CN108780936A - 用于通过法拉第笼对信号进行无线传输的系统、设备和方法 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例提供了支持驻留在法拉第笼内和法拉第笼外的无线通信设备之间的无线通信的设备和系统。在某些实施例中，提供了通过法拉第笼的波导端口来对频率比波导端口的截止频率低的无线信号进行传输的设备和系统，其中，波导端口的一部分因导体的存在而受损，从而允许电磁波的传播。在某些实施例中，采用本公开的多个方面来使磁共振成像系统适用于扫描仪室与控制室之间的通信。

Description

用于通过法拉第笼对信号进行无线传输的系统、设备和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求申请日为2015年12月3日、标题为“SYSTEMS，DEVICES AND METHODSFOR WIRELESS TRANSMISSION OF SIGNALS THROUGH FARADAY CAGE(用于通过法拉第笼对信号进行无线传输的系统、设备和方法)”的第62/262,803号美国临时专利申请的优先权，该临时专利申请的全部内容通过引用并入本文。

背景技术

本公开涉及电磁屏蔽环境。更具体地，本公开涉及磁共振成像系统。

对磁共振(MR)成像的使用已从诊断成像扩展到包括对各种介入(intervention)的引导。各种介入包括MR导引活组织检查以及由射频(RF)能量和高强度聚焦超声执行的消融治疗。

许多诊断和介入治疗需要临床医师、工作人员或家庭成员处于法拉第笼内，或者由临床医师、工作人员或家庭成员在法拉第笼内进行协助。法拉第笼的作用在于阻挡MR扫描仪的工作带宽内的任何电磁能量(对于1.5T系统，工作带宽通常为64MHz+/-250kHz；且对于3T系统，工作带宽通常为128MHz+/-250kHz)。这可以消除外部对扫描仪的干扰并保证图像质量。

法拉第笼内的人通常需要与法拉第笼外的人进行通信；在介入治疗中尤其如此。除了通信需求外，还需要能够实现图像可视化和能够实现对MR扫描仪的交互式控制的外围设备。

目前，有一些有线解决方案可以实现控制室和扫描仪室之间的通信，但是，无论在控制室还是在扫描仪室，连接到个人的电线都可能非常麻烦，特别是正在进行临床操作且人们需要在屋内移动时。与扫描仪室内的人员进行通信还会受到MR扫描仪产生的巨大噪音的干扰。

无线技术的益处在于，其减少了由大量有线外围设备引起的混乱。然而，在MR套件中，来自扫描室内的无线信号由于法拉第笼而无法到达相邻的控制室。同样，法拉第笼还会防止来自控制室的无线信号传播到扫描室。

发明内容

本公开的实施例提供了支持在驻留在法拉第笼内和法拉第笼外的无线通信设备之间进行无线通信的设备和系统。在某些实施例中，提供了通过法拉第笼的波导端口来传输频率比波导端口的截止频率低的无线信号，其中波导端口的一部分由于导体的存在而受损，由此允许电磁波的传播。在某些实施例中，采用本公开的多个方面来使磁共振成像系统适用于扫描仪室与控制室之间的通信。

在第一方面，提供了一种用于通过法拉第笼的波导端口进行通信的无线通信系统，该无线通信系统包括：

位于法拉第笼内的一个或多个内部无线通信设备以及位于法拉第笼外的一个或多个外部无线通信设备，其中一个或多个内部无线通信设备和一个或多个外部无线通信设备配置为至少部分地在低于波导端口的截止频率的频带内进行无线通信；以及

无线桥接设备，无线桥接设备包括天线和可操作地连接到天线的收发器，其中无线桥接设备的至少一部分容纳在波导端口内，使得天线驻留在波导端口内；

其中在波导端口的第一纵向部分内设置有传导路径，其中第一纵向部分在波导端口的第一侧和波导端口内的中间位置之间延伸，并且其中传导路径未被屏蔽并且驻留在第一纵向部分内，而不与法拉第笼电接触，使得支持电磁波在波导端口的第一纵向部分内传播，以及

其中，波导端口的第二纵向部分不包括传导路径，第二纵向部分在中间位置与波导端口的第二侧之间延伸，使得频率比截止频率低的电磁波在第二纵向部分内衰减，由此将波导端口的功能保持为高通滤波器；以及

其中，天线驻留在波导端口内的天线位置处，该天线位置足够靠近波导端口的第二侧，以支持将无线信号传输至一个或多个内部无线通信设备以及从一个或多个内部无线通信设备接收无线信号，并且其中，第一纵向部分具有足够的长度以支持将无线信号传输至一个或多个外部无线通信设备以及从一个或多个外部无线通信设备接收无线信号。

另一方面，提供了一种用于通过法拉第笼的波导端口进行通信的无线通信系统，该无线通信系统包括：

位于法拉第笼内的一个或多个内部无线通信设备以及位于法拉第笼外的一个或多个外部无线通信设备，其中一个或多个内部无线通信设备和一个或多个外部无线通信设备配置为在高于波导端口的截止频率的频带内进行无线通信；以及

无线桥接设备，包括天线和可操作地连接到天线的收发器，其中，无线桥接设备的至少一部分容纳在波导端口内，使得天线驻留在波导端口内；

其中，天线驻留在波导端口内的天线位置处，该天线位置适于支持将无线信号传输至一个或多个内部无线通信设备以及从一个或多个内部无线通信设备接收无线信号，以及将无线信号传输至一个或多个外部无线通信设备以及从一个或多个外部无线通信设备接收无线信号。

另一方面，提供了一种用于通过法拉第笼的波导端口进行通信的无线通信系统，该无线通信系统包括：

位于法拉第笼内的一个或多个内部无线通信设备以及位于法拉第笼外的一个或多个外部无线通信设备；以及

无线桥接设备，包括天线和可操作地连接到天线的收发器，其中，无线桥接设备的至少一部分容纳在波导端口内，使得天线驻留在波导端口内；

其中，在波导端口的第一纵向部分内设置有传导路径，其中第一纵向部分在波导端口的第一侧与波导端口内的中间位置之间延伸，并且其中，传导路径未被屏蔽并且驻留在第一纵向部分内而不与法拉第笼电接触，使得支持电磁波在波导端口的第一纵向部分内传播，以及

其中，波导端口的第二纵向部分不包括传导路径，第二纵向部分在中间位置与波导端口的第二侧之间延伸，使得频率比波导端口的截止频率低的电磁波在第二纵向部分内衰减，由此将波导端口的功能保持为高通滤波器；以及

其中，天线驻留在波导端口内的天线位置处，该天线位置足够靠近波导端口的第二侧，以支持将无线信号传输至一个或多个内部无线通信设备以及从一个或多个内部无线通信设备接收无线信号，并且其中，第一纵向部分具有足够的长度以支持将无线信号传输至一个或多个外部无线通信设备以及从一个或多个外部无线通信设备接收无线信号。

通过参照以下详细描述和附图可以实现对本公开的功能性以及有利方面的进一步理解。

附图说明

现在将参考附图仅以示例性方式描述实施例，其中：

图1是常规的磁共振成像套件的示意图，该磁共振成像套件包括磁共振成像扫描仪、磁体(扫描)室、控制室、法拉第笼和波导端口。

图2是包括容纳在波导端口内的无线桥接设备的示例性系统的图示，其中波导端口的纵向部分由于传导路径的存在而受损，使得频率比波导的截止频率低的电磁波能够在受损部分内传播，而波导的其余部分使频率比截止频率低的电磁波的传播衰减。

图3A和图3B示出了天线相对于波导端口的受损部分的定位的示例性实施例。

图4A至图4F示出了采用导电特征在波导端口的一部分上提供传导路径的各种示例性实施例。

图5A示出了示例性无线桥接设备的组件。

图5B示出了示例性音频通信设备。

具体实施方式

将参考下面讨论的细节描述本公开的各种实施例和方面。以下描述和附图是对本公开的说明，并且不应解释为限制本公开。描述了许多具体细节以提供对本公开的各种实施例的透彻理解。然而，在某些情况下，为了提供对本公开的实施例的简要论述，没有描述公知的或常规的细节。

如本文所使用的，术语“包括(comprises)”和“包括(comprising)”应解释为包含性的和开放式的，而不是排他性的。具体而言，当在说明书和权利要求书中使用时，术语“包括(comprises)”和“包括(comprising)”及其变体意味着包括指定的特征，步骤或组件。这些术语不应解释为排除其他特征、步骤或组件的存在。

如本文所使用的，术语“示例性”意指“用作示例、实例或说明”，并且不应解释为比本文公开的其他配置更优选或有利。

如本文所使用的，术语“大约”和“近似”意在涵盖可能存在于数值范围的上限和下限内的变化，诸如性质、参数和尺寸的变化。除非另有说明，术语“约”和“大约”是指正负25％或更小。

应理解的是，除非另外指明，否则任何指定的范围或组可作为涉及下述中每个构件的简写方式，即，各个范围或组、以及其中所包含的每个可能的子范围或子组以及类似地相对于其中的任何子范围或子组。除非另外指明，否则本公开涉及并且明确地包含子范围或子组中的每个具体构件及其组合。

如本文所使用的，当与数量或参数结合使用时，术语“大约”表示跨度大约为所述量或参数的十分之一至十倍的范围。

除非另外定义，否则本文使用的所有技术和科学术语旨在具有与本领域普通技术人员通常理解的相同的含义。除非另有指示，例如通过上下文，如本文所使用的，以下术语旨在具有以下含义：

如本文所使用的，短语“法拉第笼”是指由导电材料形成的外壳，从而防止电磁波穿入或穿出封闭的体积。在某些实施例中，法拉第笼可由实体导电材料形成，而在其他实施例中，法拉第笼可由导电网形成。“法拉第笼”也可称为“法拉第屏蔽”或“法拉第屏”。

如本文所使用的，术语“波导端口”和“波导通道”是指穿透法拉第笼的中空导电结构，其中中空导电结构配置为用作高通滤波器。在某些实施例中，波导端口可具有适合于将物品移入或移出法拉第笼的尺寸。

如本文所用，短语“电接触”和“电连通”是指两个或更多个导体由于导体之间的直接或间接电接触而具有基本上相同的电势。

本公开的实施例提供了支持驻留在法拉第笼内部以及外部的无线通信设备之间的无线通信的设备和系统。在某些实施例中，提供了用于通过法拉第笼的波导端口对频率比波导端口的截止频率低的无线信号进行传输的设备和系统。在某些实施例中，采用本公开的多个方面来使磁共振成像系统适用于磁体(扫描仪)室和控制室之间的通信。

参照图1，示出了常规的磁共振系统。MR扫描仪100位于被法拉第笼105环绕的磁体(扫描仪)室110中。法拉第笼105是由导电材料(实体或网状形式)形成的外壳。这种外壳会使周围的RF信号衰减并阻止周围的RF信号进入MR扫描仪室。法拉第笼105通常位于MR扫描仪室110的墙壁和窗户内。对MR扫描仪100的大部分控制和操作发生在相邻的控制室115中。

如图1中所示，法拉第笼105内设置有波导端口120。波导端口120是电连接到法拉第笼105并且形成穿过法拉第笼105的开口的导电通道。波导端口120的尺寸可以选择为使得波导端口120用作对电磁波的高通滤波器，该高通滤波器的截止频率远高于MR扫描仪100的操作频率。因此，MR图像质量不会因波导端口120的存在而受到损害。波导端口120可以用于例如允许扫描仪室110和控制室115之间的诸如麻醉管之类的非导电材料通过。在一个非限制性实施例中，示例性波导端口可以是由导电材料形成的基本上圆柱形的管，该管的直径约为10厘米且长度约为30厘米。

对于任何导电的中空导管，包括横截面为圆形或矩形的导管，导体内部的电势是恒定的。其结果是，根据波动方程，能够存在的唯一电磁传播模式是横向磁(TM)或横向电(TE)模式。这两种传播模式具有不同的截止频率，从而只有截止频率以上的电磁波能够通过中空导管传播。

标题为“SYSTEMS，DEVICES AND METHODS FOR TRANSMITTING ELECTRICALSIGNALS THROUGH FARADAY CAGE(通过法拉第笼传输电信号的系统、设备和方法)”的PCT/CA2014/050086号PCT专利申请中描述了与通过波导端口传输电信号有关的问题。PCT/CA2014/050086号PCT专利申请的多个实施例涉及在波导端口内使用有线信号路径，同时通过确保驻留在波导端口内的未被屏蔽的导体与波导端口电连通来将波导端口的操作保持为高通滤波器。

具体而言，PCT/CA2014/050086号PCT专利申请教导了“为了在保持不能使TEM传播模式存在的同时使导体穿过中空导管，波导中的导体必须处于与中空导管的内表面相同的电势(即，与中空导管的内表面等电势)”。因此，PCT/CA2014/050086号PCT专利申请教导了电信号穿过波导端口需要有线信号路径，其中有线信号路径被与波导电连通的外导体屏蔽。外导体的电接触将波导的开放部分的操作保持为高通滤波器。

PCT/CA2014/050086号PCT专利申请公开的许多示例性实施例可能是不利的，因为在波导插入件的至少一侧上需要用于穿过波导端口递送信号的有线连接。仅PCT/CA2014/050086号PCT专利申请的图16中示出的实施例公开了一种不需要来自磁体室或控制室的有线连接的无线设备。不幸的是，这样的装置不仅昂贵而且复杂，因为在波导端口的两侧上均需要单独的天线，并且电信号通过被外导体屏蔽的导线穿过波导端口，其中外导体与波导端口电接触。

因此，本申请的发明人努力解决这个问题以提供一种解决方案，该解决方案成本更低、不那么复杂且不需要使用接地波导插入件即可实现以低于波导端口截止频率的频率进行信号传输。因此，与PCT/CA2014/050086号PCT专利申请的教导相反，本公开的各种示例性实施例提供了无线通信系统，该无线通信系统不需要在波导端口的每一侧上设置用于无线操作的单独的天线，不需要使用屏蔽的传导路径来使电信号穿过波导端口，而是使用内部传导路径来使波导部分地受损，以便支持电磁波在波导端口的纵向部分内的传播。

现在参照图2A，示出了能够穿过法拉第笼的波导端口进行无线通信用的示例性系统。在此示例性系统中，设置无线桥接设备150以便在驻留在法拉第笼105内的一个或多个内部无线音频通信设备125A至125B与一个或多个外部无线音频通信设备125C至125D之间进行通信。无线音频通信设备125A至125D发送和接收无线信号以彼此间传递音频信号，并且无线桥接设备150用于从内部和外部无线通信设备125A至125D接收各种无线信号、执行可选的信号路由和混合，并且将音频信号重新广播到磁体室110和控制室115，用作法拉第笼105内部和外部的无线通信设备之间的无线网桥。无线广播设备150示出为包括至少一个天线130、至少一个无线电收发器140、一个或多个可选的附加电子组件145以及电源或电力连接器155。无线广播设备150至少部分地容纳在波导端口120内，使得天线130驻留在波导端口120内。

如图所示，无线广播设备150的天线130位于波导端口120内的足够靠近磁体室110的位置处，使得即使波导端口的示出为未受损的纵向部分170的这部分用作高通滤波器会引起电磁波传播的一些衰减，天线130也能够支持向内部无线通信设备125A至125B传输并从内部无线通信设备125A至125B接收无线信号。如果天线130的位置足够靠近波导端口120的磁体室侧，则衰减将足够低，使得无线信号传输到内部无线通信设备和从内部无线通信设备接收无线信号将是可行的。

例如，磁共振系统中使用的许多圆形波导具有2英寸的直径。对应于该直径的截止频率为3.46GHz，其防止频率在2.4GHz至2.5GHz范围内的无线信号在波导内传播。然而，如果天线130位于足够靠近波导端口的磁体室侧，则电磁波将能够从磁体室传播到天线，并且从天线传播到磁体室，而没有明显的衰减，从而支持内部通信设备125A至125B与天线130之间的无线通信。例如，在波导直径为2英寸的情况下，已经发现当天线定位成距离波导端口的磁体室侧5厘米以内时，可以发送和接收频率在2.4GHz至2.5GHz范围内的信号。

天线130相对于波导端口的磁体室侧的位置支持内部无线通信设备125A至125B与无线广播设备150之间的无线传输和接收，但是该天线130并不单独促进无线信号在外部无线通信设备125C至125D与天线130之间传输和接收。如图2A中示出的示例性实施例，为了便于从外部无线通信设备125C至125D向天线130传输无线信号和从天线130接收无线信号，波导180的纵向部分通过未屏蔽的传导路径的存在而受到损害(破坏)，该未屏蔽的传导路径位于波导端口120内而不与波导端口或法拉第笼电接触。传导路径的存在支持或允许(例如，通过附加模式的存在)电磁波在波导端口120内进行传播。传导路径的范围(以及因此纵向部分180)选择为使得外部通信设备125C至125D向天线130传输无线信号以及从天线130接收无线信号。在某些实施例中，电传导路径在波导的受损纵向部分内是连续的。导致波导端口的纵向部分被损害以允许电磁波传播的电传导路径可以采取许多不同的形式，并且下文提供了几个非限制性示例。

根据上述示例性实施例，天线130驻留在波导端口内足够靠近波导端口的磁体室侧的位置处，以支持向内部无线通信设备传输以及从内部无线通信设备接收无线信号，并且波导端口的受损纵向部分具有足够的长度以支持向外部无线通信设备传输以及从外部无线通信设备接收无线信号。天线靠近波导端口的磁体室侧的充分程度以及受损纵向部分的长度的充分程度可根据几个不同的标准来确定。应该理解，标准可以取决于系统的各个方面，例如波导端口的直径和长度、无线频率、无线信号的发射功率以及收发器的灵敏度。

例如，可以基于由无线桥接设备和/或无线通信设备接收到的无线信号的信噪比来确定充分程度。在一些示例实施方式中，天线与波导端口的磁体室侧的接近度和受损纵向部分的长度可选择为提供至少1dB、至少2dB、至少3dB或更大的信噪比。

根据另一个示例，可以基于无线桥接设备和/或无线通信设备接收到的无线信号所经历的、波导端口内的传播损耗来确定充分程度。在一些示例性实施方式中，天线与波导端口的磁体室侧的接近度和受损纵向部分的长度可选择为使得由于波导端口内的传播引起的信号损失小于1dB、小于2dB、小于3dB、小于5dB或小于10dB。

图3A和图3B示出天线130相对于波导端口120的受损纵向部分180位于不同位置处的两个示例性实施例，其中受损部分180示出为包括不与波导端口120电接触的未屏蔽导体160。在图3A中，天线位于波导端口的未受损纵向部分170内，而图3B示出了其中天线130位于波导端口的受损纵向部分180内的可替代示例性实施例。

图3A中所示的配置的益处在于，与穿过波导端口的整个长度的电磁波相比，发送到波导的磁体室侧或从波导的磁体室侧接收的无线信号以及发送到波导的控制室侧或从波导的控制室侧接收的无线信号各自穿过波导的具有较短长度的未受损部分170。因此，与穿过波导端口的电磁噪声相关联的传播损耗大于由无线桥接设备发送或接收的无线信号的传播损耗。在一个示例性实施例中，天线130位于未受损波导部分170的中央处或中央附近(例如，相对于未受损纵向部分170的中心的偏移量小于未受损纵向部分170的长度的5％、10％、15％、20％或者25％)。

现在参照图4A至图4F，示出了使波导的纵向部分受损以支持电磁波传播的几个不同的示例性实施方式。在不意图受理论限制的情况下，应认为当波导端口和导体最类似于同轴配置(例如，如同轴电缆的情况)时(其中，导体位于或接近波导的轴向中心，例如，相对于波导的轴向中心的偏移量小于波导直径的5％、10％、15％、20％或25％)，电磁波在波导端口的受损部分内的传播将是最有效的。这种配置的示例性实施方式在图4A中示出，其中导体160A位于波导端口120内的中央处。图4B示出了在波导端口内设置平面(例如，平坦的，矩形的)导体的替代性实施方式。

图4A和图4B示出了除无线桥接设备(其本身未在附图中示出)之外附加设置的附加导体的使用，图4C示出了可替代的示例性实施方式，其中无线桥接设备的壳体150A由非导电材料形成，其中导电段160A(例如，导线、平面金属带或箔)位于壳体150A上，使得导电段160C不与波导端口120电接触。导电带的示例包括但不限于矩形的铜带或其他导电带。所述带也可包括附接至外壳的刚性铜片或其他导电材料。其他类型的导电材料的示例包括但不限于电线和电缆。如图所示，导电材料可以附接至外壳的底面或任何其他外表面。可替代地，一个或多个导电带可以放置在波导外壳的任何内表面上。

图4D示出了另一示例性实施例，其中壳体150B具有导电性并且使波导端口120受损，同时由于存在电介质间隔体162和164而保持不与波导端口120电接触。电介质(绝缘)材料可包括例如附接至外壳的任何非导电性材料。在常规的操作配置中，电介质材料可以放置在无线桥接设备的壳体与波导的内表面接触的位置处。非导电材料的示例包括但不限于绝缘带、聚酰亚胺(卡普顿)带、塑料或环氧树脂层。

图4E示出了另一示例性实施例，其中示出了不规则形状的壳体150D，且图4F示出了壳体150E的周边被电介质材料166涂覆或以其他方式围绕的示例性实施例。

在其他示例性实施方式中，设置在无线桥接设备150内的一个或多个未屏蔽的导体可适合于使波导受损以允许电磁波的传播。例如，只要波导壳体不是由对内部的电路板进行电屏蔽的材料形成，则无线桥接设备内的印刷电路板中的平面导电层可能足以使波导受损。

在一些示例实施例中，无线广播设备150可以与通信控制设备190进行无线通信，通信控制设备190可驻留在法拉第笼内，或位于法拉第笼的外部。图2A示出了通信控制设备190位于控制室内的示例性实施方式。通信控制设备190可以包括用于支持与无线广播设备150进行无线通信的无线收发器和天线。通信控制设备190例如还可以包括处理器、存储器、显示器以及一个或多个输入设备(其可以是显示器的触摸屏)，所述输入设备呈现为能够使用户配置和/或控制并且可选地监视通信系统的参数的用户界面。在一些示例性实施方式中，除了由无线桥接设备130执行的信号处理以外，附加地或替代地，通信控制设备190可以可选地执行信号路由、混合或其他信号处理。

图5A是示出无线通信设备150的示例性实施方式的组件的框图，无线通信设备150包括与无线收发器140电通信的天线130，其中无线收发器140可操作地连接到执行音频路由和音频混合的路由处理器146。还设置有电源或电力连接器155以向各种电子组件供给电力。

虽然图5A示出了具有单个收发器140的示例性实施方式，但是其他示例性实施方式可以采用以不同频率操作以支持多路复用通信的多个收发器。而且，虽然图5A示出了具有单个天线130的示例性实施方式，但是其他示例性实施方式可以采用配置成以不同频率操作以支持多路复用通信的多个天线。在一个示例性实施例中，可以设置多个天线，其中每个天线连接到单独的收发器。

在一个示例性实施方式中，每个无线通信设备与其他无线通信设备的通信是由容纳于无线桥接设备内的路由处理器146来确定的。无线桥接设备通过包含有N个收发器的阵列接收从每个无线通信设备发送的无线信号，其中N大于或等于1。收发器能够通过确保从各种无线通信设备接收到的无线信号被重新广播到它们各自的目标来与多个无线通信设备通信。在本示例性实施方式中，这通过被称为跳频的方法来实现。无线桥接设备中的收发器阵列通过无线技术不断地接收传输内容，根据传输内容的无线通信设备源对传输内容进行分类，并通过独立信道将信号传递给路由处理器。路由处理器确定要发送回每个无线通信设备的内容，并将独立信道中的信号输出并返回至收发器阵列。例如，在示例性对讲机配置中，从给定无线通信设备接收到的信号被路由，使得它们被重新广播到除上述给定无线通信设备之外的每个无线通信设备。收发器阵列因此对用于各种无线通信设备的传输内容进行编码并且重新广播。每个无线通信设备使用其各自的收发器对信号进行解码并确定其输入信号。

在一个示例性方法中，分配的传输频带被划分成子带。配对的发送器/接收器遵循随时间的唯一的子带跳频模式进行通信。通过这种方式，指定频带上的无线广播可以携载用于多个接收器的传输内容，每个接收器以不同的子带跳频模式进行操作。

应该理解，可以采用许多不同类型的无线协议来对信号进行编码和无线传输。例如，一种常用的无线协议是蓝牙协议。在常规应用中，蓝牙主收发器与一个或多个从收发器配对。使用数字包在收发器之间传递无线数据。

蓝牙传输跨越2402MHZ与2480MHz之间的频带。蓝牙将该频带划分为79个1MHz的子频带，且蓝牙发送器通常每秒执行1600个子带跳频。蓝牙只是无线协议的一个示例。其他包括但不限于Wi-Fi(802.11)和ZigBee(802.15.4)。

现在将描述耳机125A至125D的实施方式的示例。期望的是，耳机可以在MR扫描仪的磁场内安全地操作。因此，在本示例性实施方式中，至少形成驻留在法拉第笼内的耳机125A至125B的材料是非铁磁性的。特别地，耳机125A至125B不使用常规的磁性扬声器和磁性麦克风；代替地，上述耳机125A至125B使用压电式扬声器和压电式接触麦克风。

图5B是示出示例性耳机125A的组件的图示，耳机125A包括：适合戴在用户的每只耳朵上的至少一个噪声防护腔200、位于一个或每个保护腔内以用于向用户输出音频信号的至少一个压电式扬声器205；用于接收来自用户的音频输入信号的至少一个压电式接触麦克风210；以及，耳机控制电路215(包括但不限于至少一个微处理器)；将接触麦克风210连接到电子组件的至少一个导体211；至少一个电池216；至少一个天线220。耳机125A可以包括电缆225，该电缆225用于编程并便于进行耳机125A的先前描述的组件的操作。

虽然在前述示例性实施例中采用的无线通信设备是音频通信设备，但是将理解的是，这些示例性实施方式是非限制性的，并且根据本公开可以采用各种各样的无线设备。例如，无线通信设备中的任何一个或多个可以是配备有无线收发器的移动计算设备，例如但不限于智能手机、膝上型计算机或平板计算设备。此外，可以采用在无线通信设备之间传输的信号来对各种不同类型的通信信息进行编码，包括但不限于音频、文本或电子邮件消息、数据和视频。

尽管前述许多示例性实施例中描述了下述配置，即，波导的未受损纵向部分位于波导端口的磁体室侧，并且波导端口的受损纵向部分位于波导端口的控制室侧，然而将被理解地是，这些仅仅是示例性配置。在其它示例性配置中，波导的未受损纵向部分可以与波导端口的控制室侧相邻，并且波导端口的受损纵向部分可以与波导端口的磁体室侧相邻。

在另一示例性实施例中，可以提供一种系统，在该系统中无线通信设备的无线传输频率高于波导端口的截止频率。在这种情况下，由于用于传输无线信号的波导中存在TE和/或TM模式，因此天线可以位于波导端口内任何合适的位置处，而不使波导端口受损。例如，可修改图2中所示的示例性实施例，当无线频率高于波导端口截止频率时，通过确保无线桥接设备150的任何外部导体与波导端口电接触，从而使波导端口保持以高通滤波器操作。应该注意的是，这样的实施例与PCT/CA2014/050086号PCT专利申请中公开的那些实施例不同，PCT/CA2014/050086号PCT专利申请中公开的那些实施例均未涉及使用天线在法拉第笼内部和外部发射和接收无线信号。

以上描述的具体实施方式通过示例性方式示出，并且应理解，这些实施方式可以具有各种修改和替代形式。应进一步理解的是，权利要求不旨在受限于所公开的具体形式，而是覆盖落入本公开精神和范围内的所有修改、等同和替换。

Claims (16)

1.一种用于通过法拉第笼的波导端口进行通信的无线通信系统，所述无线通信系统包括：

位于所述法拉第笼内的一个或多个内部无线通信设备和位于所述法拉第笼外的一个或多个外部无线通信设备，其中，所述一个或多个内部无线通信设备和所述一个或多个外部无线通信设备配置为至少部分地在低于所述波导端口的截止频率的频带内进行无线通信；以及

无线桥接设备，包括天线和可操作地连接到所述天线的收发器，其中，所述无线桥接设备的至少一部分容纳于所述波导端口内，使得所述天线驻留在所述波导端口内；

其中，在所述波导端口的第一纵向部分内设置有传导路径，其中所述第一纵向部分在所述波导端口的第一侧与所述波导端口内的中间位置之间延伸，并且其中，所述传导路径未被屏蔽并且驻留在所述第一纵向部分内而不与所述法拉第笼电接触，使得支持电磁波在所述波导端口的所述第一纵向部分内传播，以及

其中，所述波导端口的第二纵向部分不包括所述传导路径，所述第二纵向部分在所述中间位置与所述波导端口的第二侧之间延伸，使得频率比所述截止频率低的电磁波在所述第二纵向部分内衰减，由此将所述波导端口的功能保持为高通滤波器，以及

其中，所述天线驻留在所述波导端口内的天线位置处，所述天线位置足够靠近所述波导端口的所述第二侧，以支持将无线信号传输至所述一个或多个内部无线通信设备以及从所述一个或多个内部无线通信设备接收无线信号，并且其中，所述第一纵向部分具有足够的长度以支持将无线信号传输至所述一个或多个外部无线通信设备以及从所述一个或多个外部无线通信设备接收无线信号。

2.根据权利要求1所述的无线通信系统，其中，所述天线定位成使得在所述波导端口内从所述天线到所述波导端口的所述第一侧或者从所述天线到所述波导端口的所述第二侧的传播损耗小于3dB。

3.根据权利要求1所述的无线通信系统，其中，所述天线定位成使得与从所述一个或多个内部无线通信设备和所述一个或多个外部无线通信设备接收的信号相关的信噪比至少为3dB。

4.根据权利要求1所述的无线通信系统，其中，所述波导端口具有圆形截面轮廓，并且其中，所述圆形截面轮廓的直径小于三英寸，以及所述天线位置与所述波导端口的所述第二侧的距离小于或者等于10cm。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的无线通信系统，其中，所述天线定位成使得通过所述波导端口的、在所述天线位置的一侧上的一部分的传播损耗和通过所述波导端口的、在所述天线位置的另一侧上的另一部分的传播损耗小于3dB。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的无线通信系统，其中，所述天线位置在所述第一纵向部分内。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的无线通信系统，其中，所述天线位置在所述第二纵向部分内。

8.根据权利要求7所述的无线通信系统，其中，所述天线位置大致在所述第二纵向部分的中央处。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的无线通信系统，其中，所述传导路径至少部分地由导电杆或同轴电缆的外导体形成。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的无线通信系统，其中，所述传导路径至少部分地由向所述收发器提供电力的电力电缆形成。

11.根据权利要求1至8中任一项所述的无线通信系统，其中，所述传导路径至少部分地由这样的传导路径形成，该传导路径至少部分地由壳体的至少容纳所述收发器的导电部分形成，以及其中，所述壳体配置成使得当所述壳体放置在所述波导端口内时防止所述导电部分与所述波导端口电接触。

12.根据权利要求1至8中任一项所述的无线通信系统，其中，所述收发器位于所述波导端口的外部。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的无线通信系统，其中，所述无线桥接设备包括一个或多个附加天线。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的无线通信系统，其中，所述无线桥接设备包括一个或多个附加收发器。

15.一种通过法拉第笼的波导端口进行通信的无线通信系统，所述无线通信系统包括：

位于法拉第笼内的一个或多个内部无线通信设备以及位于所述法拉第笼外的一个或多个外部无线通信设备，其中，所述一个或多个内部无线通信设备和所述一个或多个外部无线通信设备配置为在高于所述波导端口的截止频率的频带内进行无线通信；以及

无线桥接设备，包括天线和可操作地连接到所述天线的收发器，其中，所述无线桥接设备的至少一部分容纳在所述波导端口内，使得所述天线驻留在所述波导端口内；

其中，所述天线驻留在所述波导端口内的天线位置处，所述天线位置适于支持将无线信号传输至所述一个或多个内部无线通信设备以及从所述一个或多个内部无线通信设备接收无线信号，以及将无线信号传输至所述一个或多个外部无线通信设备以及从所述一个或多个外部无线通信设备接收无线信号。

16.一种通过法拉第笼的波导端口进行通信的无线通信系统，所述无线通信系统包括：

位于法拉第笼内的一个或多个内部无线通信设备以及位于法拉第笼外的一个或多个外部无线通信设备；以及

无线桥接设备，包括天线和可操作地连接到所述天线的收发器，其中，所述无线桥接设备的至少一部分容纳在所述波导端口内，使得所述天线驻留在所述波导端口内，

其中，在所述波导端口的第一纵向部分内设置有传导路径，其中所述第一纵向部分在所述波导端口的第一侧与所述波导端口内的中间位置之间延伸，并且其中，所述传导路径未被屏蔽并且驻留在所述第一纵向部分内而不与所述法拉第笼电接触，使得支持电磁波在所述波导端口的所述第一纵向部分内传播，以及

其中，所述波导端口的第二纵向部分不包括所述传导路径，所述第二纵向部分在所述中间位置与所述波导端口的第二侧之间延伸，使得频率比所述波导端口的截止频率低的电磁波在所述第二纵向部分内衰减，由此将所述波导端口的功能保持为高通滤波器，以及

其中，所述天线驻留在所述波导端口内的天线位置处，所述天线位置足够靠近所述波导端口的所述第二侧，以支持将无线信号传输至所述一个或多个内部无线通信设备以及从所述一个或多个内部无线通信设备接收无线信号，并且其中，所述第一纵向部分具有足够的长度以支持将无线信号传输至所述一个或多个外部无线通信设备以及从所述一个或多个外部无线通信设备接收无线信号。