas curtas de 1 a 5 ms chamadas pulsos de RF. Uma cadeia de transmissão de RF que inclui um sintetizador de frequência, um modulador de pulso e um amplificador de potência de RF é responsável pela produção das correntes elétricas necessárias para produzir o campo B1. O amplificador de potência de RF aumenta o nível de potência do pequeno pulso de RF de entrada de uma faixa de miliwatt a um nível alto o suficiente para acionar as bobinas de transmissão de RF. Os amplificadores de potência de RF em sistemas de IRM modernos tipicamente produzem potência de pico em uma ampla faixa dinâmica de 0,5 kW a 35 kW, por exemplo, de 0,5 kW a 2 kW (pernas e braços), de 4 kW a 8 kW (cabeça), e até 35 kW para todo o corpo, o que torna o amplificador de potência de RF com baixo desempenho de compatibilidade eletromagnética (EMC - “electromagnetic compatibility”) uma tremenda fonte de RF e emissões espúrias. Componentes eletrônicos sensíveis afetados por RF e emissões espúrias, como bobinas de recepção, irão degradar a qualidade da imagem. Além disso, conectores e cabos de comunicação afetados pela RF e emissões espúrias resultarão em comunicação degradada entre esses componentes eletrônicos. O problema mais grave relacionado ao baixo desempenho de EMC de um amplificador de potência de RF é o risco de segurança imposto sobre o corpo humano.

[004] Para lidar com a RF e as emissões espúrias do amplificador de potência de RF, a US6473314B1 revela um filtro de interferência de RF de baixo custo que compreende um conjunto de placa de circuito impresso em múltiplas camadas para evitar a propagação de RF ao longo da passagem de alimentação que conecta as placas de circuito impresso isoladas dentro do amplificador de potência de RF uma com a outra. A US2014/0232469A1 revela um conjunto amplificador de potência de RF com alguns componentes eletrônicos e um trilho de alimentação disposto dentro do dissipador de calor. Nessa disposição, o dissipador de calor também serve como uma blindagem contra IEM para RF e emissões espúrias do amplificador de potência de RF. Entretanto, o desempenho de EMC dos amplificadores de potência de RF existentes ainda não é satisfatório para aplicações de IRM. ▪ Sumário da invenção

[005] Com base no supracitado, será prontamente reconhecido que existe uma necessidade por um amplificador de potência de RF em aplicações de IRM que forneça desempenho de EMC satisfatório. É, consequentemente, um objetivo da invenção fornecer um conjunto amplificador de radiofrequência, um método de montagem do amplificador de radiofrequência e um sistema de imageamento por ressonância magnética que compreende o conjunto amplificador de radiofrequência, conforme especificado nas reivindicações independentes. São apresentadas modalidades nas reivindicações dependentes.

[006] As modalidades da presente invenção fornecem um conjunto amplificador de radiofrequência com uma prevenção contra interferência de RF eficaz. O amplificador de radiofrequência compreende um alojamento eletricamente condutivo que define um interior fechado do conjunto amplificador de radiofrequência, uma placa de resfriamento eletricamente condutiva disposta dentro do alojamento eletricamente condutivo e que tem um primeiro lado e um segundo lado oposto, a placa de resfriamento eletricamente condutiva sendo configurada para dividir o interior fechado em uma primeira região fechada e uma segunda região fechada, uma placa de circuito de processamento de sinal de radiofrequência equipada com um circuito de processamento de sinal de radiofrequência, a placa de circuito de processamento de sinal de radiofrequência estando posicionada na primeira região fechada e disposta no primeiro lado da placa de resfriamento eletricamente condutiva; e um módulo de fonte de alimentação e um módulo controlador posicionados na segunda região fechada e dispostos no segundo lado oposto da placa de resfriamento eletricamente condutiva.

[007] Além de dissipar o calor gerado pelo amplificador de potência de radiofrequência, a placa de resfriamento eletricamente condutiva serve adicionalmente como uma barreira blindada para dividir o interior do amplificador de potência de radiofrequência em múltiplas regiões blindadas que são isoladas entre si. Além disso, em uma modalidade, a placa de resfriamento eletricamente condutiva pode estar em contato físico e/ou elétrico com o alojamento eletricamente condutivo, que é configurado para ser aterrado, servindo, dessa forma, também como uma placa de aterramento. A primeira região fechada é dedicada à placa de circuito de processamento de sinal de radiofrequência e a segunda região fechada é dedicada ao módulo de fonte de alimentação e ao módulo controlador. Em tal disposição, o layout e aterramento isolados entre diferentes módulos e um roteamento de cabo encurtado de tal disposição acarretam em desempenho de EMC satisfatório do conjunto amplificador de potência de RF, sem a introdução material de qualquer novo componente ou custo.

[008] De acordo com uma modalidade da presente invenção, o conjunto amplificador de radiofrequência compreende adicionalmente uma trajetória de aterramento presa entre a placa de circuito de processamento de sinal de radiofrequência e o alojamento eletricamente condutivo. Vantajosamente, a trajetória de aterramento fornece uma conexão de aterramento encurtada que elimina significativamente a corrente de modo comum e permite que a corrente de modo comum flua para o solo próximo diretamente em vez de fluir ao redor de todo o conjunto amplificador de potência de RF 300.

[009] De acordo com outra modalidade da presente invenção, a trajetória de aterramento compreende adicionalmente uma placa metálica eletricamente conectada a uma área de aterramento em uma adjacência de uma porta de saída da placa de circuito de processamento de sinal de radiofrequência e um conector de saída de RF. O conector de saída de RF compreende um flange anular eletricamente condutivo inserido através da placa metálica e um membro de fixação que se estende para fora a partir do flange anular eletricamente condutivo e é preso ao alojamento eletricamente condutivo. Vantajosamente, a trajetória de aterramento fornece uma conexão de aterramento que é tão curta quanto possível e o conector de saída de RF estruturado com o flange anular eletricamente condutivo passante assegura o encaixe eficaz da trajetória de aterramento.

[010] De acordo com ainda outra modalidade da presente invenção, o conjunto amplificador de radiofrequência compreende adicionalmente um invólucro de blindagem disposto sobre a placa de resfriamento eletricamente condutiva e fechando a placa de circuito de processamento de sinal de radiofrequência. O invólucro de blindagem, a placa de resfriamento eletricamente condutiva e a placa de circuito de processamento de sinal de radiofrequência são formados integralmente como um gabinete blindado contra radiofrequência disposto de modo removível dentro do alojamento eletricamente condutivo. Vantajosamente, o invólucro de blindagem e o alojamento eletricamente condutivo fornecem uma blindagem em duas camadas para a placa de processamento de sinal de radiofrequência, o que pode melhorar ainda mais o desempenho de EMC do conjunto amplificador de radiofrequência.

[011] De acordo com ainda outra modalidade da presente invenção, o conjunto amplificador de radiofrequência compreende adicionalmente pelo menos uma barra de blindagem disposta sobre a placa de circuito de processamento de sinal de radiofrequência e configurada para dividir um interior do gabinete blindado em uma pluralidade de regiões blindadas. Vantajosamente, a radiação eletromagnética é adicionalmente impedida de ser transmitida entre essas regiões blindadas e o desempenho de EMC é adicionalmente melhorado.

[012] De acordo com ainda outra modalidade da presente invenção, a blindagem das regiões blindadas compreende uma primeira região blindada dedicada para encerrar cabos e conectores. Consequentemente, os cabos e conectores, que são uma causa significativa de problemas de EMC, ficam adequadamente protegidos fornecendo-se uma região blindada dedicada.

[013] De acordo com ainda outra modalidade da presente invenção, a blindagem das regiões blindadas compreende uma segunda região blindada que encerra um acionador do circuito de processamento de sinal de radiofrequência e uma terceira região blindada que encerra um estágio final e um acoplador direcional do circuito de processamento de sinal de radiofrequência.

[014] De acordo com ainda outra modalidade da presente invenção, o alojamento eletricamente condutivo é configurado para ser aterrado. Como resultado, o alojamento eletricamente condutivo aterrado serve como um chassi de aterramento do conjunto amplificador de radiofrequência.

[015] As modalidades da presente invenção fornecem adicionalmente um método para montar um amplificador de radiofrequência. O método compreende as etapas de dispor uma placa de resfriamento eletricamente condutiva dentro de um alojamento eletricamente condutivo para dividir um interior fechado definido pelo alojamento eletricamente condutivo em uma primeira região fechada e uma segunda região fechada (503); dispor uma placa de circuito de processamento de sinal de radiofrequência equipada com um circuito de processamento de sinal de radiofrequência no primeiro lado da placa de resfriamento eletricamente condutiva e na primeira região fechada; e dispor um módulo de fonte de alimentação e um módulo controlador no segundo lado oposto da placa de resfriamento eletricamente condutiva e na segunda região fechada.

[016] De acordo com uma modalidade da presente invenção, o método compreende adicionalmente dispor um invólucro de blindagem sobre a placa de resfriamento eletricamente condutiva para encerrar a placa de circuito de processamento de sinal de radiofrequência. O invólucro de blindagem, a placa de resfriamento eletricamente condutiva e a placa de circuito de processamento de sinal de radiofrequência são formados integralmente como um gabinete blindado contra radiofrequência montado de modo removível dentro do alojamento eletricamente condutivo.

[017] De acordo com outra modalidade da presente invenção, o método compreende adicionalmente dispor uma pluralidade de barras de blindagem sobre a placa de circuito de processamento de sinal de radiofrequência para dividir um interior do gabinete blindado em uma pluralidade de regiões blindadas.

[018] De acordo com ainda outra modalidade da presente invenção, a pluralidade de regiões blindadas compreende uma primeira região blindada dedicada para encerrar cabos e conectores.

[019] De acordo com ainda outra modalidade da presente invenção, o método compreende adicionalmente prender uma trajetória de aterramento entre o circuito de processamento de sinal de radiofrequência e o alojamento eletricamente condutivo, que é configurada para encurtar uma ligação à terra para o amplificador de radiofrequência.

[020] De acordo com ainda outra modalidade da presente invenção, o método compreende adicionalmente aterrar o alojamento eletricamente condutivo.

[021] As modalidades da presente invenção fornecem adicionalmente um sistema de imageamento por ressonância magnética que compreende um conjunto amplificador de radiofrequência. ▪ Descrição dos desenhos

[022] A presente invenção será descrita e explicada deste ponto em diante em mais detalhes em combinação com as modalidades e com referência aos desenhos, sendo que:

[023] A presente invenção será descrita com relação a modalidades específicas e com referência a certos desenhos, mas a invenção não se limita aos mesmos, mas apenas às reivindicações. Os desenhos descritos são apenas representações esquemáticas e não limitadoras. Nos desenhos, o tamanho de alguns dos elementos pode ser exagerado e não desenhado em escala, apenas para propósitos de ilustração.

[024] A Figura 1 ilustra um sistema de imageamento por ressonância magnética (IMR) que utiliza um amplificador de potência de RF, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[025] A Figura 2 ilustra um diagrama esquemático de um amplificador de potência de RF, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[026] A Figura 3 ilustra uma vista em perspectiva de um amplificador de potência de RF, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[027] A Figura 4 ilustra uma vista em perspectiva explodida de um conjunto amplificador de potência de RF, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[028] A Figura 5 ilustra uma vista em perspectiva de um conjunto amplificador de potência de RF do qual uma parede de superfície foi removida para visibilidade do interior fechado, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[029] A Figura 6 ilustra uma vista em perspectiva explodida de um gabinete blindado contra radiofrequência, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[030] A Figura 7 ilustra uma vista em perspectiva de um conector de saída de RF, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[031] A Figura 8 ilustra uma porção de uma trajetória de aterramento que se conecta a uma placa de circuito de processamento de sinal de RF, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[032] A Figura 9 ilustra um método para montagem de um amplificador de potência de RF, de acordo com uma modalidade da presente invenção. ▪ Descrição detalhada

[033] Os elementos numerados de modo similar nas figuras são elementos equivalentes ou executam a mesma função. Os elementos que foram discutidos anteriormente não serão necessariamente discutidos nas figuras posteriores se suas funções forem equivalentes.

[034] A Figura 1 ilustra um sistema de imageamento por ressonância magnética (IRM) 100 que excita os núcleos (por exemplo, associados a isótopos como IH, 19F, l3C, 31p, etc.) dentro de um indivíduo através do uso de um amplificador de potência de RF. O sistema 100 inclui um alojamento 4. Um indivíduo 6 (por exemplo, um ser humano, um objeto, etc.) é pelo menos parcialmente disposto no interior de um orifício 8 do alojamento 4 para um ou mais procedimentos de IRM (por exemplo, spin eco, gradiente eco, eco estimulado, etc.). Um magneto 10 reside no alojamento 4. O magneto 10 é tipicamente um magneto supercondutor persistente circundado por uma crio-cobertura 12. Entretanto, outros magnetos conhecidos (por exemplo, um magneto resistivo, um magneto permanente, etc.) podem ser empregados. O magneto 10 produz um campo magnético principal estacionário e substancialmente homogêneo B0 no indivíduo 6. Como resultado, os núcleos dentro do indivíduo 6 preferencialmente se alinham em uma direção paralela e/ou antiparalela no que diz respeito às linhas de fluxo magnético do campo magnético B0. Intensidades de campo magnético típicas são de cerca de 0,5 Tesla (0,5 T), 1,0 T, 1,5 T, 3 T ou mais (por exemplo, cerca de 7 T).

[035] As bobinas de gradiente de campo magnético 14 estão dispostas dentro e/ou sobre o alojamento 4. As bobinas 14 sobrepõem vários gradientes de campo magnético G ao campo magnético B0 a fim de definir uma fatia ou volume de imageamento e de outro modo codificar espacialmente núcleos excitados. Sinais de dados de imagem são produzidos por campos de gradiente alternados em uma sequência controlada por um controlador de gradiente 16. Uma ou mais bobinas ou ressonadores de radiofrequência (RF) são usados para pulsos de excitação de núcleos únicos e/ou múltiplos núcleos dentro de uma região de imageamento. Bobinas de RF adequadas incluem uma bobina de corpo inteiro 18 situada no orifício 8 do sistema 2, uma bobina local (por exemplo, uma bobina de cabeça 20 circundando a cabeça do indivíduo 6), e/ou uma ou mais bobinas de superfície.

[036] Uma fonte de excitação 22 gera os pulsos de excitação de núcleos únicos e/ou múltiplos núcleos e fornece esses pulsos às bobinas de RF 18 e/ou 20 através de um módulo de potência de RF 24 e uma chave 26. A fonte de excitação 22 inclui pelo menos um transmissor (TX) 28.

[037] Um controlador de tomógrafo 30 controla a fonte de excitação 22 com base nas instruções do operador. Por exemplo, se o operador seleciona um protocolo para aquisição de espectros de próton, o controlador de tomógrafo 30 consequentemente instrui a fonte de excitação 22 a gerar pulsos de excitação a uma frequência correspondente, e o transmissor 28 gera e transmite os pulsos às bobinas de RF 18 ou 20 através do amplificador de potência de RF 24. Os pulsos de excitação de núcleos únicos ou múltiplos núcleos são alimentados no amplificador de potência de RF 24. Sistemas de IRM convencionais tipicamente utilizam múltiplos amplificadores, no caso de mais de um espectro de excitação ser utilizado.

[038] Os pulsos de excitação de núcleos únicos ou múltiplos núcleos são enviados do amplificador de potência de RF 24 para as bobinas 18 ou 20 através da chave 26. O controlador de tomógrafo 30 também controla a chave 26. Durante uma fase de excitação, o controlador de tomógrafo 30 controla a chave 26 e permite que os pulsos de excitação de núcleos únicos ou múltiplos núcleos passem através da chave 26 para as bobinas de RF 18 ou 20, mas não para um sistema de recepção 32. Após receber os pulsos de excitação de núcleos únicos ou múltiplos núcleos, as bobinas de RF 18 ou 20 ressoam e aplicam os pulsos para dentro da região de imageamento. O controlador de gradiente 16 opera adequadamente as bobinas de gradiente 14 para codificar espacialmente os sinais RM resultantes.

[039] Durante a fase de leitura, a chave 26 conecta o sistema de recepção 32 a uma ou mais bobinas receptoras para capturar os sinais de RM codificados espacialmente. O sistema de recepção 32 inclui um ou mais receptores 34, dependendo da configuração da bobina receptora. Os sinais de RM capturados são transmitidos (em série e/ou em paralelo) através de um duto de dados 36 e processados por um componente de processamento 38 para produzir uma ou mais imagens.

[040] As imagens reconstruídas são armazenadas em um componente de armazenamento 40 e/ou exibidas em uma interface 42, outro dispositivo de exibição, impressas, comunicadas através de uma rede (por exemplo, a Internet, uma rede local (LAN, etc.)), armazenadas em um meio de armazenamento e/ou usadas de outro modo. A interface 42 também permite que um operador controle o tomógrafo de imageamento por ressonância magnética 2 através da transmissão de instruções ao controlador de tomógrafo 30.

[041] A Figura 2 ilustra um diagrama esquemático de um amplificador de potência de RF 200, de acordo com uma modalidade da presente invenção. O amplificador de potência de RF 200 inclui uma unidade de fonte de alimentação (PSU - “power supply unit”) 201, um controlador 203, um acionador e estágio final 205 e um acoplador direcional 207. A PSU 201 recebe energia de alimentação CA através do cabo 209 e converte a energia CA em energia CC para alimentar vários componentes eletrônicos do amplificador de potência de RF

200. O controlador 203 é conectado à PSU 201, ao acionador e estágio final 205 e ao acoplador direcional 207 através dos cabos 211, 215 e 217, respectivamente. Alimentado por uma baixa tensão CC da PSU 201, o controlador 203 lê, monitora e controla o estado de cada estágio de RF e é responsável pela operação do sistema como um todo, incluindo a distribuição de energia aos vários componentes do amplificador de potência de RF. Por exemplo, controlada pelo controlador 203, a PSU 201 fornece uma alta tensão CC ao acionador e estágio final 205 através de um cabo 219. O acionador e estágio final 205 amplificam a potência de um pulso de entrada de RF recebido do controlador 203 para gerar níveis de potência desejados em uma saída de RF 221. O acoplador direcional 207 é adicionalmente conectado à saída de RF 221 para separar amostras precisas e proporcionais da potência de sinal direta e refletida para monitoramento interno e/ou externo de energia e detecção de falha do controlador 203.

[042] Uma vez que o circuito e a fiação do amplificador de potência de RF 200 podem gerar uma IEM que afeta a operação de vários componentes elétricos, a blindagem e o layout do circuito e da fiação precisam ser bem projetados para alcançar um desempenho de EMC aceitável.

Além da questão da EMC, um mecanismo de resfriamento precisa ser fornecido para dissipar o calor gerado pelo amplificador de potência de RF.

Consequentemente, as modalidades da presente invenção fornecem um conjunto amplificador de potência de RF que aborda essas questões.

Na modalidade da Figura 2, é formada uma placa de processamento de sinal de RF 223 equipada com o circuito de processamento de sinal de RF que compreende o acionador e estágio final 205 e o acoplador direcional 207. Os componentes eléctricos do circuito de processamento de sinal de RF podem ser embutidos na placa de processamento de sinal de RF 223 por solda direta e/ou montagem na placa de processamento de sinal de RF 223 em forma de soquete.

Alternativamente, os componentes elétricos do circuito de processamento de sinal de RF são colocados em diferentes placas de circuito impresso.

Por exemplo, o acionador é colocado em uma primeira PCI, enquanto o estágio final e o acoplador direcional são colocados em uma segunda PCI.

Outras disposições dos componentes em uma ou mais placas de circuito impresso são contempladas pela revelação e estão incluídas no escopo da revelação.

Considerando que os componentes elétricos do circuito de processamento de sinal de RF são mais sensíveis à interferência eletromagnética, esses componentes são adicionalmente dispostos em uma primeira região fechada dentro do conjunto amplificador de potência de RF, e a PSU 201 e o controlador 203 são dispostos em uma segunda região fechada dentro do conjunto de potência de RF. A primeira região fechada é isolada da segunda região fechada, conforme descrito em detalhe com referência às Figuras 3 e 4. Em tal disposição, as trajetórias de aterramento de diferentes módulos elétricos são bem isoladas e a perturbação transversal entre os diferentes módulos elétricos é reduzida.

[043] Agora com referência às Figuras 3 e 4, são mostradas uma vista em perspectiva e uma vista em perspectiva explodida de um conjunto amplificador de potência de RF 300 de acordo com uma modalidade da presente invenção. Para fins de brevidade e legibilidade, as descrições de funções ou construções bem conhecidas são omitidas. O conjunto amplificador de potência de RF 300 inclui um alojamento eletricamente condutivo 301 definindo um interior fechado do conjunto amplificador de potência de RF 300. Na modalidade da Figura 3 e da Figura 4, o alojamento eletricamente condutivo 301 define um interior substancialmente cuboide com o propósito de ilustração, mas sem limitação, e o versado na técnica reconhece que qualquer outro formato pode ser contemplado contanto que o interior fechado seja formado. Agora com referência à modalidade da Figura 4, o alojamento eletricamente condutivo 301 inclui uma estrutura de montagem 401, paredes topo e fundo 403 e 405, paredes esquerda e direita 407 e 409, e paredes frontal e traseira 411 e 413, todas as quais são feitas de materiais eletricamente condutivos, por exemplo, metal. As paredes 403 a 413 são montadas à estrutura de montagem 401 e montadas juntas para formar uma parede de superfície do alojamento eletricamente condutivo 301 que define o interior fechado do conjunto amplificador de potência de RF 300. Deve ser reconhecido que a parede de superfície do alojamento eletricamente condutivo 301 não é necessariamente formada pela montagem das paredes individuais 403 a 413 juntas, mas pode ser formada integralmente como uma configuração em caixa em qualquer formato contanto que o interior fechado seja formado. Para fins de ilustração, a parte da parede de superfície do alojamento eletricamente condutivo 301 que interage com componentes e dispositivos externos é chamada de parede frontal 411. A parte oposta à parede frontal é chamada de parede traseira. As paredes frontal e traseira são separadas por paredes de topo e fundo opostas, e por paredes esquerda e direita opostas.

[044] Montados na parede frontal 411 estão um conector de saída de RF 303, uma mangueira de resfriamento 305, uma caixa de alimentação CA 307 e um pino de aterramento

309. A caixa de alimentação CA 307 recebe energia de alimentação CA de uma fonte de energia CA externa (não mostrada). O pino de aterramento 309 é configurado para ser conectado ao aterramento da fonte de alimentação CA para aterrar o alojamento eletricamente condutivo 301. O conector de saída de RF 303 está disposto em um orifício passante 311 da parede frontal 411 e é configurado para ser conectado a uma carga de saída, por exemplo, bobinas de transmissão de RF para aplicações de RM. A mangueira de resfriamento 305 é conectada a uma placa de resfriamento eletricamente condutiva 415 disposta dentro do alojamento eletricamente condutivo 301 para fornecer um agente refrigerante para resfriar o conjunto amplificador de potência de RF 300. Novamente com referência à Figura 4, é mostrado que a placa de resfriamento eletricamente condutiva 415 é montada na parede frontal 411 com aberturas para conexão de entrada e saída para a mangueira de resfriamento 305. Espaçada entre a parede de topo 403 e a parede de fundo 405 e estendendo-se em uma direção da esquerda para a direita em direção às paredes esquerda e direita 407 e 409 e em uma direção de frente para trás em direção às paredes frontal e traseira 411 e 413, a placa de resfriamento eletricamente condutiva 415 divide o interior fechado do alojamento eletricamente condutivo 301 em uma primeira região fechada 501 e uma segunda região fechada 503 situadas em lados opostos do mesmo e evita que radiação eletromagnética seja transmitida entre as duas regiões fechadas 501 e 503, conforme mostrado na Figura 5. A Figura 5 ilustra uma vista em perspectiva do conjunto amplificador de potência de RF 300 com as paredes de superfície 403 a 413 removidas para visualização do interior fechado.

A placa de circuito de processamento de sinal de RF 223 está disposta em um primeiro lado 417 da placa de resfriamento eletricamente condutiva 415 posicionada na primeira região fechada 501. A PSU 201 e o controlador 203 estão dispostos em um segundo lado 419 da placa de resfriamento eletricamente condutiva 415 e posicionados na segunda região fechada 503. A placa de resfriamento eletricamente condutiva 415 é de formato retangular com uma ou mais reentrâncias 421 nos cantos.

Quando a placa de resfriamento eletricamente condutiva 415 é montada no alojamento eletricamente condutivo 301, seus lados ficam em contato físico e elétrico com as paredes de superfície nas direções da esquerda para a direita e de frente para trás, exceto por uma ou mais aberturas formadas na uma ou mais reentrâncias 415. Os cabos da PSU 201 e do controlador 203 são conectados à placa de circuito de processamento de sinal de RF 223 através da uma ou mais aberturas, o que resulta em uma trajetória de cabo encurtada.

[045] Em tal disposição, além de servir como um dissipador de calor, a placa de resfriamento eletricamente condutiva 415 em contato físico e elétrico com o alojamento eletricamente condutivo aterrado 301 serve adicionalmente como uma placa de aterramento que substancialmente isola a primeira região fechada 501 da segunda região fechada 503. O layout e aterramento isolados entre diferentes módulos e um roteamento de cabo encurtado de tal disposição implicam em um desempenho de EMC satisfatório do conjunto amplificador de potência de RF 300. Além disso, tal disposição também fornece uma trajetória de cabo simplificada que permite facilidade de manutenção e gerenciamento do cabo. Deve ser reconhecido pelos versados na técnica que a placa de resfriamento eletricamente condutiva 315 pode estar disposta dentro do alojamento eletricamente condutivo 301 e espaçada entre uma primeira parede e uma segunda parede oposta, ou entre uma primeira parede e uma segunda parede que cruza com a primeira parede, ou configurações similares, contanto que sejam formadas duas regiões fechadas 501 e 503 materialmente isoladas uma da outra.

[046] Na modalidade do conjunto amplificador de potência de RF 300, um invólucro de blindagem 423 é adicionalmente disposto sobre a placa de resfriamento eletricamente condutiva 415 para encerrar a placa de circuito de processamento de sinal de RF 223. Em tal disposição, uma blindagem de duas camadas fornecida pelo alojamento eletricamente condutivo 301 e o invólucro de blindagem 423 é empregada para melhorar ainda mais o desempenho de EMC. Para simplificar a montagem do conjunto amplificador de potência de RF, o invólucro de blindagem 423, a placa de resfriamento eletricamente condutiva 415 e a placa de circuito de processamento de sinal de RF 223 são formados integralmente como um gabinete blindado contra radiofrequência 600, conforme mostrado na Figura 6.

[047] A Figura 6 ilustra uma vista em perspectiva explodida do gabinete blindado contra radiofrequência 600. Conforme mostrado na Figura 6, o invólucro de blindagem 423 inclui uma placa superior eletricamente condutiva 601, uma placa esquerda eletricamente condutiva 603, uma placa direita eletricamente condutiva 605, uma placa traseira eletricamente condutiva 607, e uma placa frontal eletricamente condutiva

609. A placa de resfriamento eletricamente condutiva 415 serve adicionalmente como uma placa de fundo eletricamente condutiva do gabinete blindado contra radiofrequência 600 e é espaçada da placa de topo eletricamente condutiva 601 pelas placas direita e esquerda opostas eletricamente condutivas 603 e 607 e placas traseira e frontal opostas eletricamente condutivas 609 e 605. Consequentemente, um interior confinado do gabinete blindado contra radiofrequência 600 é definido para encerrar a placa de circuito de processamento de sinal de radiofrequência 223 disposta sobre a placa de resfriamento eletricamente condutiva 415. Na modalidade da Figura 6, a placa de topo eletricamente condutiva 601 tem um formato substancialmente idêntico ao da placa de resfriamento eletricamente condutiva 415, isto é, um formato retangular com uma ou mais reentrâncias 611 nos cantos do retângulo. A placa esquerda eletricamente condutiva 603, a placa direita eletricamente condutiva 605, a placa traseira eletricamente condutiva 607, e a placa frontal eletricamente condutiva 609 são montadas na placa de resfriamento eletricamente condutiva 415 ao longo das bordas. As bordas esquerda e direita da placa de resfriamento eletricamente condutiva 415 se estendem além das placas esquerda e direita eletricamente condutivas 603 e 605, respectivamente, para formar porções de extremidade estendidas 613. As porções de extremidade estendidas 613 se encaixam com os sulcos de montagem 425 na Figura 4, permitindo que o gabinete blindado contra radiofrequência 600 seja fixado e separado da estrutura de montagem 401. Ao se estruturar o módulo de RF blindado do amplificador de potência de RF, formando assim o gabinete blindado contra radiofrequência 600, o módulo de RF blindado pode ser diretamente fixado a e removido do conjunto amplificador de potência de RF em sua totalidade, resultando em um processo de montagem simplificado, tempo de montagem reduzido e facilidade de manutenção.

[048] Conforme mostrado na Figura 6, o interior confinado do gabinete blindado contra radiofrequência 600 é adicionalmente dividido em múltiplas regiões blindadas 617, 619, 621 e 623 separadas entre si por barras de blindagem 625, 627 e

629. Mais especificamente, a barra de blindagem 625 isola a região blindada 619 da região blindada 617. Os componentes elétricos do acionador podem ser protegidos na região blindada 619, e os componentes elétricos do estágio final e do acoplador direcional podem ser protegidos na região blindada 617. De modo similar, as barras de blindagem 627 e 629 estão dispostas de modo a formar regiões blindadas 621 e 623 dedicadas para a proteção do cabo e dos conectores do circuito de processamento de sinal de RF. Devido às múltiplas regiões blindadas 617, 619,

621 e 623, a radiação eletromagnética é adicionalmente blindada contra transmissão entre essas regiões blindadas e o desempenho de EMC é adicionalmente melhorado.

[049] Uma vez que a área adjacente à saída de RF 221 está mais sujeita à interferência eletromagnética, em uma modalidade, uma trajetória de aterramento única 700 nas proximidades da saída de RF 221 é adicionalmente introduzida para encurtar a conexão de aterramento entre o plano de aterramento na placa de circuito de processamento de sinal de RF 223 e o alojamento eletricamente condutivo 301. A trajetória de aterramento encurtada 700 pode eliminar significativamente a corrente de modo comum e permite que a corrente de modo comum flua para o interior do solo próximo diretamente em vez de fluir ao redor de todo o conjunto amplificador de potência de RF 300. Uma vez que a corrente de modo comum também é uma fonte de interferência de radiação, a corrente de modo comum significativamente reduzida resultante da trajetória de aterramento encurtada pode evitar eficazmente condução e radiação de interferência de RF entre seções do conjunto amplificador de potência de RF 300.

[050] Na modalidade da Figura 6, uma porção da trajetória de aterramento encurtada 700 compreende uma placa metálica 635 e o conector de saída de RF 303. A placa metálica 635 compreende um orifício de acoplamento 641 a ser encaixado com o conector de saída de RF 303. Opcionalmente, para assegurar encaixe efetivo da conexão de aterramento, uma guarnição 637 e uma lâmina metálica 639 servem como um lacre mecânico que preenche o espaço entre as superfícies de acoplamento 635 e a placa metálica do conector de saída de RF

303. Diferentemente dos conectores de saída de RF comumente usados que têm um flange em formato retangular eletricamente condutivo, o conector de saída de RF 303 compreende um flange anular eletricamente condutivo 701 que circunda um condutor interno 703, conforme mostrado na Figura 7. Um membro de fixação 705 se estende para fora em uma direção radial a partir de uma superfície externa do flange anular eletricamente condutivo 701. Uma pluralidade de orifícios de fixação 707 se estende axialmente através do membro de fixação

705. A superfície externa do flange anular eletricamente condutivo 701 do conector de saída de RF 303 se encaixa com a superfície do orifício de encaixe 641 na placa metálica

635. A guarnição 637 é opcionalmente disposta entre as superfícies de acoplamento para assegurar um acoplamento eficaz. A placa metálica 635 e o conector de saída de RF 303 são presos à placa frontal eletricamente condutiva 609 e colocados em lados opostos. O flange anular eletricamente condutivo 701 fornece uma estrutura de furo passante e é inserido através de um orifício de acoplamento 643 na placa frontal eletricamente condutiva 609 e do orifício de acoplamento 641 na placa metálica 635. A folha metálica 639 é opcionalmente disposta entre a placa metálica 635 e a placa frontal 609 eletricamente condutivas para garantir o acoplamento eficaz da conexão de aterramento. O formato circular do elemento de fixação 705 é mais fácil de se produzir e pode ser dotado de mais orifícios de fixação perfurados através dos quais parafusos ou outros prendedores são inseridos para prender o conector de saída de RF 303 à placa frontal eletricamente condutiva 609. A superfície externa circular do elemento de fixação se encaixa com uma superfície do orifício passante 311 da parede frontal 411 na

Figura 3. Dessa forma, a porção da trajetória de aterramento 700 que compreende a placa metálica 635, a guarnição 637, a folha metálica 639 e o conector de saída de RF 303 é eletricamente conectada ao alojamento eletricamente condutivo

301. Nessa disposição da Figura 6, o conector de saída de RF 303 é fixado à placa frontal eletricamente condutiva 609 e serve como um componente do gabinete blindado contra radiofrequência 600, levando a um processo de montagem simplificado e tempo de montagem reduzido do conjunto amplificador de potência de RF 300. Alternativamente, o conector de saída de RF 303 pode ser fixado à parede frontal 411 mediante fixação do elemento de fixação 705 à parede frontal 411 e inserção do flange anular eletricamente condutivo 701 através do furo passante 311. Nessa disposição, a superfície externa do flange anular eletricamente condutivo 701 se encaixa com a superfície do furo passante 311. Tal disposição pode ser adotada quando um desempenho de EMC satisfatório não exige um esquema de blindagem de duas camadas. Ou seja, sem o invólucro de blindagem 421, o conector de saída de RF 303 pode ser instalado diretamente na parede frontal 411.

[051] A Figura 8 ilustra outra porção da trajetória de aterramento encurtada 700 que se conecta à placa de circuito de processamento de sinal de RF 223. Na modalidade da Figura 8, a placa metálica 635 é eletricamente conectada a uma área de aterramento 801 de um plano de aterramento na placa de circuito de processamento de sinal de RF 223 através de uma peça metálica em formato de L 803 rosqueada entre as mesmas. O plano de aterramento em uma placa de circuito impresso é uma grande área ou camada de folha de cobre conectada ao ponto de aterramento do circuito, geralmente um terminal da fonte de alimentação, cobrindo a maior parte da área da placa de circuito impresso que não é ocupada por traços de circuito. Ele serve como a trajetória de retorno para a corrente de muitos componentes diferentes. Para assegurar que a trajetória de aterramento 700 seja tão curta quanto possível próximo à porta de saída 221, a área de aterramento 801 do plano de aterramento é posicionada próximo à porta de saída 221 do circuito de processamento de sinal de radiofrequência. Ao invés de se empregar uma peça metálica em formato de L rosqueada 803 para estabelecer uma conexão elétrica entre a área de aterramento 801 e a placa metálica 635, ficará evidente para os versados na técnica que existem muitas soluções alternativas para estabelecer tal conexão elétrica.

[052] A Figura 9 ilustra um método para montagem do amplificador de potência de RF, de acordo com uma modalidade da presente invenção. Na etapa 901, uma placa de resfriamento eletricamente condutiva está disposta dentro de um alojamento eletricamente condutivo e espaçada entre os lados de topo e de fundo do alojamento eletricamente condutivo para dividir um interior fechado definido pelo alojamento eletricamente condutivo em uma primeira região fechada e uma segunda região fechada. Novamente com referência às Figuras 3, 4 e 5, a placa de resfriamento eletricamente condutiva 315 está disposta dentro do alojamento eletricamente condutivo 301 para dividir o interior fechado na primeira região fechada 501 e na segunda região fechada 503. Na etapa 903, uma placa de circuito de processamento de sinal de radiofrequência embutida com um circuito de processamento de sinal de radiofrequência está disposta no primeiro lado da placa de resfriamento eletricamente condutiva e na primeira região fechada. Conforme mostrado na Figura 5, a placa de circuito de processamento de sinal de radiofrequência 223 está disposta no primeiro lado 417 da placa de resfriamento eletricamente condutiva 315 e na primeira região fechada 501. Na etapa 905, um módulo de fonte de alimentação e um módulo controlador estão dispostos no segundo lado oposto da placa de resfriamento eletricamente condutiva e na segunda região fechada. Conforme mostrado na Figura 5, o módulo de fonte de alimentação 203 e um módulo controlador 201 estão dispostos no segundo lado oposto 419 da placa de resfriamento eletricamente condutiva 315 e na segunda região fechada 503.

[053] As modalidades descritas acima são exemplos ilustrativos e não deve ser interpretado que a presente invenção está limitada a tais modalidades específicas. Portanto, diversas alterações e modificações podem ser realizadas por um versado na técnica sem se afastar do espírito ou do escopo da invenção conforme definido nas reivindicações em anexo.

Claims (15)

REIVINDICAÇÕES

1. CONJUNTO AMPLIFICADOR DE RADIOFREQUÊNCIA (300), caracterizado por compreender: um alojamento eletricamente condutivo (301) que define um interior fechado do conjunto amplificador de radiofrequência (300); uma placa de resfriamento eletricamente condutiva (415) disposta dentro do alojamento eletricamente condutivo (301) e que tem um primeiro lado (417) e um segundo lado oposto (419), a placa de resfriamento eletricamente condutiva (415) sendo configurado para dividir o interior fechado em uma primeira região fechada (501) e uma segunda região fechada (503); uma placa de circuito de processamento de sinal de radiofrequência (223) equipada com um circuito de processamento de sinal de radiofrequência, a placa de circuito de processamento de sinal de radiofrequência (223) estando posicionada na primeira região fechada (501) e disposta no primeiro lado (417) da placa de resfriamento eletricamente condutiva (415); e um módulo de fonte de alimentação (201) e um módulo controlador (203) posicionados na segunda região fechada (503) e dispostos no segundo lado oposto (419) da placa de resfriamento eletricamente condutiva (415).

2. CONJUNTO AMPLIFICADOR DE RADIOFREQUÊNCIA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente: uma trajetória de aterramento (700) presa entre a placa de circuito de processamento de sinal de radiofrequência (223) e o alojamento eletricamente condutivo (301) para fornecer uma conexão de aterramento encurtada.

3. CONJUNTO AMPLIFICADOR DE RADIOFREQUÊNCIA, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a trajetória de aterramento (700) compreender adicionalmente uma placa metálica (635) conectada eletricamente a uma área de aterramento (803) nas proximidades de uma porta de saída (221) da placa de circuito de processamento de sinal de radiofrequência (223) e um conector de saída de RF (303), sendo que o conector de saída de RF (303) compreende um flange anular eletricamente condutivo (701) inserido através da placa metálica (635) e um membro de fixação (705) que se estende para fora a partir do flange anular eletricamente condutivo (701) e sendo preso ao alojamento eletricamente condutivo (301).

4. CONJUNTO AMPLIFICADOR DE RADIOFREQUÊNCIA, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender adicionalmente: um invólucro de blindagem (421) disposto sobre a placa de resfriamento eletricamente condutiva (415) e encerrando a placa de circuito de processamento de sinal de radiofrequência (223), sendo que o invólucro de blindagem (421), a placa de resfriamento eletricamente condutiva (415) e a placa de circuito de processamento de sinal de radiofrequência (223) são integralmente formados como um gabinete blindado contra radiofrequência (600) disposto de modo removível dentro do alojamento eletricamente condutivo (301).

5. CONJUNTO AMPLIFICADOR DE RADIOFREQUÊNCIA, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por compreender adicionalmente: pelo menos uma barra de blindagem (625; 627; 629) disposta sobre a placa de circuito de processamento de sinal de radiofrequência (223) e configurada para dividir um interior do gabinete blindado (600) em uma pluralidade de regiões blindadas (617; 619; 621; 623).

6. CONJUNTO AMPLIFICADOR DE RADIOFREQUÊNCIA, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por as regiões blindadas (617; 619; 621; 623) compreenderem uma primeira região blindada (621; 623) dedicada para encerrar cabos e conectores.

7. CONJUNTO AMPLIFICADOR DE RADIOFREQUÊNCIA, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por as regiões blindadas (617; 619; 621; 623) compreenderem uma segunda região blindada (619) que encerra um acionador do circuito de processamento de sinal de radiofrequência e uma terceira região blindada (619) que encerra um estágio final e um acoplador direcional do circuito de processamento de sinal de radiofrequência.

8. CONJUNTO AMPLIFICADOR DE RADIOFREQUÊNCIA, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o alojamento eletricamente condutivo (301) ser configurado para ser ligado à terra.

9. MÉTODO PARA MONTAGEM DE UM AMPLIFICADOR DE RADIOFREQUÊNCIA, caracterizado por compreender as etapas de: dispor uma placa de resfriamento eletricamente condutiva (315) dentro de um alojamento eletricamente condutivo (303) para dividir um interior fechado definido pelo alojamento eletricamente condutivo (301) em uma primeira região fechada (501) e uma segunda região fechada (503); dispor uma placa de circuito de processamento de sinal de radiofrequência (223) equipada com um circuito de processamento de sinal de radiofrequência no primeiro lado (417) da placa de resfriamento eletricamente condutiva (315) e na primeira região fechada (501); e dispor um módulo de fonte de alimentação (203) e um módulo controlador (201) no segundo lado oposto (419) da placa de resfriamento eletricamente condutiva (315) e na segunda região fechada (503).

10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por compreender adicionalmente: dispor um invólucro de blindagem (421) na placa de resfriamento eletricamente condutiva (315) para encerrar a placa de circuito de processamento de sinal de radiofrequência (223), sendo que o invólucro de blindagem (421), a placa de resfriamento eletricamente condutiva (315) e a placa de circuito de processamento de sinal de radiofrequência (223) são integralmente formados como um gabinete blindado contra radiofrequência (600) montado de modo removível dentro do alojamento eletricamente condutivo (301).

11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por compreender adicionalmente: dispor uma pluralidade de barras de blindagem (625; 627; 629) na placa de circuito de processamento de sinal de radiofrequência (223) para dividir um interior do gabinete blindado (600) em uma pluralidade de regiões blindadas (617; 619; 621; 623).

12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por a pluralidade de regiões blindadas (617; 619; 621; 623) compreender uma primeira região blindada (621; 623) dedicada para encerrar cabos e conectores.

13. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 e 11, caracterizado por compreender adicionalmente: prender uma trajetória de aterramento (700) entre o circuito de processamento de sinal de radiofrequência e o alojamento eletricamente condutivo (301), que é configurada para encurtar uma ligação à terra para o amplificador de radiofrequência.

14. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 e 11, caracterizado por compreender adicionalmente: aterrar o alojamento eletricamente condutivo (301).

15. SISTEMA DE IMAGEAMENTO POR RESSONÂNCIA MAGNÉTICA, caracterizado por compreender um conjunto amplificador de radiofrequência (300) conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8.