CN107765201B - 一种具有保护电路的磁共振成像接收线圈 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有保护电路的磁共振成像接收线圈，包括依次连接的接收线圈、谐振回路、匹配电路、保护电路、前置放大器和输出端；其中，包括依次连接的接收线圈、谐振回路、匹配电路、保护电路、前置放大器和输出端；保护电路串联在前置放大器的输入端与谐振回路的输出端之间，或者串联在前置放大器的输入端与失谐信号输入端之间。在射频发射期间，使用PIN二极管将前放去耦电路中的电感和一个电容形成并联谐振，谐振点调整至电路的工作频率，此时并联谐振电路呈现高阻状态，相当于前置放大器的输入端与接收线圈谐振电路之间串联了一个大电阻，从而达到阻隔信号，保护前置放大器的目的。

Description

一种具有保护电路的磁共振成像接收线圈
技术领域
本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种具有保护电路的磁共振成像接收线圈。
背景技术
随着磁共振技术的发展，接收线圈的通道数越来越多，通道间的耦合问题一直是困扰线圈设计者的一个难点。前放去耦方法是通过降低前置放大器的输入阻抗来实现通道间的去耦。此后低输入阻抗前置放大器开始广泛应用于磁共振接收链路的设计之中。如何有效匹配和保护低输入阻抗前置放大器成为磁共振接收线圈设计过程中的关键问题。
现有技术对于非低输入阻抗前置放大器的保护只需要在前置放大器两端并联PIN二极管。在射频脉冲发射阶段通过一个直流信号使PIN二极管导通，进而前置放大器输入端短路，大功率信号无法进入前置放大器。由于本设计选用的前置放大器芯片输入阻抗仅有1.5Ohm，若在前置放大器两端并联PIN二极管，当PIN二极管导通时，前置放大器输入端短路，但是考虑到PIN二极管的直流阻抗大约有1Ohm左右，此时反而使得接收线圈的谐振回路与前置放大器的输入端之间形成了功率匹配。而此前置放大器在输入端功率匹配的情况下的增益可以达到40dB，处于非稳定工作状态。同时前级信号会最大功率进入前置放大器对其造成损坏。因此，对于低输入阻抗前置放大器来说，绝不能使用现有的方式进行保护。使用LC并联谐振回路形成高阻状态对磁共振接收线圈进行失谐和保护是常用的方法，但谐振回路的使用位置和串并联形式不尽相同。PIN二级管的使用位置和直流通路的设计会对保护电路的效果和接收线圈的性能有很大声影响。
本发明提出了一种具有保护电路磁共振成像接收线圈。在射频发射期间，使用PIN二极管将前放去耦电路中的电感和一个电容形成并联谐振，谐振点调整至电路的工作频率，此时并联谐振电路呈现高阻状态，相当于前置放大器的输入端与接收线圈谐振电路之间串联了一个大电阻，从而达到阻隔信号，保护前置放大器的目的。
发明内容
本发明提出了一种具有保护电路的磁共振成像接收线圈，包括依次连接的接收线圈、谐振回路、匹配电路、保护电路、前置放大器和输出端；所述保护电路串联在所述前置放大器的输入端与所述谐振回路的输出端之间，或者串联在所述前置放大器的输入端与失谐信号输入端之间。
本发明提出的所述具有保护电路的磁共振成像接收线圈中，所述保护电路为LC并联回路。
本发明的有益效果在于：在射频发射期间，使用PIN二极管将前放去耦电路中的电感和一个电容形成并联谐振，谐振点调整至电路的工作频率，此时并联谐振电路呈现高阻状态，相当于前置放大器的输入端与接收线圈谐振电路之间串联了一个大电阻，从而达到阻隔信号，保护前置放大器的目的。
附图说明
图1是本发明具有保护电路的磁共振成像接收线圈的结构示意图。
图2是保护电路的电路图。
图3是实施例中磁共振成像接收线圈的电路图。
图4是不包含保护电路的接收线圈的射频信号衰减曲线。
图5是包含保护电路的接收线圈的射频线号衰减曲线。
具体实施方式
结合以下具体实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。
图1显示的是本发明具有保护电路的磁共振成像接收线圈，该接收线圈包括依次连接的接收线圈、谐振回路、匹配电路、保护电路、前置放大器和输出端。保护电路串联在前置放大器的输入端与谐振回路的输出端之间，或者串联在前置放大器的输入端与失谐信号输入端之间。保护电路在前置放大器输入端和线圈谐振回路输出端之间，或前置放大器的输入端与失谐信号输入端之间形成高阻状态，达到阻隔信号，保护前置放大器的目的。
图2显示的是保护电路的电路图，具体为LC并联回路，电感L串联在前置放大器的输入端与谐振回路的输出端之间，或者串联在前置放大器的输入端与失谐信号输入端之间，电容C与电感L并联。电容C与电感L之间设有PIN二极管D，其起到单向导通的作用。保护电路中的PIN二极管位置不限于图2中所示位置，其他直流通路设计使得保护电路工作的方案也应在本发明保护范围之内。
如图3所示为实施例磁共振成像接收线圈的电路示意图。其中电容C3、电容C4、电容C5与线路走线电感形成谐振回路接收磁共振信号。C2为匹配电容，L1为匹配电感，作用是将谐振回路阻抗调整至前置放大器的输入端最佳源阻抗。当线圈处于接收状态时，失谐信号输入端无信号，此时线圈处于接收状态，谐振回路接收到磁共振信号并达到前置放大器输入端。电感L3和PIN二极管D2与谐振电容C5形成失谐回路，当线圈处于磁共振信号发射阶段时，失谐信号输入端有持续施加的电压信号，使得PIN二极管D1，D2导通，此时电感L3与谐振电容C5形成并联谐振状态，使得线圈失谐，从而无法接收磁共振信号，同时达到保护前置放大器的作用。同时由于PIN二极管D1导通，使得电容C1参与到电路中来，与电感L1在工作频率形成并联谐振，从而在谐振回路与前置放大器输入端之间形成高阻状态，隔离信号，就算失谐回路失效，也可以有效保护前置放大器不被损坏。
对电路进行测试，分别对比当线圈在失谐状态下有无前置放大器输入端保护电路时前置放大器输出端信号大小，可观察此前置放大器输入端保护电路的作用。通过网络分析仪S21参数可以看出失谐电路和保护电路对于射频信号的衰减作用。
具体测试结果如图4与图5，图4为不包含前置放大器输入端保护电路的实例线圈处于失谐状态时射频信号的衰减，在工作频率为-15.60dB，图5为包含前置放大器输入端保护电路的实例线圈处于失谐状态时射频信号的衰减，在同一频率下为-37.73dB,由此可知，本发明所提出的前置放大器输入端保护电路可使线圈在失谐状态下信号衰减增加20dB以上。
本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。

Claims (2)

1.一种具有保护电路的磁共振成像接收线圈，其特征在于，包括依次连接的接收线圈、谐振回路、匹配电路、保护电路、前置放大器和输出端；所述保护电路串联在所述前置放大器的输入端与所述谐振回路的输出端之间，或者串联在所述前置放大器的输入端与失谐信号输入端之间；其中，
通过电容C3、电容C4、谐振电容C5与线路走线电感形成所述谐振回路接收磁共振信号；匹配电容C2、匹配电感L1将所述谐振回路阻抗调整至所述前置放大器的输入端最佳源阻抗；当所述接收线圈处于接收状态时，失谐信号输入端无信号，此时所述接收线圈处于接收状态，所述谐振回路接收到磁共振信号并达到所述前置放大器输入端；
电感L3、PIN二极管D2与所述谐振电容C5形成失谐回路；当所述线圈处于磁共振信号发射阶段时，失谐信号输入端有持续施加的电压信号，使得PIN二极管D1，PIN二极管D2导通，此时电感L3与所述谐振电容C5形成并联谐振状态，使得所述线圈失谐，从而无法接收磁共振信号；由于所述PIN二极管D1导通，使得电容C1参与到电路中来，与电感L1在工作频率形成并联谐振，从而在所述谐振回路与所述前置放大器输入端之间形成高阻状态，隔离信号。
2.如权利要求1所述的具有保护电路的磁共振成像接收线圈，其特征在于，所述保护电路为LC并联回路。
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