CN103217586B - 一种基于核磁共振波谱仪的矢量网络分析装置 - Google Patents

一种基于核磁共振波谱仪的矢量网络分析装置 Download PDF

Info

Publication number
CN103217586B
CN103217586B CN201310092876.9A CN201310092876A CN103217586B CN 103217586 B CN103217586 B CN 103217586B CN 201310092876 A CN201310092876 A CN 201310092876A CN 103217586 B CN103217586 B CN 103217586B
Authority
CN
China
Prior art keywords
port
magnetic resonance
tested
network
nuclear magnetic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201310092876.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103217586A (zh
Inventor
李晓南
刘国强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Electrical Engineering of CAS
Original Assignee
Institute of Electrical Engineering of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Electrical Engineering of CAS filed Critical Institute of Electrical Engineering of CAS
Priority to CN201310092876.9A priority Critical patent/CN103217586B/zh
Publication of CN103217586A publication Critical patent/CN103217586A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103217586B publication Critical patent/CN103217586B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

一种基于核磁共振波谱仪的矢量网络分析装置，将被测二端口网络通过一个180度相移电桥与常规的核磁共振波谱仪相连。对被测二端口网络的反射参数测量时，所述180度相移电桥的0度、180度、隔离以及合并等四个端口分别与被测二端口网络的输入端口、50欧姆负载、核磁共振波谱仪的射频脉冲发射器端口以及磁共振信号器接收端口相连；对被测二端口网络的传输参数进行测量时，将核磁共振波谱仪的射频脉冲发射器端口与被测二端口网络的输入端口相连，将核磁共振波谱仪的磁共振信号接收器端口与被测网络的输出端口相连。

Description

一种基于核磁共振波谱仪的矢量网络分析装置
技术领域
本发明涉及一种用于测量高频电路特性的矢量网络分析装置，尤其涉及一种基于核磁共振波谱仪的矢量网络分析装置。
背景技术
目前，常规的电参数网络分析仪一般是基于四端口微波反射计而设计的，主要包含激励信号源、功分器和定向耦合器、接收机以及处理显示单元，可以对一个结构未知的二端口网络进行反射参数和传输参数的测量。在核磁共振检测中，经常需要对更换样品后的探头进行阻抗匹配和频率调谐，目前，通常采用常规的矢量网络分析仪进行这些参数控制，但由于强磁场磁体的存在，通常不便于将常规网络分析仪靠近磁体中的探头进行操作，在一些核磁共振分析仪器系统的前期研制阶段，如果能基于波谱仪自身的射频收发电路完成检测探头的参数设定，将方便和简化部分工作流程。
发明内容
本发明的目的是克服现有常规网络分析仪靠近磁体中的探头操作不便的缺点，提出一种网络特性的矢量分析装置。本发明可以代替常规的网络分析仪，用于对一般二端口网络反射参数和传输参数的测量。
本发明可以在没有专业矢量网络分析仪的情况下，基于常规核磁共振波谱仪的脉冲收发装置实现对二端口网络进行反射参数和传输参数的测量，包括对核磁共振探头进行调谐和匹配。本发明充分利用核磁共振波谱仪自身的软件和硬件来实现矢量网络分析，简化了波谱分析和结构成像的准备工作。另外，本发明还可以替代常规的网络分析仪，用于无线通信天线、物联网电子标签等应用领域中的无源二端口网络参数的常规测量。
本发明所采取的技术方案是：
核磁共振波谱仪主要由射频脉冲发射器和磁共振信号接收器组成。所述的射频脉冲发射器既可以产生指定脉宽的单一频率正弦波脉冲信号，又可以产生频率随时间线性增加的正脉冲信号；所述的磁共振信号接收器用于接收被测样品在核磁共振波谱仪探头的检测线圈中产生的核磁共振振荡衰减信号，并对其依次进行放大和正交相敏检波。本发明基于核磁共振信号检测方法，通过一个180度相移电桥将被测二端口网络与常规的核磁共振波谱仪相连，实现对被测二端口网络反射参数和传输参数的测量。对被测二端口网络反射参数测量时，所述180度相移电桥的0度相位端口、180度相位端口、隔离端口以及合并端口分别与被测二端口网络的输入端口、50欧姆负载、核磁共振波谱仪的射频脉冲发射器端口以及磁共振信号接收器端口相连；对被测二端口网络的传输参数进行测量时，将核磁共振波谱仪的射频脉冲发射器端口与被测二端口网络的输入端口相连，将核磁共振波谱仪的磁共振信号接收器端口与被测网络的输出端口相连。测量被测二端口网络的反射参数或传输参数时，都需要由核磁共振波谱仪发射一个正弦波信号频率随时间线性增加或减小的脉冲信号，所述的磁共振信号接收器接收来自被测二端口网络的响应信号，并对被测二端口网络的响应信号进行相应的正交相敏检波。
对所述的被测二端口网络反射参数测量时，所述180度相移电桥的0度相位端口与被测二端口网络的输入端口相连；所述180度相移电桥的180度相位端口与被测二端口网络的50欧姆负载端口相连；所述180度相移电桥的隔离端口与核磁共振波谱仪射频脉冲发射器端口相连；所述180度相移电桥的合并端口与磁共振信号接收器端口相连。
本发明所基于的原理是，核磁共振波谱仪产生的线性扫频射频脉冲信号经电桥的隔离端口，通过容性耦合以1：1的功率分配关系分别传输至被测网络和50欧姆负载。由于反射作用的存在，为了测量被测网络的反射系数，令在电桥中当信号从180度端口传输到合并端口时发生180度相移，而由0度端口至合并端口相移为0度，并将电桥的合并端口与核磁共振波谱仪的磁共振信号接收器端口相连，从而实现对被测网络反射参数的测量。
利用本发明还可以测量被测网络的传输参数，将核磁共振波谱仪的射频脉冲发射器端口直接与被测网络的输入端口相连，而将被测网络的输出端口与核磁共振波谱仪的磁共振信号接收器端口相连，通过分析检测信号的幅度与相位随频率的变化关系，就得到了被测网络传输特性，即对传输参数的测量。在反射参数和传输参数的测量过程中，需令所述核磁共振波谱仪的信号采集持续时间段与扫频输出的射频脉冲持续时间段同步。
本发明的有益效果是，可以通过利用常规核磁共振波谱仪的带有线性扫频功能的射频脉冲发射器和磁共振信号接收器，结合必要的180度相移电桥，对一个二端口网络进行反射参数和传输参数的测量。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。
图1本发明180度相移电桥的内部电路结构示意图；
图2本发明测量二端口网络反射参数的电路连接方式示意图；
图3本发明测量二端口网络传输参数的电路连接方式示意图；
图4本发明采用从小到大线性扫频方式测量二端口网络反射参数或传输参数时所对应的收发脉冲序列图；
图5本发明采用从大到小线性扫频方式测量二端口网络反射参数或传输参数时所对应的收发脉冲序列图
图中：1射频脉冲发射器，2磁共振信号接收器，3电桥，450欧姆负载，5待测器件。
具体实施方式
本发明基于核磁共振信号检测方法，通过一个180度相移电桥将被测二端口网络与一台常规的核磁共振波谱仪相连，完成对被测二端口网络反射参数的测量。所述电桥的0度相位端口、180度相位端口、隔离端口以及合并端口分别与被测二端口网络、50欧姆负载、核磁共振波谱仪的射频脉冲发射器端口以及磁共振信号接收器端口相连。利用本发明对一个二端口网络进行传输参数测量时，直接将二端口网络的输入端口与核磁共振波谱仪的射频脉冲发射器端口相连，并将二端口网络的输出端口与核磁共振波谱仪的磁共振信号接收器端口相连。
图1所示为本发明所述180度相移电桥的内部结构。所述的180度相移电桥包含一个变压器和四个外部连接端口：隔离端口、0度相位端口、180度相位端口和合并端口。其中隔离端口通过容性耦合与电桥内部变压器原边的中央电感中心抽头相连接，0度相位端口和180度相位端口分别与变压器原边两个边路电感的中心抽头相连，合并端口与变压器的副边电感相连。利用本发明进行二端口网络反射参数的测量时，将所述隔离端口与常规核磁共振波谱仪的射频脉冲发生器端口相连，0度相位端口与被测二端口网络的输入端口相连，180度相位端口与50欧姆负载相连，合并端口与核磁共振波谱仪的磁共振信号接收器端口相连。所述180度相移电桥采用由R&K公司生产的，型号为R&K-PH020-0S的180度电桥。
如图2所示的一个对二端口网络反射参数进行测量的实施例中，通过一个所述180度相移电桥将常规核磁共振波谱仪与被测二端口网络相连。该二端口网络可以是由电感器和电容器组成的谐振电路，也可以是可发生自共振的天线线圈。进行网络反射参数的测量时，由核磁共振波谱仪的射频脉冲发射器发射一个指定频率范围的线性扫频脉冲信号，同时所述的核磁共振波谱仪磁共振信号接收器采集来自被测二端口网络的脉冲响应信号，并对所接收的被测二端口网络的响应脉冲信号进行正交相敏检波后，便可以得到被测网络反射参数的幅频响应与相频响应。另外，基于检波后得到的实部和虚部信号经过变换还可以得到相应的同相分量和正交分量。
在图3所示的一个实施例中，采用常规核磁共振波谱仪与被测二端口网络相连接，以测量所述二端口网络传输参数。被测的二端口网络的输入端口与核磁共振波谱仪的射频脉冲发射器端口相连，二端口网络的输出端口与核磁共振波谱仪的磁共振信号接收器端口相连，便可进行对所述二端口网络传输参数的测量。
在图4所示的由低到高扫频实施测量的一个实施例中，所述核磁共振波谱仪的射频脉冲发射器发射了一个正弦波信号频率从低到高的扫频脉冲信号，并且在同一持续时间内，所述核磁共振波谱仪的磁共振信号接收器采集来自待测网络的脉冲响应信号，从而完成被测网络反射参数或传输参数的测量。
在图5所示的由高到低扫描实施测量另一个实施例中，所述核磁共振波谱仪的射频脉冲发射器发射了一个频率从高到低的扫频脉冲信号，并且在同一持续时间内，所述核磁共振波谱仪的磁共振信号接收器采集来自待测网络的脉冲响应信号，从而完成被测网络反射参数或传输参数的测量。

Claims (1)

1.一种基于核磁共振波谱仪的矢量网络分析装置，其特征在于，所述的矢量网络分析装置通过一个180度相移电桥将被测二端口网络与常规的核磁共振波谱仪相连，实现对被测二端口网络反射参数的测量，所述的矢量网络分析装置直接与被测二端口网络相连，实现对被测二端口网络传输参数的测量；对被测二端口网络反射参数测量时，所述180度相移电桥的0度、180度、隔离以及合并等四个端口分别与被测二端口网络的输入端口、50欧姆负载、核磁共振波谱仪射频脉冲发射器端口以及磁共振信号接收器端口相连；对被测二端口网络的传输参数进行测量时，将核磁共振波谱仪的射频脉冲发射器端口与被测二端口网络的输入端口相连，将核磁共振波谱仪的磁共振信号接收器端口与被测二端口网络的输出端口相连；核磁共振波谱仪射频脉冲发射器发射一个正弦波频率随时间线性增加或减小的脉冲信号，所述的磁共振信号接收器接收来自被测二端口网络的响应信号，并对所述的响应信号进行相应的正交相敏检波。
CN201310092876.9A 2013-03-21 2013-03-21 一种基于核磁共振波谱仪的矢量网络分析装置 Active CN103217586B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310092876.9A CN103217586B (zh) 2013-03-21 2013-03-21 一种基于核磁共振波谱仪的矢量网络分析装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310092876.9A CN103217586B (zh) 2013-03-21 2013-03-21 一种基于核磁共振波谱仪的矢量网络分析装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103217586A CN103217586A (zh) 2013-07-24
CN103217586B true CN103217586B (zh) 2015-04-08

Family

ID=48815548

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310092876.9A Active CN103217586B (zh) 2013-03-21 2013-03-21 一种基于核磁共振波谱仪的矢量网络分析装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103217586B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106405463B (zh) * 2016-09-05 2019-01-22 中国计量科学研究院 微波功率计中校准信号源反射系数测量方法
CN106788693B (zh) * 2016-11-30 2019-02-26 武汉光迅科技股份有限公司 一种基于反射特性的光通信高频电路板传输特性测试方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5748000A (en) * 1996-08-01 1998-05-05 Hewlett-Packard Company Error correction method for transmission measurements in vector network analyzers
CN1256427A (zh) * 1998-12-04 2000-06-14 施卢默格控股有限公司 对在核磁共振区域附近的自旋的预处理
CN1410777A (zh) * 2001-09-07 2003-04-16 株式会社村田制作所 网络分析器以及基于它的测定方法和零部件选择装置
DE10235221A1 (de) * 2002-08-01 2004-02-19 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Kalibrieren von Netzwerkanalysatoren
CN1491346A (zh) * 2001-01-19 2004-04-21 Vega格里沙贝两合公司 使用单一的天线装置发送和接收频率小于3GHz电磁波的方法和设备
CN101398471A (zh) * 2007-09-26 2009-04-01 西门子公司 高频发射系统、磁共振设备以及用于控制磁共振设备的方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006061144A1 (de) * 2006-07-05 2008-01-10 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Verfahren zur direkten Messung der Mixed-Mode-Streumatrix mit einem vektoriellen Netzwerkanalysator

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5748000A (en) * 1996-08-01 1998-05-05 Hewlett-Packard Company Error correction method for transmission measurements in vector network analyzers
CN1256427A (zh) * 1998-12-04 2000-06-14 施卢默格控股有限公司 对在核磁共振区域附近的自旋的预处理
CN1491346A (zh) * 2001-01-19 2004-04-21 Vega格里沙贝两合公司 使用单一的天线装置发送和接收频率小于3GHz电磁波的方法和设备
CN1410777A (zh) * 2001-09-07 2003-04-16 株式会社村田制作所 网络分析器以及基于它的测定方法和零部件选择装置
DE10235221A1 (de) * 2002-08-01 2004-02-19 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Kalibrieren von Netzwerkanalysatoren
CN101398471A (zh) * 2007-09-26 2009-04-01 西门子公司 高频发射系统、磁共振设备以及用于控制磁共振设备的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103217586A (zh) 2013-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101662078B (zh) 小屏蔽体电磁屏蔽效能测试装置、系统和方法
US20080094072A1 (en) Apparatus for extending the bandwidth of vector network analyzer receivers
US9201127B2 (en) Apparatus for automatically testing and tuning radio frequency coil
CN105738708B (zh) 一种短波天线调谐器插入损耗测量装置及方法
CN103138845B (zh) 超宽带sar接收机下变频接收通道幅相特性测试方法
CN105510766A (zh) 射频电缆故障定位检测装置及检测方法
WO2016033561A1 (en) Wireless impedance spectrometer
CN109245836A (zh) 一种多通道设备的测试装置及方法
CN105807132B (zh) 一种检测加速器射频谐振腔失谐频率的方法及装置
CN104914115B (zh) 土壤墒情测定仪及其测定方法
CN103595404A (zh) 一种混频器群时延测量电路及方法
WO2021037135A1 (zh) 驻波异常位置检测方法、设备及介质
CN109342515A (zh) 基于tdt与相位比较的混凝土拌合物含湿率测量装置及其测量方法
CN104237814A (zh) 基于注入式可调矩形谐振腔的自旋波共振线宽测试新方法
CN103217586B (zh) 一种基于核磁共振波谱仪的矢量网络分析装置
CN103076507B (zh) 射频模块、采样装置、天线测试系统及天线测试方法
CN109470922A (zh) 一种高阻抗射频测量装置及方法
CN117007868A (zh) 矢量网络分析装置及系统
CN103501204B (zh) 一种x波段输出功率遥测采集装置
CN104901753B (zh) 两路同源射频信号的幅度相位比值测试方法和装置
CN204705691U (zh) 一种多功能通讯信号测量的射频前端电路
US20240085348A1 (en) Measurement device and measurement method
CN201536156U (zh) 小屏蔽体电磁屏蔽效能测试装置及其中的射频天线和点频辐射源
CN102680781B (zh) 一种校准器件及超材料谐振频率测试平台
CN104535848A (zh) 测量阻抗变换器平衡度及其网络参数的结构及其确定方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant