CN102103195A - 一种宽频带数字磁共振射频接收实现装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种宽频带数字磁共振射频接收实现装置及方法，具有：射频接收信号调理器，对从外部设备接收到的磁共振信号进行前端电压放大和防混叠滤波；时钟相位抖动抑制器，抑制系统时钟的相位抖动，为高速模数转换器和数字向下转换器提供处于皮秒或飞秒数量级的高稳定度的时钟源；高速模数转换器，用于实现射频接收信号的数字化转换；数字向下转换器，对高速模数转换器输出的数据进行正交相干检测、滤波及频率向下变换，得实部及虚部的基带数据输出至外部设备。本发明能够保证较高的通道信噪比，实现正交相干检测，核磁共振信号接收相位实施准确控制；在应用直接过采样或欠采样技术过程中，能够保证很好的接收通道信噪比，具有很好的实时性。
Description
技术领域
本发明涉及核磁共振控制技术，具体地说是一种宽频带数字磁共振射频接收实现装置及方法。
背景技术
在核磁共振控制技术领域中，要实现核磁共振成像，核磁共振谱仪射频接收系统必须首先对接收线圈所接收到的由被测体自主产生的核磁共振信号进行信号调理操作，然后完成窄带射频信号的模拟信号到数字信号的转换，实现射频接收信号的正交相干检测，并根据扫描序列的梯度强度和视野(FOV)大小对采样带宽的限制要求，实施数字滤波和采样率转换等数字信号处理操作，以便得到图像重建数据。上述所有操作均在射频信号接收链中完成。
在现有的技术中，有两种不同的实现数字核磁共振谱仪射频接收方法。其一是目前普遍采用的超外差式的中频模拟接收方法，该方法可以实现宽频带范围的射频信号的接收，但由于在模拟域执行中频解调运算，所以引入了相位不稳定成分，因而难于实现对接收相位的准确控制；其二是采用直接数字式过采样接收方法，这种方法不需要在模拟域执行中频解调运算，对接收信号的所有运算均在数字域中执行，可以实现对信号接收相位的有效控制，但该方法仅适用于对中低场强磁共振信号的接收处理。目前，能够适应所有场强的数字式的磁共振射频接收实现装置及方法尚未见报道。
发明内容
针对现有技术中存在的在模拟域执行中频解调运算导致难于实现对接收相位的准确控制以及直接数字化处理仅适用于对中低场强磁共振信号的接收等不足之处，本发明要解决的技术问题是提供一种能够适应所有场强的直接数字式的宽频带数字磁共振射频接收实现装置及方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
本发明宽频带数字磁共振射频接收实现装置具有射频接收信号调理器、时钟相位抖动抑制器、高速模数转换器以及数字向下转换器，其中：
射频接收信号调理器，对从外部设备接收到的磁共振信号进行前端电压放大和防混叠滤波；
时钟相位抖动抑制器，抑制系统时钟的相位抖动，为高速模数转换器和数字向下转换器提供处于皮秒或飞秒数量级的高稳定度的时钟源；
高速模数转换器，用于实现射频接收信号的数字化转换；
数字向下转换器，对高速模数转换器输出的数据进行正交相干检测、滤波及频率向下变换，得实部及虚部的基带数据输出至外部设备；
上述各器件形成单通道宽频带数字磁共振射频接收实现装置。
所述射频接收信号调理器包括前置宽带放大器、带通滤波器以及电压增益自动调整器，带通滤波器通过前置宽带放大器接收外部设备接收的磁共振信号进行带通滤波处理后，经电压增益自动调整器进行电压信号增益调节后，输出至高速模数转换器。
所述数字向下转换器采用FPGA实现，具有接收事件并行处理器、正交相干检测器、抽取率可变的梳状滤波器、实部和虚部复用型有限冲击响应补偿滤波器和基带数据缓存器，其中：
接收事件并行处理器，根据所接收到的来自外部设备的接收事件消息，执行射频接收事件的解析、数字向下转换器各个功能模块的并行控制以及直接数字合成器频率控制字的生成操作，并完成对射频接收信号调理器中射频信号幅值的检测和对电压增益自动调整器的增益控制；
正交相干检测器，完成对高速模数转换器输入的数字信号进行正交相干检测操作，实现高速射频复数型信号到基带信号的转换，并实现基带信号实部和虚部的分离；
抽取率可变的梳状滤波器，根据来自外部设备的接收事件消息，分别对实部和虚部的基带数据执行对梳状滤波器抽取因子、移位因子和增益补偿因子计算，并据此实施对梳状滤波器的控制，以得到所需宽度的采样带宽；
实部和虚部复用型有限冲击响应补偿滤波器，用于补偿梳状滤波器通带向下卷曲的频率特性，实现抗直流抗溢出数据截断，使其输出数据宽度与输出控制接口的数据宽度相匹配；
基带数据缓存器，对实部和虚部复用型有限冲击响应补偿滤波器操作之后的实部和虚部基带信号进行数据缓存，输出至外部设备。
所述正交相干检测器包括直接数字合成器、射频信号解调器以及抗直流抗溢出数据截断器，其中：
直接数字合成器，输出含有频率偏移信息的正弦信号和余弦信号；
第1、2射频信号解调器，根据直接数字合成器输出的正弦信号和余弦信号分别实现基带信号虚部和实部的分离，并完成高速射频复数型信号到基带信号的转换；
第1、2抗直流抗溢出数据截断器，分别接收第1、2射频信号解调器的虚部基带信号数据和实部基带信号数据，并分别对虚部基带信号数据和实部基带信号数据进行抗直流抗溢出数据截断器。
本发明还有一种多通道结构，由多个结构完全相同的单通道宽频带数字磁共振射频接收实现装置构成，每个单通道宽频带数字磁共振射频接收实现装置构成一个射频接收通道，每个单通道宽频带数字磁共振射频接收实现装置的输出信号通过多通道数据整合发送器按照通道CH1至通道CHn的通道数递增顺序，同一通道按照实部数据在先、虚部数据在后的数据格式规范，将读入的各个通道数据合并打包，经局域网传送到核磁共振扫描控制台，完成最终的图像重建，形成可供诊断的医学图像。
所述各个射频接收通道中采用相同的系统时钟，同时接收来自外部设备的接收事件消息，并发执行对接收事件的解析操作以及对抽取率可变的梳状滤波器、自动增益调整器和正交相干检测器的控制操作。
本发明宽频带数字磁共振射频接收实现方法，其特征在于包括以下步骤：
接收事件并行处理器获取接收事件消息，对接收事件消息进行解析，得到三种不同类型的控制量，即预扫描信号幅度增量、射频载波频率值以及梳状滤波器控制量，三个类型的控制量在并发执行环节中同时执行，或者单独执行，或者两两执行；接收事件并行处理器由时钟相位抖动抑制器提供处于皮秒或飞秒数量级的高稳定度的时钟源。
当有预扫描信号幅度增量时，通过接收事件并行处理器将幅值增量转换为电压增益自动控制量，输出至射频接收信号调理器中的电压增益自动调整器进行电压增益自动调整。
当有射频载波频率值时，通过接收事件并行处理器完成正交相干检测频率的判定及计算；
接收事件并行处理器将上述判定及计算结果输出至正交相干检测器中的直接数字合成器，形成余弦信号和正弦信号，实现对射频接收信号的正交相干检测。
所述正交相干检测频率的判定及计算包括以下步骤：
判断外部设备输入的磁共振信号的载波频率小于高速模数转换器采样频率的0.5倍；
如果小于高速模数转换器采样频率的0.5倍，则通过以下公式计算直接数字合成器的频率控制字：
FW＝2PW×fc/fs
其中，FW为直接数字合成器的频率控制字，PW为直接数字合成器中相位累加寄存器的位宽，fc为外部设备输入的核磁共振信号载波频率，fs为高速模数转换器的采样频率；
转至获取接收事件消息，对接收事件消息执行解析步骤。
如果外部设备输入的磁共振信号的载波频率大于高速模数转换器采样频率的0.5倍，且小于高速模数转换器采样频率，则通过以下公式计算直接数字合成器的频率控制字：
FW＝2PW×(fs-fc)/fs
其中，FW为直接数字合成器的频率控制字，PW为直接数字合成器中相位累加寄存器的位宽，fc为外部设备输入的核磁共振信号载波频率，fs为高速模数转换器的采样频率；
转至获取接收事件消息，对接收事件消息执行解析步骤。
如果外部设备输入的磁共振信号的载波频率大于高速模数转换器采样频率，则通过以下公式计算直接数字合成器的频率控制字：
FW＝2PW×(fs mod fc)/fs
其中，FW为直接数字合成器的频率控制字，PW为直接数字合成器中相位累加寄存器的位宽，fc为外部设备输入的核磁共振信号载波频率，fs为高速模数转换器的采样频率；
转至获取接收事件消息，对接收事件消息执行解析步骤。
当有梳状滤波器控制量时，通过接收事件并行处理器完成梳状滤波器抽取因子、移位因子以及增益补偿因子的计算；
接收事件并行处理器根据上述计算结果实施对梳状滤波器的控制。
所述时钟相位抖动抑制器通过以下方法实现：选择频率和温度稳定性小于1ppm的晶振元件、使用单通路的时钟驱动电路、选用外接时钟的锁相环器件以及时钟信号线作包地处理，上述四个条件同时满足。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.本发明在距离外部设备尽可能近的信号接收通道范围内完成模拟信号到数字信号的转换，无中频采样机制，实现对宽频范围的窄频带射频信号数字化接收，使得对射频接收信号的复杂操作均在数字域中进行，以提高接收通道的相位稳定性，且能够保证较高的通道信噪比。
2.本发明基于软件定义无线电理论，采用过采样和欠采样相结合的方法，无中频采样机制，直接在数字域中完成磁共振信号解调，实现正交相干检测，保证对核磁共振信号接收相位实施准确控制。
3.本发明采用了降低接收时钟相位抖动的方法，在应用直接过采样或欠采样技术过程中，能够保证很好的接收通道信噪比。
4.本发明的基于并行处理技术的接收控制和信号处理，均以现场可编程门阵列为硬件载体，具有很好的实时性。
附图说明
图1为本发明装置采用单通道结构时的结构框图；
图2为本发明装置采用单通道结构时的控制方法流程图；
图3为本发明装置采用单通道结构时的控制方法中正交相干检测频率判定及计算部分的处理流程图。
图4为本发明装置采用多通道结构时的结构示意图。
具体实施方式
本发明宽频带数字磁共振射频接收实现装置包括单通道及多通道实现方式，其中单通道实现方式如图1所示，具有射频接收信号调理器、时钟相位抖动抑制器、高速模数转换器以及数字向下转换器，其中：射频接收信号调理器，对从外部设备接收到的磁共振信号进行前端电压放大和防混叠滤波；时钟相位抖动抑制器，抑制系统时钟的相位抖动，为高速模数转换器和数字向下转换器提供处于皮秒或飞秒数量级的高稳定度的时钟源；高速模数转换器，用于实现射频接收信号的数字化转换；数字向下转换器，对高速模数转换器输出的数据进行正交相干检测、滤波及频率向下变换，得实部及虚部的基带数据输出至外部设备；上述各器件形成单通道宽频带数字磁共振射频接收实现装置。
所述射频接收信号调理器包括前置宽带放大器、带通滤波器以及电压增益自动调整器，带通滤波器通过前置宽带放大器接收外部设备接收的磁共振信号进行带通滤波处理后，经电压增益自动调整器进行电压信号增益调节后，输出至高速模数转换器。
射频信号调理器由前置宽带放大器(Pre-Amp)、带通滤波器(BP Filter)、电压增益自动调整器(VGA)组成，用于对从接收线圈接收到的磁共振信号进行前端电压放大和防混叠滤波，并根据接收事件并行处理器对射频接收信号幅值测试分析的反馈值，调整电压增益自动调整器(VGA)的增益量，使得输入到模数转换器(ADC)的射频信号达到最大的动态范围。
射频信号调理器没有中频调制环节，仅设计有前置宽带放大器(Pre-Amp)、带通滤波器(BP Filter)和电压增益自动调整器(VGA)三个环节。由于没有引入额外的相位扰动源，所以充分地保证了接收链路相位的稳定性。
前置宽带放大器(Pre-Amp)的工作带宽决定整个谱仪射频接收系统的工作带宽。所述前置宽带放大器可由单级或多级集成放大器实现，应具有较宽的频带、较低的噪声指数、以及适当的增益范围。本实施例的前置宽带放大器关键芯片采用Mini-Circuits公司的MAV-11SM芯片，整个前置宽带放大器的频率范围为1MHz～1000MHz，噪声指数小于4dB，增益范围为10～30dB。
带通滤波器(BP Filter)的频率特性决定着射频接收信号在射频信号调理器奈奎斯特频率段的频谱纯度，与射频接收通道的信噪比直接相关。所述带通滤波器应具有较低的插入损耗和较小的过渡带，其中心频率应等于射频接收信号的载波频率，-3dB带宽应不大于2MHz。对于0.23T或0.35T场强的MRI谱仪射频接收系统，带通滤波器可以采用具有低插入损耗特性的LC型带通滤波器；而对于1.5T及其以上场强的MRI谱仪射频接收系统，带通滤波器应采用具有很好通带特性和阻带特性的表面声波滤波器(SAW)实现。
电压增益自动调整器(VGA)具有较大的动态范围。本实施例的电压增益自动调整器(VGA)采用闭环控制方式，增益控制范围为-8dB～+42dB。接收事件并行处理器在扫描序列执行前的硬件参数调整阶段，首先接收由外部设备根据模数转换器(ADC)所容许的最大动态范围和在该阶段所获得的预扫描幅度调整阶段的信号幅度数值所计算出的VGA增益量ΔA，然后按照幅度增益应调整量ΔA，计算出VGA的增益控制量，对电压增益自动调整器的幅度增益进行调整，使得在正式扫描时所获得的射频信号幅值满足ADC动态范围，从而得到最佳的通道信噪比。
所述数字向下转换器采用FPGA实现，具有接收事件并行处理器、正交相干检测器、抽取率可变的梳状(CIC)滤波器、实部和虚部复用型有限冲击响应补偿滤波器和基带数据缓存器，正交相干检测器包括直接数字合成器、射频信号解调器以及抗直流抗溢出数据截断器，其中：直接数字合成器，输出含有频率偏移信息的正弦信号和余弦信号；第1、2射频信号解调器，根据直接数字合成器输出的正弦信号和余弦信号分别实现基带信号虚部和实部的分离，并完成高速射频复数型信号到基带信号的转换；第1、2抗直流抗溢出数据截断器，分别接收第1、2射频信号解调器的虚部基带信号数据和实部基带信号数据，并分别对虚部基带信号数据和实部基带信号数据进行抗直流抗溢出数据截断器。
数字向下转换器，由接收事件并行处理器、正交相干检测器、抽取率可变的梳状滤波器、实部和虚部复用型有限冲击响应补偿滤波器和基带数据缓存器等模块组成，接收事件并行处理器，根据所接收到的来自扫描序列编译器的接收事件消息，执行射频接收事件的解析、数字向下转换器(DDC)各个功能模块的并行控制、以及直接数字合成器(DDS)频率控制字的生成等操作，并完成对射频接收信号幅值的检测和对位于射频信号调理器中电压增益自动调整器(VGA)的增益控制；正交相干检测器，根据直接数字合成器(DDS)输出的、含有频率偏移信息的余弦信号和正弦信号，对模数转换器(ADC)输出的射频采样信号进行正交相干检测，检测出相位正交的实部和虚部的基带信号，并通过抗直流抗溢出数据截断器，得到外部设备所需要的适当宽度数据；抽取率可变的CIC滤波器，根据扫描序列所采用梯度强度和视野大小(FOV)，分别对实部和虚部的基带数据进行数据抽取、数据移位和增益补偿运算，并据此实施对CIC滤波器的控制，以得到所需宽度的采样带宽；实部和虚部复用型有限冲击响应补偿滤波器，用于补偿CIC滤波器通带向下卷曲的频率特性，实现抗直流抗溢出数据截断，使其输出数据宽度与输出控制接口的数据宽度相匹配；基带数据缓存器，用于对抽取和滤波操作之后的实部和虚部基带信号的数据缓存，供外部设备从中读取所需字节大小的原始成像数据。
接收事件并行处理器，除了要对数字向下转换器中的抽取率可变的CIC滤波器和射频接收信号调理器中的自动增益调整器实施运算和控制之外，还要完成正交相干检测器中直接数字合成器(DDS)频率控制字的设置。
通过接收事件并行处理器对正交相干检测器的直接数字合成器(DDS)设置合适的频率控制字，正交相干检测器仅执行一次正交频率解调运算，而不通过中频调制环节，就能将含有幅度和相位信息的核磁共振信号，从载波频率fc＝γ(B0+zGz)(这里，γ为旋磁比，B0为主磁场，Gz为选层梯度场强度，z为选层位置)的已调射频信号中检测出来并搬移到零频率处，使之成为基带信号。
在基于核磁共振信号属于窄带射频信号的事实基础上，本发明在保持模数转换器(ADC)的采样频率fs恒定的前提下，对具有不同频率的射频接收信号实施采样操作，采用过采样与欠采样相结合的方法(见本发明方法)，通过设定正交相干检测频率控制字，实现宽频带射频信号完全数字化处理。
如图4所示，多通道宽频带数字磁共振射频接收实现装置由多个结构完全相同的单通道宽频带数字磁共振射频接收实现装置构成，每个单通道宽频带数字磁共振射频接收实现装置构成一个射频接收通道，每个单通道宽频带数字磁共振射频接收实现装置的输出信号通过多通道数据整合发送器按照通道CH1至通道CHn的通道数递增顺序，同一通道按照实部数据在先、虚部数据在后的数据格式规范，将读入的各个通道数据合并打包，经局域网传送到核磁共振扫描控制台，完成最终的图像重建，形成可供诊断的医学图像；所述各个射频接收通道中采用相同的系统时钟，同时接收来自外部设备的接收事件消息，并发执行对接收事件的解析操作以及对抽取率可变的梳状滤波器、自动增益调整器和正交相干检测器的控制操作。
多通道宽频带数字核磁共振接收系统由图1所示的单通道宽频带数字磁共振射频接收系统模块的若干拷贝和多通道数据整合发送器组成，其系统结构如图4所示。从核磁共振多通道接收线圈的通道CH1至通道CHn中所接收到的核磁共振信号，被依次送入所对应的通道CH1至通道CHn的射频接收系统模块中，在各自射频接收系统模块中经射频信号调理和数字向下转换处理等操作后，形成用于后续核磁共振图像重建的原始数据；通道CH1至通道CHn的各个射频接收系统模块所输出的原始数据被读入到多通道数据整合发送器中，多通道数据整合发送器，按照通道CH1至通道CHn的通道数递增顺序，同一通道按照实部I数据在先虚部Q数据在后的数据格式规范，将读入的各个通道数据合并打包成Ethernet数据格式，经光纤千兆以太网传送到核磁共振扫描控制台，用于完成最终的图像重建，形成可供诊断的医学图像。
多通道宽频带数字磁共振射频接收系统的各个射频接收通道均使用相同的系统时钟，并同时接收来自扫描序列编译器的与射频接收事件相关的消息，在各自的射频接收通道系统模块上并发地执行对接收事件的解析操作，以及对抽取率可变的CIC滤波器、自动增益调整器和正交相干检测器的控制操作，在各个接收通道上执行的控制流程与图2所示的宽频带数字磁共振射频接收系统控制流程完全相同，且各接收通道对抽取率可变的CIC滤波器设置方法、对自动增益调整器的增益调整方法、以及对正交相干检测器的频率判定和处理方法，均与所述的宽频带数字磁共振射频接收系统相应事件处理方法相同。
如图2所示，本发明宽频带数字磁共振射频接收实现方法包括以下步骤：
接收事件并行处理器获取接收事件消息，对接收事件消息进行解析，得到三种不同类型的控制量，即预扫描信号幅度增量、射频载波频率值以及梳状滤波器控制量，三个类型的控制量在并发执行环节中同时执行，或者单独执行，或者两两执行；接收事件并行处理器由时钟相位抖动抑制器提供处于皮秒或飞秒数量级的高稳定度的时钟源。
当有预扫描信号幅度增量时，通过接收事件并行处理器将幅值增量转换为电压增益自动控制量，输出至射频接收信号调理器中的电压增益自动调整器进行电压增益自动调整。
当有射频载波频率值时，通过接收事件并行处理器完成正交相干检测频率的判定及计算；接收事件并行处理器将上述判定及计算结果输出至正交相干检测器中的直接数字合成器，形成余弦信号和正弦信号，实现对射频接收信号的正交相干检测。
当有梳状滤波器控制量时，通过接收事件并行处理器完成梳状滤波器抽取因子、移位因子以及增益补偿因子的计算；
接收事件并行处理器根据上述计算结果实施对梳状滤波器的控制。
如图3所示，所述正交相干检测频率的判定及计算包括以下步骤：
判断外部设备输入的磁共振信号的载波频率小于高速模数转换器采样频率的0.5倍；
如果小于高速模数转换器采样频率的0.5倍，则通过以下公式计算直接数字合成器的频率控制字：
FW＝2PW×fc/fs
其中，FW为直接数字合成器的频率控制字，PW为直接数字合成器中相位累加寄存器的位宽，fc为外部设备输入的核磁共振信号载波频率，fs为高速模数转换器的采样频率；
转至获取接收事件消息，对接收事件消息执行解析步骤；
如果外部设备输入的磁共振信号的载波频率大于高速模数转换器采样频率的0.5倍，且小于高速模数转换器采样频率，则通过以下公式计算直接数字合成器的频率控制字：
FW＝2PW×(fs-fc)/fs
其中，FW为直接数字合成器的频率控制字，PW为直接数字合成器中相位累加寄存器的位宽，fc为外部设备输入的核磁共振信号载波频率，fs为高速模数转换器的采样频率；
转至获取接收事件消息，对接收事件消息执行解析步骤；
如果外部设备输入的磁共振信号的载波频率大于高速模数转换器采样频率，则通过以下公式计算直接数字合成器的频率控制字：
FW＝2PW×(fs mod fc)/fs
其中，FW为直接数字合成器的频率控制字，PW为直接数字合成器中相位累加寄存器的位宽，fc为外部设备输入的核磁共振信号载波频率，fs为高速模数转换器的采样频率；
转至获取接收事件消息，对接收事件消息执行解析步骤。
本实施例中，在射频载波频率fc＜0.5×fs的条件下，正交相干检测器实施过采样模式，从所接收到的奈奎斯特频率段上的窄带射频信号中直接获取含有幅度信息和相位信息的核磁共振信号，经后续的数字向下转换(DDC)处理后，为核磁共振图像重建提供原始成像数据；在射频载波频率fc≥0.5×fs的条件下，正交相干检测器实施欠采样模式，利用模数转换操作使接收信号在整个频谱范围内以采样频率fs为周期进行周期性延拓的特性，从映射到奈奎斯特频率段上的映像窄带射频接收信号中获取含有与核磁共振信号等同的幅度信息及相位信息的镜像核磁共振信号，经后续的数字向下转换(DDC)处理后，为核磁共振图像重建提供原始成像数据。
Claims (14)
1.一种宽频带数字磁共振射频接收实现装置，其特征在于：具有射频接收信号调理器、时钟相位抖动抑制器、高速模数转换器以及数字向下转换器，其中：
射频接收信号调理器，对从外部设备接收到的磁共振信号进行前端电压放大和防混叠滤波；
时钟相位抖动抑制器，抑制系统时钟的相位抖动，为高速模数转换器和数字向下转换器提供处于皮秒或飞秒数量级的高稳定度的时钟源；
高速模数转换器，用于实现射频接收信号的数字化转换；
数字向下转换器，对高速模数转换器输出的数据进行正交相干检测、滤波及频率向下变换，得实部及虚部的基带数据输出至外部设备；
上述各器件形成单通道宽频带数字磁共振射频接收实现装置。
2.按权利要求1所述的宽频带数字磁共振射频接收实现装置，其特征在于：所述射频接收信号调理器包括前置宽带放大器、带通滤波器以及电压增益自动调整器，带通滤波器通过前置宽带放大器接收外部设备接收的磁共振信号进行带通滤波处理后，经电压增益自动调整器进行电压信号增益调节后，输出至高速模数转换器。
3.按权利要求1所述的宽频带数字磁共振射频接收实现装置，其特征在于：所述数字向下转换器采用FPGA实现，具有接收事件并行处理器、正交相干检测器、抽取率可变的梳状滤波器、实部和虚部复用型有限冲击响应补偿滤波器和基带数据缓存器，其中：
接收事件并行处理器，根据所接收到的来自外部设备的接收事件消息，执行射频接收事件的解析、数字向下转换器各个功能模块的并行控制以及直接数字合成器频率控制字的生成操作，并完成对射频接收信号调理器中射频信号幅值的检测和对电压增益自动调整器的增益控制；
正交相干检测器，完成对高速模数转换器输入的数字信号进行正交相干检测操作，实现高速射频复数型信号到基带信号的转换，并实现基带信号实部和虚部的分离；
抽取率可变的梳状滤波器，根据来自外部设备的接收事件消息，分别对实部和虚部的基带数据执行对梳状滤波器抽取因子、移位因子和增益补偿因子计算，并据此实施对梳状滤波器的控制，以得到所需宽度的采样带宽；
实部和虚部复用型有限冲击响应补偿滤波器，用于补偿梳状滤波器通带向下卷曲的频率特性，实现抗直流抗溢出数据截断，使其输出数据宽度与输出控制接口的数据宽度相匹配；
基带数据缓存器，对实部和虚部复用型有限冲击响应补偿滤波器操作之后的实部和虚部基带信号进行数据缓存，输出至外部设备。
4.按权利要求3所述的宽频带数字磁共振射频接收实现装置，其特征在于：所述正交相干检测器包括直接数字合成器、射频信号解调器以及抗直流抗溢出数据截断器，其中：
直接数字合成器，输出含有频率偏移信息的正弦信号和余弦信号；
第1、2射频信号解调器，根据直接数字合成器输出的正弦信号和余弦信号分别实现基带信号虚部和实部的分离，并完成高速射频复数型信号到基带信号的转换；
第1、2抗直流抗溢出数据截断器，分别接收第1、2射频信号解调器的虚部基带信号数据和实部基带信号数据，并分别对虚部基带信号数据和实部基带信号数据进行抗直流抗溢出数据截断器。
5.按权利要求1所述的宽频带数字磁共振射频接收实现装置，其特征在于：由多个结构完全相同的单通道宽频带数字磁共振射频接收实现装置构成，每个单通道宽频带数字磁共振射频接收实现装置构成一个射频接收通道，每个单通道宽频带数字磁共振射频接收实现装置的输出信号通过多通道数据整合发送器按照通道CH1至通道CHn的通道数递增顺序，同一通道按照实部数据在先、虚部数据在后的数据格式规范，将读入的各个通道数据合并打包，经局域网传送到核磁共振扫描控制台，完成最终的图像重建，形成可供诊断的医学图像。
6.按权利要求5所述的宽频带数字磁共振射频接收实现装置，其特征在于：所述各个射频接收通道中采用相同的系统时钟，同时接收来自外部设备的接收事件消息，并发执行对接收事件的解析操作以及对抽取率可变的梳状滤波器、自动增益调整器和正交相干检测器的控制操作。
7.一种宽频带数字磁共振射频接收实现方法，其特征在于包括以下步骤：
接收事件并行处理器获取接收事件消息，对接收事件消息进行解析，得到三种不同类型的控制量，即预扫描信号幅度增量、射频载波频率值以及梳状滤波器控制量，三个类型的控制量在并发执行环节中同时执行，或者单独执行，或者两两执行；接收事件并行处理器由时钟相位抖动抑制器提供处于皮秒或飞秒数量级的高稳定度的时钟源。
8.按权利要求7所述的宽频带数字磁共振射频接收实现方法，其特征在于：
当有预扫描信号幅度增量时，通过接收事件并行处理器将幅值增量转换为电压增益自动控制量，输出至射频接收信号调理器中的电压增益自动调整器进行电压增益自动调整。
9.按权利要求7所述的宽频带数字磁共振射频接收实现方法，其特征在于：当有射频载波频率值时，通过接收事件并行处理器完成正交相干检测频率的判定及计算；
接收事件并行处理器将上述判定及计算结果输出至正交相干检测器中的直接数字合成器，形成余弦信号和正弦信号，实现对射频接收信号的正交相干检测。
10.按权利要求9所述的宽频带数字磁共振射频接收实现方法，其特征在于：所述正交相干检测频率的判定及计算包括以下步骤：
判断外部设备输入的磁共振信号的载波频率小于高速模数转换器采样频率的0.5倍；
如果小于高速模数转换器采样频率的0.5倍，则通过以下公式计算直接数字合成器的频率控制字：
FW＝2PW×fc/fs
其中，FW为直接数字合成器的频率控制字，PW为直接数字合成器中相位累加寄存器的位宽，fc为外部设备输入的核磁共振信号载波频率，fs为高速模数转换器的采样频率；
转至获取接收事件消息，对接收事件消息执行解析步骤。
11.按权利要求10所述的宽频带数字磁共振射频接收实现方法，其特征在于：
如果外部设备输入的磁共振信号的载波频率大于高速模数转换器采样频率的0.5倍，且小于高速模数转换器采样频率，则通过以下公式计算直接数字合成器的频率控制字：
FW＝2PW×(fs-fc)/fs
其中，FW为直接数字合成器的频率控制字，PW为直接数字合成器中相位累加寄存器的位宽，fc为外部设备输入的核磁共振信号载波频率，fs为高速模数转换器的采样频率；
转至获取接收事件消息，对接收事件消息执行解析步骤。
12.按权利要求11所述的宽频带数字磁共振射频接收实现方法，其特征在于：
如果外部设备输入的磁共振信号的载波频率大于高速模数转换器采样频率，则通过以下公式计算直接数字合成器的频率控制字：
FW＝2pW×(fsmodfc)/fs
其中，FW为直接数字合成器的频率控制字，PW为直接数字合成器中相位累加寄存器的位宽，fc为外部设备输入的核磁共振信号载波频率，fs为高速模数转换器的采样频率；
转至获取接收事件消息，对接收事件消息执行解析步骤。
13.按权利要求7所述的宽频带数字磁共振射频接收实现方法，其特征在于：当有梳状滤波器控制量时，通过接收事件并行处理器完成梳状滤波器抽取因子、移位因子以及增益补偿因子的计算；
接收事件并行处理器根据上述计算结果实施对梳状滤波器的控制。
14.按权利要求7所述的宽频带数字磁共振射频接收实现方法，其特征在于：所述时钟相位抖动抑制器通过以下方法实现：选择频率和温度稳定性小于1ppm的晶振元件、使用单通路的时钟驱动电路、选用外接时钟的锁相环器件以及时钟信号线作包地处理，上述四个条件同时满足。
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