CN111090064B - 射频收发链路、装置和磁共振设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种射频收发链路、装置和磁共振设备，属于医疗设备技术领域，采用二极管、电容、移相电路设计射频收发链路，通过其中的第一开关控制电路可以控制射频收发链路的收发状态，当二极管短路时，由于寄生效应，二极管等效为电感LD，通过电容与电感LD串联谐振，移相电路与电容连接的一端相当于接地，移相电路的另一端相当于开路，此时移相电路无法传输射频信号，两端之间具有良好的隔离特性；当二极管开路时，二极管等效为电容CD，链路中的电容和电容CD相匹配，电路具有良好的匹配特性，射频信号能够很好地传输，解决了传统的PIN管在截止状态所能承受的电压越大，其寄生电容就越大，射频开关的阻抗特性和通道间的隔离差的问题。

Description

射频收发链路、装置和磁共振设备

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，特别是涉及一种射频收发链路、装置和磁共振设备。

背景技术

磁共振成像(MRI，Magnetic Resonance Imaging)是核磁共振的重要应用领域，如今磁共振成像设备已成为医学临床诊断和基础科学研究的主要工具之一。磁共振成像仪的基本原理是将人体置于特殊的磁场中，用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量。在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被体外的接收器收录，经计算机处理获得图像。

磁共振成像设备中，射频系统是实施射频激励并接收和处理射频信号的功能单元。射频系统包括射频发射链路和射频接收链路。射频发射链路在时序控制器的作用下，产生各种符合序列要求的射频脉冲。射频接收链路在时序控制器的作用下，接收人体产生的磁共振信号。

在实现本发明技术方案的过程中，发明人发现传统技术中存在以下问题：磁共振系统中的射频发射链路，通常需要承受数百伏的电压或数十千瓦的功率。此时，耐高压的大功率PIN管成为射频开关核心元器件。然而，PIN管在截止状态所能承受的电压越大，其寄生电容就越大，射频开关的阻抗特性和通道间的隔离也随之恶化。

发明内容

基于此，有必要针对传统的磁共振射频链路中PIN管在截止状态所能承受的电压越大，其寄生电容就越大，射频开关的阻抗特性和通道间的隔离差的问题，提供一种射频收发链路、装置和磁共振设备。

一种射频收发链路，包括移相电路l1、移相电路l2、移相电路l3、电容C1、电容C2、二极管D1、二极管D2和第一开关控制电路；

二极管D1的正极、电容C1、移相电路l1、移相电路l2、移相电路l3、电容C2、二极管D2的正极依次串联，二极管D1的负极和二极管D2的负极均接地；

移相电路l1连接移相电路l2的一端连接射频功率放大器；移相电路l3连接移相电路l2的一端连接射频线圈，移相电路l3连接电容C2的一端连接射频接收信号处理电路；

第一开关控制电路的输出端分别连接二极管D1的正极、二极管D2的正极。

根据上述的射频收发链路，采用二极管、电容、移相电路设计射频收发链路，通过其中的第一开关控制电路可以控制射频收发链路的收发状态，当二极管短路时，由于寄生效应，二极管等效为电感LD，通过电容与电感LD串联谐振，移相电路与电容连接的一端相当于接地，移相电路的另一端相当于开路，此时移相电路无法传输射频信号，两端之间具有良好的隔离特性；当二极管开路时，二极管等效为电容CD，链路中的电容和电容CD相匹配，此时移相电路的两端仍可等效为移相电路，电路具有良好的匹配特性，射频信号能够很好地传输，解决了传统的PIN管在截止状态所能承受的电压越大，其寄生电容就越大，射频开关的阻抗特性和通道间的隔离差的问题。

在其中一个实施例中，第一开关控制电路包括第一射频扼流圈和第二射频扼流圈；

第一射频扼流圈的一端连接二极管D1的正极，第二射频扼流圈的一端连接二极管D2的正极；

第一射频扼流圈的另一端和第二射频扼流圈的另一端连接后作为输入端，输入端用于输入直流信号。

在其中一个实施例中，各移相电路的结构包括四分之一波长传输线。

在其中一个实施例中，各移相电路的结构包括电容-电感-电容形式结构、电感-电容-电感形式结构和传输线形式结构中的任意一种或其组合。

在其中一个实施例中，电容-电感-电容形式结构的移相电路包括依次串联的电容Cx、电感Lx和电容Cy，电容Cx未与电感Lx连接的一端接地，电容Cy未与电感Lx连接的一端接地；电容Cx与电感Lx连接的一端，以及电容Cy与电感Lx连接的一端作为电容-电感-电容形式结构的移相电路的两端；

电感-电容-电感形式结构的移相电路包括依次串联的电感Lm、电容Cm和电感Ln，电感Lm未与电容Cm连接的一端接地，电感Ln未与电容Cm连接的一端接地；电感Lm与电容Cm连接的一端，以及电感Ln与电容Cm连接的一端作为电感-电容-电感形式结构的移相电路的两端；

传输线形式结构的移相电路包括依次串联的电容Cp、预设阻抗传输线l0和电容Cq，电容Cp未与预设阻抗传输线l0连接的一端接地，电容Cq未与预设阻抗传输线l0连接的一端接地；电容Cp与预设阻抗传输线l0连接的一端，以及电容Cq与预设阻抗传输线l0连接的一端作为传输线形式结构的移相电路的两端。

一种射频收发装置，包括结构相同的第一收发链路和第二收发链路；

第一收发链路包括移相电路l4和上述的射频收发链路；

移相电路l1连接移相电路l2的一端通过移相电路l4连接射频功率放大器；

第一收发链路和第二收发链路连接同一个射频功率放大器。

根据上述的射频收发装置，采用二极管、电容、移相电路设计多通道射频收发链路，包括结构相同的第一收发链路和第二收发链路，通过其中的第一开关控制电路可以控制第一收发链路的收发状态，当二极管短路时，由于寄生效应，二极管等效为电感LD，通过电容与电感LD串联谐振，移相电路与电容连接的一端相当于接地，移相电路的另一端相当于开路，此时移相电路无法传输射频信号，两端之间具有良好的隔离特性；当二极管开路时，二极管等效为电容CD，链路中的电容和电容CD相匹配，此时移相电路的两端仍可等效为移相电路，电路具有良好的匹配特性，射频信号能够很好地传输，第二收发链路的工作原理与第一收发链路的相同，解决了传统的PIN管在截止状态所能承受的电压越大，其寄生电容就越大，射频开关的阻抗特性和通道间的隔离差的问题，另外利用多通道射频收发链路可以同时接收多路射频信号或从多通道中选择其中一路发射射频信号，并且结构简单，使用的器件相对较少，可以减小装置电路的设计面积，减小硬件成本。

在其中一个实施例中，第一收发链路或第二收发链路为两个以上。

一种射频收发装置，包括第三收发链路和第四收发链路；

第三收发链路包括上述的射频收发链路、电容C5、电容C6、二极管D5和第二开关控制电路；

在第三收发链路中，移相电路l1连接移相电路l2的一端通过依次连接的电容C5、二极管D5、电容C6连接射频功率放大器；二极管D5的正极连接电容C5的一端，二极管D5的负极连接电容C6的一端；

第四收发链路包括如上述的射频收发链路、移相电路l4、电容C7、二极管D6和隔离电路；

在第四收发链路中，二极管D6的正极连接电容C7的一端，二极管D6的负极接地，隔离电路的一端接地，隔离电路的另一端、电容C7的另一端、移相电路l4的一端均连接至移相电路l1连接移相电路l2的一端，移相电路l4的另一端连接二极管D5的负极；

第二开关控制电路的输出端分别连接二极管D5的正极、二极管D6的正极。

根据上述的射频收发装置，采用二极管、电容、移相电路设计双通道射频收发链路，包括第三收发链路和第四收发链路，通过第三收发链路中的第一开关控制电路可以控制第三收发链路的收发状态，通过第四收发链路中的第一开关控制电路可以控制第四收发链路的收发状态，当二极管短路时，由于寄生效应，二极管等效为电感LD，通过电容与电感LD串联谐振，移相电路与电容连接的一端相当于接地，移相电路的另一端相当于开路，此时移相电路无法传输射频信号，两端之间具有良好的隔离特性；当二极管开路时，二极管等效为电容CD，链路中的电容和电容CD相匹配，此时移相电路的两端仍可等效为移相电路，电路具有良好的匹配特性，射频信号能够很好地传输，此外，第二开关控制电路可以控制射频收发装置中二极管D5和D6链路的导通，从而使射频收发装置的输入端和接收端有更好的隔离，解决了传统的PIN管在截止状态所能承受的电压越大，其寄生电容就越大，射频开关的阻抗特性和通道间的隔离差的问题，另外利用双通道射频收发链路可以同时接收双路射频信号或从双通道中选择一路发射射频信号，并且结构简单，使用的器件相对较少，可以减小装置电路的设计面积，减小硬件成本。

在其中一个实施例中，在第四收发链路中，隔离电路包括第三射频扼流圈，第三射频扼流圈的一端连接至移相电路l1连接移相电路l2的一端，第三射频扼流圈的另一端接地。

一种磁共振设备，磁共振设备的射频系统包括上述的射频收发链路，或上述的射频收发装置。

根据上述的磁共振设备，其射频系统包括上述的射频收发链路或射频收发装置，可以解决传统的PIN管在截止状态所能承受的电压越大，其寄生电容就越大，射频开关的阻抗特性和通道间的隔离差的问题，从而产生稳定的射频信号，使磁共振成像更加稳定准确。

附图说明

图1为一个实施例中的射频收发链路、装置的应用环境图；

图2为一个实施例中的射频收发链路的结构示意图；

图3为一个实施例中的第一开关控制电路的结构示意图；

图4-6为一个实施例中的移相电路的三种形式结构的结构示意图；

图7为一个实施例中的射频收发链路的一个完整单元电路的结构示意图；

图8为一个实施例中的射频收发链路的完整单元电路的具体结构示意图；

图9为一个实施例中的射频收发链路的完整单元电路中二极管短路时的等效电路结构示意图；

图10为一个实施例中的射频收发链路的完整单元电路中二极管开路时的等效电路结构示意图；

图11为一个实施例中的射频收发装置的结构示意图；

图12为一个实施例中的射频收发装置的具体结构示意图；

图13为一个实施例中的射频收发装置处于通道1发射状态的射频信号流向示意图；

图14为一个实施例中的射频收发装置处于通道2发射状态的射频信号流向示意图；

图15为一个实施例中的射频收发装置处于信号接收状态的射频信号流向示意图；

图16为一个实施例中的具备三个射频收发链路的射频收发装置的结构示意图；

图17为另一个实施例中的射频收发装置的结构示意图；

图18为另一个实施例中的射频收发装置的具体结构示意图；

图19为另一个实施例中的射频收发装置处于通道1发射状态的射频信号流向示意图；

图20为另一个实施例中的射频收发装置处于通道2发射状态的射频信号流向示意图；

图21为另一个实施例中的射频收发装置处于信号接收状态的射频信号流向示意图；

图22为一个实施例中的射频收发装置的第二开关控制电路的连接结构示意图；

图23为一个实施例中的射频收发装置的移相电路l4的具体连接结构示意图；

图24为一个实施例中的射频收发装置的二极管D5、D6短路时的等效电路结构示意图；

图25为一个实施例中的射频收发装置的二极管D5、D6开路时的等效电路结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

需要说明的是，本发明实施例所涉及的术语“第一\第二”仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或（模块）单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本文中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本申请提供的射频收发链路、装置，可以应用于如图1所示的应用环境中。如图1所示，射频收发链路、装置可以应用于磁共振设备中，用于磁共振成像。一般磁共振设备通常包括磁共振机架，机架内有主磁体，主磁体可以是由超导线圈构成，用来产生主磁场；在磁共振成像时，成像对象会由病床进行承载，随着病床的移动，将成像对象移入主磁场磁场分布较为均匀的区域内，磁共振设备中的脉冲控制单元控制射频脉冲产生单元产生射频脉冲，射频脉冲由射频功率放大器放大后，经过开关控制单元，最终由射频体线圈或者局部线圈发出，对成像对象进行射频激发，成像对象根据射频激发，会由共振产生相应的磁共振信号，可以由射频体线圈或者局部线圈进行采集，即射频接收线圈进行采集，根据磁共振信号进行图像重建，形成磁共振图像。

本申请提供的射频收发链路、装置可以设置在射频功率放大器和射频体线圈或局部线圈之间，对射频信号的发射和接收进行控制。

参见图2所示，为本发明一个实施例的射频收发链路的结构示意图。该实施例中的射频收发链路包括：

移相电路l1、移相电路l2、移相电路l3、电容C1、电容C2、二极管D1、二极管D2和第一开关控制电路；

二极管D1的正极、电容C1、移相电路l1、移相电路l2、移相电路l3、电容C2、二极管D2的正极依次串联，二极管D1的负极和二极管D2的负极均接地；

移相电路l1连接移相电路l2的一端连接射频功率放大器；移相电路l3连接移相电路l2的一端连接射频线圈，移相电路l3连接电容C2的一端连接射频接收信号处理电路；

第一开关控制电路的输出端分别连接二极管D1的正极、二极管D2的正极。

在本实施例中，移相电路l1、l2、l3用于改变电路中传输线信号的相位，避免产生反射波，第一开关控制电路用于控制射频收发链路的收发状态，采用二极管、电容、移相电路、第一开关控制电路设计射频收发链路，当二极管短路时，由于寄生效应，二极管等效为电感LD，通过电容与电感LD串联谐振，移相电路与电容连接的一端相当于接地，移相电路的另一端相当于开路，此时移相电路无法传输射频信号，两端之间具有良好的隔离特性；当二极管开路时，二极管等效为电容CD，链路中的电容和电容CD相匹配，此时移相电路的两端仍可等效为移相电路，电路具有良好的匹配特性，射频信号能够很好地传输，解决了传统的PIN管在截止状态所能承受的电压越大，其寄生电容就越大，射频开关的阻抗特性和通道间的隔离差的问题。

具体的，第一开关控制电路可以输出高低电平信号，用于控制射频收发链路的收发状态；

在输出高电平时，二极管D1和D2导通，二极管D1和D2相当于短路，由于寄生效应，二极管分别等效为电感LD1和LD2，通过电容C1与电感LD1串联谐振，通过电容C2与电感LD2串联谐振，移相电路l1与电容C1连接的一端相当于接地，移相电路l1的另一端相当于开路，移相电路l3与电容C2连接的一端相当于接地，移相电路l3的另一端相当于开路，此时移相电路l1和l3无法传输射频信号，两端之间具有良好的隔离特性，射频功率放大器输出的射频信号不会传输至射频接收处理电路，可以传输至射频线圈，通过射频线圈发射射频脉冲；

在输出低电平时，二极管D1和D2关断，二极管D1和D2相当于开路，由于寄生效应，二极管分别等效为电容CD1和CD2，通过电容C1与电容CD1匹配，移相电路l1与电容C1、电容CD1的整体仍可等效为移相电路，此移相电路连接射频功率放大器的一端相当于短路，射频功率放大器输出的功率或噪声无法传输到l2。通过电容C2与电容CD2匹配，移相电路l3与电容C2、电容CD2的整体仍可等效为移相电路，此移相电路连接射频线圈的一端相当于短路，此时射频线圈可以接收人体产生的磁共振信号，即射频接收信号，通过移相电路l3传输至射频接收信号处理电路，实现射频接收信号的接收；

综上，通过第一开关控制电路输出的不同信号可以控制射频收发链路的收发状态，实现射频信号的发射和接收，且不会相互干扰。

在一个实施例中，如图3所示，第一开关控制电路包括第一射频扼流圈和第二射频扼流圈；

第一射频扼流圈的一端连接二极管D1的正极，第二射频扼流圈的一端连接二极管D2的正极；

第一射频扼流圈的另一端和第二射频扼流圈的另一端连接后作为输入端，输入端用于输入直流信号。

在本实施例中，第一开关控制电路可以包括第一射频扼流圈和第二射频扼流圈，射频扼流圈（RF choke）可以抑制射频信号输入，采用射频扼流圈可以避免射频信号在传输经过二极管D1和D2时的衰减，同时，第一射频扼流圈和第二射频扼流圈的一端分别连接二极管D1和D2的正极，另一端作为输入端用于输入直流信号，直流信号可以是高电平信号或低电平信号，当直流信号为高电平信号时，可以使二极管D1和D2导通；当直流信号为低电平信号时，可以使二极管D1和D2关断。

在一个实施例中，各移相电路的结构包括四分之一波长传输线。

在本实施例中，移相电路可以采用四分之一波长传输线的结构，四分之一波长传输线的长度为四分之一波长的奇数倍。

在一个实施例中，各移相电路的结构包括电容-电感-电容形式结构、电感-电容-电感形式结构和传输线形式结构中的任意一种或其组合。

在本实施例中，移相电路的结构可以采用多种形式，利用电容、电感、传输线等原件实现移相电路的设计，通过不同的组合，可以有电容-电感-电容形式结构、电感-电容-电感形式结构和传输线形式结构等形式，由于射频收发链路中涉及多个移相电路，多个移相电路可以采用相同的结构，也可以采用不同的结构，可以从电容-电感-电容形式结构、电感-电容-电感形式结构和传输线形式结构等形式中任意选取或组合，以实现移相电路的功能。

具体的，如图4-6所示，电容-电感-电容形式结构的移相电路包括依次串联的电容Cx、电感Lx和电容Cy，电容Cx未与电感Lx连接的一端接地，电容Cy未与电感Lx连接的一端接地；电容Cx与电感Lx连接的一端，以及电容Cy与电感Lx连接的一端作为电容-电感-电容形式结构的移相电路的两端；

电感-电容-电感形式结构的移相电路包括依次串联的电感Lm、电容Cm和电感Ln，电感Lm未与电容Cm连接的一端接地，电感Ln未与电容Cm连接的一端接地；电感Lm与电容Cm连接的一端，以及电感Ln与电容Cm连接的一端作为电感-电容-电感形式结构的移相电路的两端；

传输线形式结构的移相电路包括依次串联的电容Cp、预设阻抗传输线l0和电容Cq，电容Cp未与预设阻抗传输线l0连接的一端接地，电容Cq未与预设阻抗传输线l0连接的一端接地；电容Cp与预设阻抗传输线l0连接的一端，以及电容Cq与预设阻抗传输线l0连接的一端作为传输线形式结构的移相电路的两端。

进一步的，上述电容-电感-电容形式结构、电感-电容-电感形式结构和传输线形式结构等的移相电路均可以作为四分之一波长传输线，实现阻抗变换，避免产生反射波，使线路匹配；另外，预设阻抗传输线l0的阻抗值可以根据实际情况进行调整，一般选用高阻抗的传输线。

需要说明的是，电容-电感-电容形式结构、电感-电容-电感形式结构和传输线形式结构等各种形式并不局限于上述描述的具体结构，上述描述的具体结构仅仅是为了说明的目的，而非限制本发明的范围。对于本领域的技术人员，在本发明的教导下可以进行各种修正和改变。然而，各种修正和改变并没有脱离本发明的范围。

以图7-10中所示的具体电路实现形式为例，对提高射频收发链路的隔离和阻抗匹 配特性的具体过程做出说明。图7所示为一个完整的单元电路，DC为直流信号，用于控制二 极管的导通与关断。RFC（RF choke）的作用是阻断射频信号，导通直流信号。图8是该单元电 路的一种具体实现形式，在不考虑PIN管的寄生效应时，电容Cx和Cy的容值相等，C2为隔直 电容。如图9所示，当二极管短路时，由于寄生效应，二极管等效为电感LD。通过调节电容C2 的值，使C2与LD串联谐振，PORT2为接地点，PORT1为开路点。这时PORT1的信号无法传输到PORT2，两端口间有良好的隔离特性；如图10所示，当二极管开路时，二极管等效为电容CD。 电容C2和CD串联后的总电容为

。调整Cy的容值，使

，此时PORT1与PORT2之间仍可当作四分之一波长传输线，电路具有良好的匹配特性，信号能够很 好的从PORT1传输到PORT2。此处只对电容-电感-电容形式结构的移相电路作出详细的说 明，对于其它电路形式都与之类似，这里不再赘述。

根据上述射频收发链路，本发明实施例还提供一种射频收发装置，以下就射频收发装置的实施例进行详细说明。

参见图11所示，为一个实施例的射频收发装置的结构示意图。该实施例中的射频收发装置包括结构相同的第一收发链路和第二收发链路；

第一收发链路包括移相电路l4和上述的射频收发链路；

移相电路l1连接移相电路l2的一端通过移相电路l4连接射频功率放大器；

第一收发链路和第二收发链路连接同一个射频功率放大器。

在本实施例中，射频收发装置采用二极管、电容、移相电路设计多通道射频收发链路，包括结构相同的第一收发链路和第二收发链路，通过其中的第一开关控制电路可以控制第一收发链路的收发状态，当二极管短路时，由于寄生效应，二极管等效为电感LD，通过电容与电感LD串联谐振，移相电路与电容连接的一端相当于接地，移相电路的另一端相当于开路，此时移相电路无法传输射频信号，两端之间具有良好的隔离特性；当二极管开路时，二极管等效为电容CD，链路中的电容和电容CD相匹配，此时移相电路的两端仍可等效为移相电路，电路具有良好的匹配特性，射频信号能够很好地传输，第二收发链路的工作原理与第一收发链路的相同，解决了传统的PIN管在截止状态所能承受的电压越大，其寄生电容就越大，射频开关的阻抗特性和通道间的隔离差的问题，另外利用多通道射频收发链路可以同时接收多路射频信号或从多通道中选择其中一路发射射频信号，并且结构简单，使用的器件相对较少，可以减小装置电路的设计面积，减小硬件成本。

进一步的，对射频收发装置的工作原理进行说明：

如图12所示，通过控制二极管的通断，射频收发装置INPUT端口的输入信号，可以切换传输到OUTPUT1或OUTPUT2端口。从OUTPUT1或OUTPUT2回采的信号，分别可以传输到RX1或RX2端口，同时与其它端口隔离，在磁共振场景中回采的信号可用于磁共振成像。每个移相电路可以是特征阻抗为50Ω的1/4波长传输线，可以是真实的传输线，也可以由集中参数元器件电感和电容组成的电路替代，如上述电容-电感-电容形式结构、电感-电容-电感形式结构的移相电路，或由传输线和集中参数元器件组成的混合电路，如上述传输线形式结构等的移相电路。通过让二极管开路时的寄生电容作为1/4波长传输线的组成部分，来提高射频收发装置的隔离和阻抗匹配特性。

具体的，（1）通道1发射状态：第一开关控制电路的输入端DC1高电平、第一开关控制电路的输入端DC2低电平，二极管D1/D2导通，二极管D3/D4关断；INPUT向OUTPUT2端看到的是开路，射频信号由INUPT传输到OUTPUT1，射频信号流向如图13所示；（2）通道2发射状态：第一开关控制电路的输入端DC1低电平、第一开关控制电路的输入端DC2高电平，二极管D1/D2关断，二极管D3/D4导通；INPUT向OUTPUT1端看到的是开路，射频信号由INUPT传输到OUTPUT2，射频信号流向如图14所示；（3）信号接收状态：第一开关控制电路的输入端DC1和DC2均为低电平，四个二极管D1/D2/D3/D4关断，OUTPUT1端向INPUT端看到的是开路，从相应的射频线圈接收到的信号传输到RX1端的射频接收信号处理电路，OUTPUT2端向INPUT端看到的是开路，从相应的射频线圈接收到的信号传输到RX2端的射频接收信号处理电路，射频信号流向如图15所示。

需要说明的是，第一开关控制电路可以使用第一射频扼流圈和第二射频扼流圈；移相电路可以使用四分之一波长传输线，或者电容-电感-电容形式结构、电感-电容-电感形式结构和传输线形式结构等的移相电路；上述射频收发链路的实施例阐述的技术特征及其有益效果均适用于射频收发装置的实施例中。

在一个实施例中，第一收发链路或第二收发链路为两个以上。

在本实施例中，第一收发链路或第二收发链路均可以为两个以上，在射频收发装置中包括两个以上射频收发链路，即可以扩展为多个射频收发链路，以实现多通路的射频信号的接收和发射。

具体的，如图16所示，射频收发装置包括三个射频收发链路，当其中一路所在的二极管提供高电平导通，其它路所在的二极管关断时，即可实现这一路的发射状态；当所有二极管均关断时，各个端口均为接收状态，射频信号由射频线圈传输到射频接收信号处理电路。

根据上述射频收发链路，本发明实施例还提供另一种射频收发装置，以下就另一种射频收发装置的实施例进行详细说明。

参见图17所示，为一个实施例的射频收发装置的结构示意图。该实施例中的射频收发装置包括第三收发链路和第四收发链路；

第三收发链路包括上述的射频收发链路、电容C5、电容C6、二极管D5和第二开关控制电路；

在第三收发链路中，移相电路l1连接移相电路l2的一端通过依次连接的电容C5、二极管D5、电容C6连接射频功率放大器；二极管D5的正极连接电容C5的一端，二极管D5的负极连接电容C6的一端；

第四收发链路包括如上述的射频收发链路、移相电路l4、电容C7、二极管D6和隔离电路；

在第四收发链路中，二极管D6的正极连接电容C7的一端，二极管D6的负极接地，隔离电路的一端接地，隔离电路的另一端、电容C7的另一端、移相电路l4的一端均连接至移相电路l1连接移相电路l2的一端，移相电路l4的另一端连接二极管D5的负极；

第二开关控制电路的输出端分别连接二极管D5的正极、二极管D6的正极。

在本实施例中，射频收发装置采用二极管、电容、移相电路设计双通道射频收发链路，包括第三收发链路和第四收发链路，通过第三收发链路中的第一开关控制电路可以控制第三收发链路的收发状态，通过第四收发链路中的第一开关控制电路可以控制第四收发链路的收发状态，当二极管短路时，由于寄生效应，二极管等效为电感LD，通过电容与电感LD串联谐振，移相电路与电容连接的一端相当于接地，移相电路的另一端相当于开路，此时移相电路无法传输射频信号，两端之间具有良好的隔离特性；当二极管开路时，二极管等效为电容CD，链路中的电容和电容CD相匹配，此时移相电路的两端仍可等效为移相电路，电路具有良好的匹配特性，射频信号能够很好地传输，此外，第二开关控制电路可以控制射频收发装置中二极管D5和D6链路的导通，从而使射频收发装置的输入端和接收端有更好的隔离，解决了传统的PIN管在截止状态所能承受的电压越大，其寄生电容就越大，射频开关的阻抗特性和通道间的隔离差的问题，另外利用双通道射频收发链路可以同时接收双路射频信号或从双通道中选择其中一路发射射频信号，并且结构简单，使用的器件相对较少，可以减小装置电路的设计面积，减小硬件成本。

进一步的，对射频收发装置的工作原理进行说明：

如图18所示，通过控制二极管的通断，射频收发装置INPUT端口的输入信号，可以切换传输到OUTPUT1或OUTPUT2端口。从OUTPUT1或OUTPUT2回采的信号，分别可以传输到RX1或RX2端口，同时与其它端口隔离，在磁共振场景中回采的信号可用于磁共振成像。每个移相电路可以是特征阻抗为50Ω的1/4波长传输线，可以是真实的传输线，也可以由集中参数元器件电感和电容组成的电路替代，如上述电容-电感-电容形式结构、电感-电容-电感形式结构的移相电路，或由传输线和集中参数元器件组成的混合电路，如上述传输线形式结构等的移相电路。通过让二极管开路时的寄生电容作为1/4波长传输线的组成部分，来提高射频收发装置的隔离和阻抗匹配特性。

具体的，为了区分第三收发链路和第四收发链路中的射频收发链路，设置第三收发链路中的射频收发链路包括移相电路l1、移相电路l2、移相电路l3、电容C1、电容C2、二极管D1、二极管D2和第一开关控制电路，第四收发链路中的射频收发链路包括移相电路l5、移相电路l6、移相电路l7、电容C3、电容C4、二极管D3、二极管D4和第三开关控制电路，具体连接关系见图18。

具体的，（1）通道1发射状态：第一开关控制电路的输入端DC1高电平、第三开关控制电路的输入端DC2低电平，第二开关控制电路的输入端DC3高电平，二极管D1/D2导通，二极管D3/D4关断，二极管D5/D6导通；INPUT向OUTPUT2端看到的是开路，射频信号由INUPT传输到OUTPUT1，射频信号流向如图19所示；（2）通道2发射状态：第一开关控制电路的输入端DC1低电平、第三开关控制电路的输入端DC2高电平，二极管D1/D2关断，二极管D3/D4导通，二极管D5/D6关断；INPUT向OUTPUT1端看到的是开路，射频信号由INUPT传输到OUTPUT2，射频信号流向如图20所示；（3）信号接收状态：第一开关控制电路的输入端DC1和第三开关控制电路的输入端DC2均为低电平，四个二极管D1/D2/D3/D4关断，第二开关控制电路的输入端DC3可以为高电平，也可以为低电平；OUTPUT1端向INPUT端看到的是开路，从相应的射频线圈接收到的信号传输到RX1端的射频接收信号处理电路，OUTPUT2端向INPUT端看到的是开路，从相应的射频线圈接收到的信号传输到RX2端的射频接收信号处理电路，射频信号流向如图21所示；当DC3为高电平时，二极管D5/D6导通，RX2与INPUT间有更好的隔离；当DC3为低电平，二极管D5/D6关断，RX1与INPUT间有更好的隔离。

进一步的，以图22-25所示的具体电路实现形式为例，对二极管D5/D6所在电路的 具体工作方式做出说明。图22为一个完整的单元电路，DC3为直流信号，用于控制二极管的 导通与关断。RFC（RF choke）的作用是阻断射频信号，导通直流信号。图23是该单元电路的 一种具体实现形式（电容-电感-电容形式结构的移相电路）。电容Cx、Cy和电感Lx等效为四 分之一波长传输线，电容Cx和Cy的容值相等，电容C5、C6和C7为隔直电容。在通道1发射模 式，二极管D5和D6导通。由于寄生效应，两二极管分别等效为电感LD5和LD6，如图24所示。通 过调节电容C5的值，使C5与LD5串联谐振，INPUT和OUT1端口间短路。通过调节电容C7的值， 使C7与LD6串联谐振（由于二极管D5和D6的寄生电感是相同的，所以C5=C7），OUT2为接地点， 由A点向OUT2端看到的是开路。这时INPUT的信号无法传输到OUT2，只能传输到OUT1。二极管D6提高了INPUT的OUT2两端口间的隔离特性；在通道2发射模式，二极管D5和D6断开。两二极 管分别等效为电容CD5和CD6，如图25所示。电容C5和CD5串联后的总电容为

，电容C7 和CD6串联后的总电容为

。因为CD5=CD6、C5=C7，所以

。 在通道2发射状态，二极管D1断开，OUT1点等效为接地点。因此，A点到OUT2之间的电路等效 为：并联到地的电容Cx∥C,串联电容Lx，并联到地的电容Cy∥C。此时的电容-电感-电容形 式结构的移相电路产生的相位已经不再是四分之一波长。由于Cx=Cy，Cx∥C=Cy∥C，此电路 是对称的，此时该电路仍是匹配良好的。因此，由于二极管D5的存在，进一步提高了INPUT到OUT1间的隔离特性，而INPUT到OUT2之间的匹配特性并未受到影响。

在一个实施例中，在第四收发链路中，隔离电路包括第三射频扼流圈，第三射频扼流圈的一端连接至移相电路l1连接移相电路l2的一端，第三射频扼流圈的另一端接地。

在本实施例中，射频扼流圈（RF choke）可以抑制射频信号输入，采用射频扼流圈可以避免射频信号在传输时的衰减。

需要说明的是，第一开关控制电路、第二开关控制电路、第三开关控制电路可以使用第一射频扼流圈和第二射频扼流圈；移相电路可以使用四分之一波长传输线，或者电容-电感-电容形式结构、电感-电容-电感形式结构和传输线形式结构等的移相电路；上述射频收发链路的实施例阐述的技术特征及其有益效果均适用于射频收发装置的实施例中。

根据上述射频收发链路，本发明实施例还提供一种磁共振设备，以下就一种磁共振设备的实施例进行详细说明。

一种磁共振设备，磁共振设备的射频系统包括上述的射频收发链路，或上述的射频收发装置。

在本实施例中，磁共振设备的射频系统包括上述的射频收发链路或射频收发装置，可以解决传统的PIN管在截止状态所能承受的电压越大，其寄生电容就越大，射频开关的阻抗特性和通道间的隔离差的问题，从而产生稳定的射频信号，使磁共振成像更加稳定准确。

需要说明的是，上述射频收发链路的实施例阐述的技术特征及其有益效果均适用于磁共振设备的实施例中。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种射频收发链路，其特征在于，所述射频收发链路包括移相电路l1、移相电路l2、移相电路l3、电容C1、电容C2、二极管D1、二极管D2和第一开关控制电路；

所述二极管D1的正极、所述电容C1、所述移相电路l1、所述移相电路l2、所述移相电路l3、所述电容C2、所述二极管D2的正极依次串联，所述二极管D1的负极和所述二极管D2的负极均接地；

所述移相电路l1连接所述移相电路l2的一端连接射频功率放大器；所述移相电路l3连接所述移相电路l2的一端连接射频线圈，所述移相电路l3连接所述电容C2的一端连接射频接收信号处理电路；

所述第一开关控制电路的输出端分别连接所述二极管D1的正极、所述二极管D2的正极。

2.根据权利要求1所述的射频收发链路，其特征在于，所述第一开关控制电路包括第一射频扼流圈和第二射频扼流圈；

所述第一射频扼流圈的一端连接所述二极管D1的正极，所述第二射频扼流圈的一端连接所述二极管D2的正极；

所述第一射频扼流圈的另一端和所述第二射频扼流圈的另一端连接后作为输入端，所述输入端用于输入直流信号。

3.根据权利要求1所述的射频收发链路，其特征在于，各所述移相电路的结构包括四分之一波长传输线。

4.根据权利要求1所述的射频收发链路，其特征在于，各所述移相电路的结构包括电容-电感-电容形式结构、电感-电容-电感形式结构和传输线形式结构中的任意一种或其组合。

5.根据权利要求4所述的射频收发链路，其特征在于，所述电容-电感-电容形式结构的移相电路包括依次串联的电容Cx、电感Lx和电容Cy，所述电容Cx未与所述电感Lx连接的一端接地，所述电容Cy未与所述电感Lx连接的一端接地；所述电容Cx与所述电感Lx连接的一端，以及所述电容Cy与所述电感Lx连接的一端作为所述电容-电感-电容形式结构的移相电路的两端；

所述电感-电容-电感形式结构的移相电路包括依次串联的电感Lm、电容Cm和电感Ln，所述电感Lm未与所述电容Cm连接的一端接地，所述电感Ln未与所述电容Cm连接的一端接地；所述电感Lm与所述电容Cm连接的一端，以及所述电感Ln与所述电容Cm连接的一端作为所述电感-电容-电感形式结构的移相电路的两端；

所述传输线形式结构的移相电路包括依次串联的电容Cp、预设阻抗传输线l0和电容Cq，所述电容Cp未与所述预设阻抗传输线l0连接的一端接地，所述电容Cq未与所述预设阻抗传输线l0连接的一端接地；所述电容Cp与所述预设阻抗传输线l0连接的一端，以及所述电容Cq与所述预设阻抗传输线l0连接的一端作为所述传输线形式结构的移相电路的两端。

6.一种射频收发装置，其特征在于，所述射频收发装置包括结构相同的第一收发链路和第二收发链路；

所述第一收发链路包括移相电路l4和如权利要求1至5中任意一项所述的射频收发链路；

所述移相电路l1连接所述移相电路l2的一端通过所述移相电路l4连接射频功率放大器；

所述第一收发链路和所述第二收发链路连接同一个所述射频功率放大器。

7.根据权利要求6所述的射频收发装置，其特征在于，所述第一收发链路或所述第二收发链路为两个以上。

8.一种射频收发装置，其特征在于，所述射频收发装置包括第三收发链路和第四收发链路；

所述第三收发链路包括如权利要求1至5中任意一项所述的射频收发链路、电容C5、电容C6、二极管D5和第二开关控制电路；

在所述第三收发链路中，移相电路l1连接移相电路l2的一端通过依次连接的所述电容C5、所述二极管D5、所述电容C6连接射频功率放大器；所述二极管D5的正极连接所述电容C5的一端，所述二极管D5的负极连接所述电容C6的一端；

所述第四收发链路包括如权利要求1至5中任意一项所述的射频收发链路、移相电路l4、电容C7、二极管D6和隔离电路；

在所述第四收发链路中，所述二极管D6的正极连接所述电容C7的一端，所述二极管D6的负极接地，所述隔离电路的一端接地，所述隔离电路的另一端、所述电容C7的另一端、所述移相电路l4的一端均连接至移相电路l1连接移相电路l2的一端，所述移相电路l4的另一端连接所述二极管D5的负极；

所述第二开关控制电路的输出端分别连接所述二极管D5的正极、所述二极管D6的正极。

9.根据权利要求8所述的射频收发装置，其特征在于，在所述第四收发链路中，所述隔离电路包括第三射频扼流圈，所述第三射频扼流圈的一端连接至移相电路l1连接移相电路l2的一端，所述第三射频扼流圈的另一端接地。

10.一种磁共振设备，其特征在于，所述磁共振设备的射频系统包括如权利要求1至5中任意一项所述的射频收发链路，或如权利要求6至9中任意一项所述的射频收发装置。

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