CN102988048B - 磁共振光纤谱仪及其射频接收装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种磁共振光纤谱仪及其射频接收装置。在该射频接收装置中，信号调整单元包括至少两个对所接收的射频信号进行信号调整的信号调整子单元。每个模数变换器的输入端与一个信号调整子单元的输出相连。信号处理单元包括至少两个对模数变换器的输出信号进行下变频变换的数字下变频变换器以及并行处理控制器，并行处理控制器用于对至少两个数字下变频变换器输出的信号进行并行处理以及将从控制台接收的扫描序列信息传递给扫描控制单元。并行处理器、每个数字下变频变换器和每个模数变换器由经由扫描控制单元时钟接口接收的参考时钟信号进行时钟控制。利用该射频接收装置，可以提高数字光纤链路的带宽利用率以及射频接收单元的接收通道信噪比。

Description

磁共振光纤谱仪及其射频接收装置

技术领域

本发明涉及核磁共振技术领域，更具体地，涉及一种射频接收装置以及一种基于光纤通信的磁共振光纤谱仪。

背景技术

磁共振成像设备的光纤谱仪通常由扫描控制单元和射频接收单元组成，扫描控制单元包含序列时序控制子系统、梯度信号产生子系统和射频信号产生子系统。光纤谱仪的扫描控制单元通过接收控制台计算机的系统信息实施扫描控制，获得成像数据，并且将所获得的成像数据上传至控制台计算机来进行医学图像重构。通常，控制台计算机位于操作间，射频接收单元位于屏蔽间，扫描控制单元位于仪器间。

在现有技术中，光纤谱仪的射频接收单元与扫描控制单元之间，以及控制台计算机与扫描控制单元通过两类物理传输介质实现数据传输。一类物理传输介质是比如同轴电缆或双绞线的电信号传输介质，一类物理传输介质是比如光纤的光信号传输介质。

对于射频接收单元与扫描控制单元之间基于同轴电缆传输介质进行的数据传输，射频接收通道的信噪比受到电缆本身的电噪声和周围环境噪声的影响。此外，在多通道射频接收信号传输的应用中，由于需要使用与射频接收通道数目对应的多条同轴电缆，谱仪的制造成本也会大幅提高，同时由于大量射频连接器的引入，降低了系统互联的可靠性。

对于射频接收单元与扫描控制单元之间基于光纤传输介质进行的数据传输，通常采用下述两种方法实现。一种方法是用单条或多条直接传输多通道射频模拟信号，在这种情况下，由于模拟信号传输的非线性，在电信号恢复过程中要增加非线性校正环节，因而增加了系统复杂度。另一种方法是用单条或多条传输多通道射频数字信号，这种方法在传输前未对信号的带宽进行处理，因而降低了光纤传输通道的带宽利用率，由此提高了传输成本。

对于控制台与扫描控制单元之间基于双绞线传输介质进行的数据传输，由于材料和周围环境噪声的限制，最大传输速率小于1000M，不能适用于多通道数据高速传输。

对于控制台与扫描控制单元之间基于光纤传输介质进行的数据传输，传统的做法是采用单条光纤的以太网协议或多条光纤的多通道数据传输。采用以太网协议的光纤传输，由于数据需要进行打包和解包，数据传输的实时性难以实现。采用多条光纤的多通道数据传输，虽然传输的实时性较好，但制造成本较高。

发明内容

鉴于上述，本发明的目的在于提供一种射频接收单元，该射频接收单元能够提高射频接收单元和控制台之间的数字光纤链路的带宽利用率以及提高射频接收单元的接收通道信噪比。

本发明的另一目的在于提供一种包括上述射频接收单元的磁共振光纤谱仪。

根据本发明的一个方面，提供了一种磁共振光纤谱仪的射频接收装置，包括：信号调整单元，包括至少两个信号调整子单元，每个信号调整子单元用于对所接收的射频信号进行信号调整；至少两个模数变换器，每个模数变换器的输入端与一个信号调整子单元的输出相连；信号处理单元，包括至少两个数字下变频变换器以及并行处理控制器，每个数字下变频变换器的输入端与一个模数变换器的输出端相连，输出端与并行处理器的一个输入端相连，所述并行处理控制器用于对所述的至少两个数字下变频变换器输出的信号进行并行处理以及将从控制台接收的扫描序列信息传递给所述磁共振光纤谱仪中的扫描控制单元；控制台数据光纤接口，与所述并行处理器的输出端相连并且经由第一数字光纤链路与控制台进行全双工通信，用于将并行处理器输出的信号传递给控制台，以及从控制台接收所述扫描序列信息；扫描控制单元数据光纤接口，与所述并行处理器的输出端相连并且经由第二数字光纤链路与扫描控制单元进行全双工通信，用于将从控制台接收的扫描序列信息传递给扫描控制单元以及从所述扫描控制单元接收射频接收控制指令；以及扫描控制单元时钟接口，用于经由参考时钟光纤链路，从扫描控制单元接收参考时钟信号，其中，所述并行处理器、每个数字下变频变换器和每个模数变换器由经由所述扫描控制单元时钟接口接收的参考时钟信号进行时钟控制。

在上述方面的一个或多个示例中，所述数字下变频变换器是基于FPGA的数字下变频变换器。

在上述方面的一个或多个示例中，所述射频接收装置还可以包括：时钟分配器，用于对从扫描控制单元接收的参考时钟信号进行同步锁相处理，并将经过同步锁相处理后的时钟信号分配给所述并行处理器、每个数字下变频变换器和每个模数变换器。

在上述方面的一个或多个示例中，每个所述信号调整子单元包括：低噪声放大器，用于对所接收的射频信号进行低噪声放大；带通滤波器，用于对经过低噪声放大后的射频信号进行带通滤波；以及增益控制器，用于对经过带通滤波后的射频信号进行增益调整，使得经过增益调整后的射频信号的最大幅度与模数变换器的满偏数值对应。

在上述方面的一个或多个示例中，所述扫描序列信息包括扫描序列事件、时序以及成像参数。

在上述方面的一个或多个示例中，所述扫描序列事件包括射频发送事件、梯度波形事件和/或射频接收事件，所述成像参数包括空间解剖参数和/或序列图像对比参数。

在上述方面的一个或多个示例中，基于所述第一和第二数字链路的数据通信采用基于时间片同步采样与恢复的数据传输方法。

在上述方面的一个或多个示例中，所述基于时间片采样与恢复的数据传输方法包括：在进行数据发送时，将多个串行消息链与多个状态线和控制线并列在一起，形成由多个串行数据链构成的动态数据块，其中每个串行消息链，状态线和控制线是串行数据链中的独立数据通道；对于动态数据块中的每个独立数据通道，以至少大于最大数据变化率两倍的采样速率进行同步采样；将同一时间片内采样的各个通道采样数据依序排序，形成串行数据片；以及按照时间片采样顺序，将连续获得的串行数据片组成串行数据流，并经由第一或第二数字链路将所组成的串行数据流从发送端传输到接收端；以及在进行数据接收时，将所接收的串行数据流依照发送端数据通道的次序分别置于对应的重构数据链中；一旦数据片的数据被完全接收，则将后续接收到的数据依次链接到对应数据通道的数据链的尾端，重复上述操作，使得从各个数据片中按位提取的数据通道数据在对应数据链中依次链接，从而恢复出原始动态数据块。

在上述方面的一个或多个示例中，所述第一和第二数字链路的链路接口是SFP迷你型千兆位接口转换器。

根据本发明的另一方面，提供了一种磁共振光纤谱仪，包括：如上所述的射频接收装置；以及扫描控制单元，用于生成所述射频接收装置的参考时钟信号，以及对从所述射频接收装置接收的来自控制台的扫描序列信息进行编译以至少生成所述射频接收装置的射频接收控制指令。

根据本发明的射频接收装置，通过对射频接收信号采用无中频变换的直接高速A/D欠采样，并在信号处理单元中对数字射频信号进行下变频处理，再经数字光纤链路向控制台传输，从而提高数字光纤链路带宽利用率和接收通道信噪比。

此外，在根据本发明的射频接收装置中，采用多级锁相环（PLL）技术对来自扫描控制单元的参考时钟进行同步锁相，从而使得射频接收装置获得来自扫描控制单元的、与系统参考时钟同步的、具有飞秒级相位抖动特性的本地时钟，由此为射频接收装置的高速模数A/D转换器提供具有高稳定性的时钟源，保证高速A/D采样条件下磁共振射频接收通道具有与理论值近乎一致的信噪比SNR。

此外，在根据本发明的磁共振光纤谱仪中，射频接收单元与扫描控制单元及其与控制台之间采用基于时间片同步采样与恢复的数据通信方法，从而保证数据传输的实时性。

为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。

附图说明

根据下述参照附图进行的详细描述，本发明的上述和其他目的、特征和优点将变得更加显而易见。在附图中：

图1示出了根据本发明的磁共振光纤谱仪的方框示意图；

图2示出了根据本发明的磁共振光纤谱仪中的射频接收装置的方框示意图；

图3示出图2中的信号调整子单元的结构的一个示例的方框示图；

图4示出了根据本发明的磁共振光纤谱仪的一个示例及其与控制台之间的连接关系；

图5示出了根据本发明的磁共振光纤谱仪中的基于时间片同步采样与恢复的数据传输过程中的发送过程的流程图；

图6示出了根据本发明的磁共振光纤谱仪中的基于时间片同步采样与恢复的数据传输过程中的接收过程的流程图；和

图7示出了根据本发明的磁共振光纤谱仪中的基于时间片同步采样与恢复的数据传输过程的示意图。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

下面描述本公开的各个方面。应该明白的是，本文的教导可以以多种多样形式具体体现，并且在本文中公开的任何具体结构、功能或两者仅仅是代表性的。基于本文的教导，本领域技术人员应该明白的是，本文所公开的一个方面可以独立于任何其它方面实现，并且这些方面中的两个或多个方面可以按照各种方式组合。例如，可以使用本文所阐述的任何数目的方面，实现装置或实践方法。另外，可以使用其它结构、功能、或除了本文所阐述的一个或多个方面之外或不是本文所阐述的一个或多个方面的结构和功能，实现这种装置或实践这种方法。此外，本文所描述的任何方面可以包括权利要求的至少一个元素。

图1示出了根据本发明的磁共振光纤谱仪1的方框示意图。如图1所示，磁共振光纤谱仪1包括射频接收装置10和扫描控制单元20。所述光纤谱仪在控制台计算机的操纵下，在扫描控制单元20上，根据扫描序列事件时序和磁共振成像参数，执行射频脉冲和梯度波形的产生，以及在射频接收装置10上执行射频信号的采集与处理功能。然后，控制台计算机根据从光纤谱仪获得的成像数据重建出可供医疗诊断的医学图像。

图2示出了根据本发明的磁共振光纤谱仪中的射频接收装置10的方框示意图。如图2所示，射频接收装置10包括信号调整单元110、至少两个模数变换器（ADC）120、信号处理单元130、控制台数据接口140、扫描控制单元数据接口150以及扫描控制单元时钟接口160。

信号调整单元110包括至少两个信号调整子单元（图1中示出了n个信号调整子单元110-1,110-2，……,110-n-1,110-n），每个信号调整子单元用于对所接收的射频信号（即，原始成像数据）进行信号调整。比如，对RF输入1，RF输入2，.....，RF输入n-1和RF输入n进行信号调整。所述信号调整子单元负责对磁共振产生的多通道射频信号进行低噪声放大、通道滤波和自动增益调整，并完成射频信号的欠采样和数字化操作。在任何被测模体和序列条件下，通过增益调整，使得所接收的射频信号的最大幅度与模数转换器的满偏数值相对应，从而保证接收通道具有最大范围的动态响应。在该信号调整子单元中，不存在传统的中频IF调制环节。

图3示出图2中的信号调整子单元的结构的一个示例的方框示图。如图3所示，信号调整子单元110包括低噪声放大器111、带通滤波器113和增益控制115。

低噪声放大器111用于对所接收的射频信号进行低噪声放大。带通滤波器113用于对经过低噪声放大后的射频信号进行带通滤波；以及增益控制器115用于对经过带通滤波后的射频信号进行增益调整，使得经过增益调整后的射频信号的最大幅度与模数变换器的满偏数值对应。

图2中示出了n个模数变换器120-1,120-2，……，120-n-1和120-n，每个模数变换器的输入端与一个信号调整子单元的输出相连，用于对信号调整子单元输出的射频信号进行模数变换，从而得到数字射频信号。每个模数变换器的输出端与信号处理单元中的数字下变频变换器的输入端相连。

信号处理单元130包括至少两个数字下变频变换器（图2中示出了n个数字下变频变换器131-1，……，131-n）和并行处理控制器133。每个数字下变频变换器的输入端与一个模数变换器的输出端相连，输出端与并行处理器的一个输入端相连。数字下变频转换器（DDC）负责根据磁共振信号采集带宽等参数，对欠采样模数转换后的多通道射频信号进行数字信号处理。在本发明的一个示例中，所述DDC是基于FPGA的DDC。

并行处理控制器133用于对至少两个数字下变频变换器输出的信号进行并行处理，并且将所得到的各个通道实部和虚部的、预期带宽的、串行格式化的用于磁共振成像的原始数据，通过控制台数据光纤接口140，经由第一数字光纤链路上传至控制台。所述控制台数据光纤接口140与所述并行处理器的输出端相连并且经由第一数字光纤链路与控制台进行全双工通信，用于从控制台接收扫描序列信息，以及将对磁共振信号进行接收及处理后的磁共振原始成像数据（即，并行处理控制器的输出信号）和从扫描控制单元接收到的扫描控制单元状态信息传递给控制台。所述扫描序列信息包括扫描序列事件、时序以及成像参数等。此外，所述扫描序列事件包括射频发送事件、梯度波形事件和射频接收事件，所述成像参数包括比如扫描方位和矩阵等空间解剖参数，以及比如回波时间和重复时间等的序列图像对比参数。所述射频接收事件信息是由扫描控制单元扫描时序控制模块解析出的采集带宽、采集点数、采集间隔、采集模式和采集起始时间等相关信息，扫描控制单元状态信息包括扫描控制单元所获得的梯度线圈和射频线圈工作状态信息，以及扫描控制单元本身的工作状态等信息。

另一方面，并行处理控制器133通过扫描控制单元数据光纤接口150，经由第二数字光纤链路，将从经由第一数字光纤链路从控制台接收的扫描序列信息传递给扫描控制单元。具体地，例如，并行处理控制器133分拣控制台经第一数字光纤链路下传来的所有扫描序列事件、时序、以及成像参数等信息，然后，经由第二数字光纤链路传递给扫描控制单元。所述扫描控制单元数据光纤接口150与所述并行处理器的输出端相连并且经由第二数字光纤链路与扫描控制单元进行全双工通信，用于将从控制台接收的扫描序列信息传递给扫描控制单元以及从所述扫描控制单元接收射频接收控制指令。

在本发明的一个或多个示例中，所述第一和第二数字光纤链路的链路接口是SFP迷你型千兆位接口转换器。换言之，在本发明的一个示例中，控制台数据光纤接口140和扫描控制单元数据光纤接口150采用SFP迷你型千兆位接口转换器。

此外，射频接收装置和控制台或扫描控制单元之间通过数据光纤接口140或150经由第一或第二数字光纤链路进行的数据通信可以采用基于时间片同步采样与恢复的数据传输方法。该数据传输方法将在下面参照图5到图7进行详细说明。

此外，所述射频接收装置10还包括扫描控制单元时钟接口160，用于经由参考时钟光纤链路，从扫描控制单元接收参考时钟信号。所述并行处理器、每个数字下变频变换器和每个模数变换器由经由所述扫描控制单元时钟接口160接收的参考时钟信号进行时钟控制。

此外，在本发明的另一示例中，所述射频接收装置10还可以包括时钟分配器135，用于对从扫描控制单元接收的参考时钟信号进行同步锁相处理，并将经过同步锁相处理后的时钟信号分配给所述并行处理器、每个数字下变频变换器和每个模数变换器。例如，时钟分配器135通过参考时钟光纤链路接收来自扫描控制单元中的序列时序控制模块所产生的参考时钟，采用多级锁相环（PLL）连锁方法，获得与系统参考时钟同步的、具有飞秒级相位抖动特性的本地时钟，由此完成射频接收装置的时钟再生，以驱动射频接收装置中的模数变换器、数字下变频变换器和并行处理控制器的协同工作。

所述多级锁相环（PLL）连锁方法，是指在射频接收单元中，首先应用第一个锁相环PLL实现本地时钟源与从参考时钟光纤链路中接收到的系统参考时钟同步。然后，利用第二个锁相环对同步后的时钟进行相位锁定，得到相位抖动为飞秒数量级的高稳定度的、用做驱动高速模数A/D转换器的时钟源，由此对属于窄带射频范畴的核磁共振信号进行无中频变换的直接高速A/D的欠采样操作，从而保证高速模数A/D转换器的实际信噪比与理论值近乎一致。在本发明的一个示例中，采用ADI公司的AD9523芯片，实现了40MHz的系统参考时钟与本地40MHz时钟的多级锁相环PLL相位同步，得到频率为80MHz、相位抖动为400fs的高稳定的时钟源，为14比特模数A/D转换器ADS6445对63.86MHz的MRI信号进行直接数字采样提供采样时钟，获得了80dB与14比特模数A/D转换器理论值相近的实际信噪比。

此外，虽然在图2中示出射频接收装置10包括时钟分配器，在本发明的另一示例中，也可以不包括时钟分配器，而是直接将扫描控制单元时钟接口接收的时钟信号直接传递给并行处理控制器、每个模数变换器和每个数字下变频变换器。另外，虽然在图2中时钟分配器被示出为包括在信号处理单元130中，但是在本发明的另一示例中，时钟分配器135也可以位于信号处理单元130之外。

图1中示出的扫描控制单元20通常包括序列时序控制模块、射频脉冲产生模块和梯度波形产生模块。序列时序控制模块用于对通过第二数字光纤链路转送来的、发自控制台的所有扫描序列事件、时序、以及成像参数等的扫描序列信息进行编译，产生射频脉冲产生指令、梯度波形产生指令和射频接收控制指令。射频脉冲产生模块用于根据序列时序控制模块所产生的射频脉冲产生指令，输出期望相位、幅度、频率和波形形状的射频脉冲波形。梯度波形产生模块用于根据序列时序控制模块所产生的梯度波形产生指令，输出期望的三维梯度波形和直流偏移电压数值。

扫描控制单元中的序列时序控制模块还可以生成参考时钟，并且通过扫描控制单元时钟接口（例如，光纤接口），经由参考时钟链路（例如，光纤链路）为射频接收单元提供低延时低抖动的参考时钟。所述参考时钟链路是由单条光纤介质构成的单工光纤介质传输通道，该传输通道的扫描控制单元一端作为发送方，射频接收装置一端作为接收方。在本发明的一个示例中，参考时钟链路的发送方和接收方采用SFP迷你型千兆位接口转换器裸机无协议直接互联方法，实现扫描控制单元向射频接收单元传输低于90ps相位抖动的系统参考时钟，保证光纤谱仪各个子系统在同一时钟源驱动下协同工作。

图4示出了根据本发明的磁共振光纤谱仪的一个示例及其与控制台之间的连接关系。

如图4所示，在射频接收装置10端，在操作时，一方面，射频接收装置10通过控制台数据光纤接口140，接收经由第一数字光纤链路从控制台计算机发送来的扫描序列事件、时序、以及成像参数等扫描序列信息，并且通过扫描控制单元数据光纤接口150，经由第二数字光纤链路向扫描控制单元转发上述所有信息。此外，在扫描控制单元完成对上述信息的处理后，射频接收装置10通过扫描控制单元数据接口，经由第二数字光纤链路接收从扫描控制单元发送来的有关射频接收事件信息和扫描控制单元状态信息，其中，射频接收事件信息是由扫描控制单元扫描时序控制模块解析出的采集带宽、采集点数、采集间隔、采集模式和采集起始时间等相关信息，扫描控制单元状态信息包括扫描控制单元所获得的梯度线圈和射频线圈工作状态信息，以及扫描控制单元本身的工作状态等信息。

然后，射频接收装置10根据射频接收控制指令，对经过信号调整（低噪声放大、带通滤波和增益控制）和数字下变频变换处理后RF输入信号进行并行处理。在进行上述处理后，射频接收装置10通过控制台数据光纤接口140，经由第一数字光纤链路上传射频接收装置10对磁共振信号进行如上接收及处理后得到的磁共振成像数据和所接收到的扫描控制单元状态信息。

在扫描控制单元20端，一方面，通过扫描控制单元20上的扫描控制单元数据接口（通常采用光纤接口），接收经由第二数字链路（例如，光纤链路）转送来的、发自控制台的所有扫描序列事件、时序、以及成像参数等扫描序列信息。在接收到上述扫描序列信息后，序列时序控制模块对上述信息进行编译得到射频脉冲产生指令、梯度波形产生指令和射频接收控制指令。然后，序列时序控制模块将所得到的有关产生射频脉冲的指令发送给扫描控制单元中的射频脉冲产生模块。该射频脉冲产生模块输出期望相位、幅度、频率和波形形状的射频脉冲波形。此外，序列时序控制模块还将所得到的有关产生梯度波形的指令发送给扫描控制单元中的梯度波形产生模块。该梯度波形产生模块输出期望的三维梯度波形和直流偏移电压数值。

另一方面，通过扫描控制单元20的扫描控制单元数据接口（例如，光纤接口），经由第二数字链路（例如，光纤链路）向射频接收装置10发送序列时序控制模块所生成的射频接收控制指令。此外，扫描控制单元20中的序列时序控制模块还生成参考时钟，并且通过扫描控制单元时钟接口（例如，光纤接口），经由参考时钟链路（例如，光纤链路）为射频接收单元提供低延时低抖动的参考时钟。

图5示出了根据本发明的磁共振光纤谱仪中的基于时间片同步采样与恢复的数据传输过程中的发送过程的流程图。

如图5所示，在进行数据发送时，首先，在步骤S510，将多个串行消息链与多个状态线和控制线并列在一起，形成由多个串行数据链构成的动态数据块，其中每个串行消息链，状态线和控制线是串行数据链中的独立数据通道。

接着，在步骤S520，对于动态数据块中的每个独立数据通道，以比最大数据变化率至少大两倍的采样速率进行同步采样。然后，在步骤S530，将同一时间片内采样的各个通道采样数据依序排序，形成串行数据片。

在形成串行数据片后，在步骤S540，按照时间片采样顺序，将连续获得的串行数据片组成串行数据流。然后，在步骤S550，经由第一或第二数字链路将所组成的串行数据流从发送端传输到接收端。

图6示出了根据本发明的磁共振光纤谱仪中的基于时间片同步采样与恢复的数据传输过程中的接收过程的流程图。

在进行数据接收时，在步骤S610，将所接收的串行数据流依照发送端数据通道的次序分别置于对应的重构数据链中。然后，在步骤S620，判断数据片的数据是否被完全接收。如果没有被完全接收，则返回到步骤S610，继续接收串行数据流并放置在重构数据链中。如果数据片的数据被完全接收，则在步骤S630，将后续接收到的数据依次链接到对应数据通道的数据链的尾端。然后，在步骤S640，判断是否完全恢复原始动态数据块。如果没有，则返回到步骤S610，重复上述操作，直到使得从各个数据片中按位提取的数据通道数据在对应数据链中依次链接，从而恢复出原始动态数据块。如果完全恢复，则流程结束。

图7示出了根据本发明的磁共振光纤谱仪中的基于时间片同步采样与恢复的数据传输过程的示意图。在图7中，位于数字光纤链路左侧的数据传输过程是数据发送过程，以及位于数据光纤链路右侧的数据传输过程是数据接收过程。

如上参照图1到图7描述了根据本发明的磁共振光纤谱仪的射频接收装置以及具有上述射频接收装置的磁共振光纤谱仪的结构及其操作流程。

根据本发明的射频接收装置，在对射频接收单元中的经过满足设计要求的、无中频采样环节的信号调整模块处理后的射频输出信号进行直接高速A/D操作之后，在数字域中直接对采样信号进行包括正交相干检测在内的基于FPGA的一次数字下变频转换（DDC）信号处理，一方面，降低了多通道基带信号的带宽，提高了数字光纤链路1的带宽利用率（在本实施例中，所使用的具有2.5G带宽普通光纤链路可以传输大于128个射频接收通道的磁共振信号），另一方面，又进一步提高了射频接收装置的信噪比。

此外，在根据本发明的射频接收装置中，采用多级锁相环（PLL）技术对来自扫描控制单元的参考时钟进行同步锁相，从而使得射频接收获得来自扫描控制单元的、与系统参考时钟同步的、具有飞秒级相位抖动特性的本地时钟，由此为射频接收装置的高速模数A/D转换器提供具有高稳定性的时钟源，保证高速A/D采样条件下磁共振射频接收通道具有与理论值近乎一致的信噪比SNR。

此外，在根据本发明的磁共振光纤谱仪中，射频接收单元与扫描控制单元及其与控制台之间采用基于时间片同步采样与恢复的数据通信方法，从而保证数据传输的实时性。

尽管前面公开的内容示出了本发明的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的发明实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明的元素可以以个体形式描述或要求，但是也可以设想多个，除非明确限制为单数。

虽然如上参照图描述了根据本发明的各个实施例进行了描述，但是本领域技术人员应当理解，对上述本发明所提出的各个实施例，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (10)

1.一种磁共振光纤谱仪的射频接收装置，包括：

信号调整单元，包括至少两个信号调整子单元，每个信号调整子单元用于对所接收的射频信号进行信号调整；

至少两个模数变换器，每个模数变换器的输入端与一个信号调整子单元的输出相连；

信号处理单元，包括至少两个数字下变频变换器以及并行处理控制器，每个数字下变频变换器的输入端与一个模数变换器的输出端相连，输出端与并行处理控制器的一个输入端相连，所述并行处理控制器用于对所述的至少两个数字下变频变换器输出的信号进行并行处理以及将从控制台接收的扫描序列信息传递给所述磁共振光纤谱仪中的扫描控制单元；

控制台数据光纤接口，与所述并行处理控制器的输出端相连并且经由第一数字光纤链路与控制台进行全双工通信，用于将信号处理单元输出的射频信号传递给控制台，以及从控制台接收所述扫描序列信息；

扫描控制单元数据光纤接口，与所述并行处理控制器的输出端相连并且经由第二数字光纤链路与扫描控制单元进行全双工通信，用于将从控制台接收的扫描序列信息传递给扫描控制单元以及从所述扫描控制单元接收射频接收控制指令；以及

扫描控制单元时钟接口，用于经由参考时钟光纤链路，从扫描控制单元接收参考时钟信号，

其中，所述并行处理控制器、每个数字下变频变换器和每个模数变换器由经由所述扫描控制单元时钟接口接收的参考时钟信号进行时钟控制。

2.如权利要求1所述的射频接收装置，其中，所述数字下变频变换器是基于FPGA的数字下变频变换器。

3.如权利要求1所述的射频接收装置，还包括：

时钟分配器，用于对从扫描控制单元接收的参考时钟信号进行同步锁相处理，并将经过同步锁相处理后的时钟信号分配给所述并行处理控制器、每个数字下变频变换器和每个模数变换器。

4.如权利要求1所述的射频接收装置，其中，每个所述信号调整子单元包括：

低噪声放大器，用于对所接收的射频信号进行低噪声放大；

带通滤波器，用于对经过低噪声放大后的射频信号进行带通滤波；以及

增益控制器，用于对经过带通滤波后的射频信号进行增益调整，使得经过增益调整后的射频信号的最大幅度与模数变换器的满偏数值对应。

5.如权利要求1所述的射频接收装置，其中，所述扫描序列信息包括扫描序列事件、时序以及成像参数。

6.如权利要求5所述的射频接收装置，其中，所述扫描序列事件包括射频发送事件、梯度波形事件和/或射频接收事件，所述成像参数包括空间解剖参数和/或序列图像对比参数。

7.如权利要求1所述的射频接收装置，其中，基于所述第一和第二数字光纤链路的数据通信采用基于时间片同步采样与恢复的数据传输方法。

8.如权利要求7所述的射频接收装置，其中，所述基于时间片同步采样与恢复的数据传输方法包括：

在进行数据发送时，

将多个串行消息链与多个状态线和控制线并列在一起，形成由多个串行数据链构成的动态数据块，其中每个串行消息链，状态线和控制线是串行数据链中的独立数据通道；

对于动态数据块中的每个独立数据通道，以至少大于最大数据变化率两倍的采样速率进行同步采样；

将同一时间片内采样的各个通道采样数据依序排序，形成串行数据片；以及

按照时间片采样顺序，将连续获得的串行数据片组成串行数据流，并经由第一或第二数字光纤链路将所组成的串行数据流从发送端传输到接收端；以及

在进行数据接收时，执行如下操作(1)、(2)和(3)，

操作(1)：将所接收的串行数据流依照发送端数据通道的次序分别置于对应的重构数据链中；

操作(2)：一旦数据片的数据被完全接收，则将后续接收到的数据依次链接到对应数据通道的数据链的尾端，

操作(3)：重复上述操作(1)和操作(2)，使得从各个数据片中按位提取的数据通道数据在对应数据链中依次链接，从而恢复出原始动态数据块。

9.如权利要求1所述的射频接收装置，其中，所述第一和第二数字光纤链路的链路接口是SFP迷你型千兆位接口转换器。

10.一种磁共振光纤谱仪，包括：

如权利要求1到9中任何一个所述的射频接收装置；以及

所述扫描控制单元，用于生成所述射频接收装置的参考时钟信号，以及对从所述射频接收装置接收的来自控制台的扫描序列信息进行编译以生成所述射频接收装置的射频接收控制指令。