CN111142055A - 一种解耦装置、磁共振系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种解耦装置、磁共振系统及其控制方法。其中，该解耦装置包括：至少一个解耦电路，任一解耦电路包括第一端、第二端和第三端，解耦电路用于将解耦电路的第一端输入的功率信号进行分配，并形成幅值相同且相位不同的两路信号分别传输至解耦电路的第二端和第三端。本发明实施例提供的技术方案可以实现对射频发射线圈组件的解耦，降低馈电端之间信号的强耦合作用。

Description

一种解耦装置、磁共振系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及磁共振技术，尤其涉及一种解耦装置、磁共振系统及其控制方法。

背景技术

鸟笼式射频线圈，也被称为鸟笼式线圈，其原理利用是LC驻波谐振，产生均匀的射频激励磁场，以用于磁共振激励。若鸟笼式线圈的多个馈电端口之间存在信号的强耦合作用，如果不对鸟笼式线圈进行解耦，输入馈电端口中的功率信号会从一个功率放大器耦合到另一个功率放大器，从而使得鸟笼式线圈工作效率下降，甚至会产生损坏其他功率源的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种解耦装置、磁共振系统及其控制方法，以实现对射频发射线圈组件的解耦，降低馈电端之间信号的强耦合作用。

第一方面，本发明实施例提供了一种解耦装置，包括：

至少一个解耦电路，任一解耦电路包括第一端、第二端和第三端，

解耦电路用于将解耦电路的第一端输入的功率信号进行分配，并形成幅值相同且相位不同的两路信号分别传输至解耦电路的第二端和第三端。

进一步地，至少一个解耦电路包括第一解耦电路和第二解耦电路，解耦装置还包括第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端、第三输出端和第四输出端；

其中，第一解耦电路的第一端与第一输入端电连接，第一解耦电路的第二端与第一输出端电连接，第一解耦电路的第三端与第三输出端电连接；

第二解耦电路的第一端与第二输入端电连接，第二解耦电路的第二端与第三输出端电连接，第二解耦电路的第三端与第四输出端电连接。

进一步地，任一解耦电路还包括第四端，任一解耦电路还用于将解耦电路的第四端输入的功率信号进行分配，并形成幅值相同且相位相同的两路信号分别传输至解耦电路的第二端和第三端，

解耦装置还包括第三输入端和第四输入端，

至少一个解耦电路还包括：第三解耦电路，

第三解耦电路的第一端与第三输入端电连接，第三解耦电路的第四端与第四输入端电连接，第三解耦电路的第二端与第一解耦电路的第四端电连接，第三解耦电路的第三端与第二解耦电路的第四端电连接。

进一步地，解耦电路包括90度耦合器和90度移相器，

其中，90度耦合器包括第一端、第二端、第三端和第四端，90度耦合器的第一端与解耦电路的第一端电连接，90度耦合器的第二端与解耦电路的第二端电连接，90度耦合器的第三端与90度移相器的输入端电连接，90度移相器的输出端与解耦电路的第三端电连接，90度耦合器的第四端与解耦电路的第四端电连接。

进一步地，解耦电路包括180度耦合器，

其中，180度耦合器包括第一端、第二端、第三端和第四端，180度耦合器的第一端与解耦电路的第一端电连接，180度耦合器的第二端与解耦电路的第二端电连接，180度耦合器的第三端与解耦电路的第三端电连接，180度耦合器的第四端与解耦电路的第四端电连接。

进一步地，解耦装置还包括：层叠排列的印刷电路基板和水冷板，至少一个解耦电路设置于印刷电路基板上。

进一步地，解耦装置还包括：屏蔽外壳，至少一个解耦电路、印刷电路基板和水冷板位于屏蔽外壳内部。

第二方面，本发明实施例还提供了一种磁共振系统，包括：

第一射频功率放大器；

第二射频功率放大器；

第一解耦电路，包括第一端、第二端和第三端，第一解耦电路的第一端与第一射频功率放大器的输出端电连接；第一解耦电路用于将第一解耦电路的第一端输入的功率信号进行分配，并形成幅值相同且相位不同的两路信号分别传输至第一解耦电路的第二端和第三端；

射频发射线圈组件，包括第一馈电端、第二馈电端和第三馈电端，第一馈电端与第三馈电端对角设置，第一馈电端和第三馈电端分别与第一解耦电路的第二端和第三端电连接，第二馈电端与第二射频功率放大器的输出端电连接。

进一步地，射频发射线圈组件还包括：第四馈电端，与第二馈电端对角设置；

磁共振系统还包括：第二解耦电路，包括第一端、第二端和第三端，第二解耦电路的第一端与第二射频功率放大器的输出端电连接；第二解耦电路的第二端和第三端分别与第二馈电端和第四馈电端电连接，第二解耦电路用于将第二解耦电路的第一端输入的功率信号进行分配，并形成幅值相同且相位不同的两路信号分别传输至第二解耦电路的第二端和第三端。

第三方面，本发明实施例还提供了一种磁共振系统的控制方法，包括：

第一射频功率放大器输出功率信号至第一解耦电路；

第一解耦电路将第一射频功率放大器输出的功率信号进行分配，并形成幅值相同且相位不同的两路信号分别传输至射频发射线圈组件的呈对角设置的第一馈电端和第三馈电端；

第二射频功率放大器输出功率信号至射频发射线圈组件的第二馈电端。

磁共振

本发明实施例的技术方案通过设置解耦装置，解耦装置包括至少一个解耦电路，任一解耦电路包括第一端、第二端和第三端，解耦电路用于将解耦电路的第一端输入的功率信号进行分配，并形成幅值相同且相位不同的两路信号分别传输至解耦电路的第二端和第三端，以实现对射频发射线圈组件的解耦，降低馈电端之间信号的强耦合作用，解决了如果不对鸟笼式线圈进行解耦，输入馈电端口中的功率信号会从一个功率放大器耦合到另一个功率放大器，从而使得鸟笼式线圈工作效率下降，甚至会产生损坏其他功率源的问题。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种解耦装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种磁共振系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的又一种解耦装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的又一种磁共振系统的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种四端口鸟笼式线圈的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的又一种解耦装置的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的又一种磁共振系统的结构示意图；

图8为本发明实施例中提供的一种磁共振系统的信号传输示意图；

图9为本发明实施例提供的又一种解耦装置的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的一种90度耦合器的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的一种90度移相器的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的又一种解耦装置的结构示意图；

图13为本发明实施例提供的一种180度耦合器的结构示意图；

图14为本发明实施例提供的又一种解耦装置的结构示意图；

图15为本发明实施例提供的一种水冷板的结构示意图；

图16为本发明实施例提供的又一种解耦装置的结构示意图；

图17为本发明实施例提供的又一种解耦装置的结构示意图；

图18为本发明实施例提供的又一种磁共振系统的结构示意图；

图19为本发明实施例提供的又一种磁共振系统的结构示意图；

图20为本发明实施例提供的又一种磁共振系统的结构示意图；

图21为本发明实施例提供的一种射频发射线圈组件的结构示意图；

图22为本发明实施例提供的又一种射频发射线圈组件的结构示意图；

图23为本发明实施例提供的一种磁共振系统的控制方法的流程图；

图24为本发明实施例提供的又一种磁共振系统的控制方法的流程图；

图25为本发明实施例提供的又一种磁共振系统的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。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结构。

本发明实施例提供一种解耦装置。图1为本发明实施例提供的一种解耦装置的结构示意图。图2为本发明实施例提供的一种磁共振系统的结构示意图。该解耦装置1包括：至少一个解耦电路10。

其中，任一解耦电路10包括第一端N1、第二端N2和第三端N3，解耦电路10用于将解耦电路10的第一端N1输入的功率信号进行分配，并形成幅值相同且相位不同的两路信号分别传输至解耦电路10的第二端N2和第三端N3。

其中，该解耦装置可用于实现对射频发射线圈组件的解耦，该射频发射线圈组件可以是鸟笼式线圈、环形线圈或偶极子发射阵列等，射频发射组件，用于发射射频脉冲。该解耦装置可设置于磁共振成像设备中。解耦电路10的数量可以是一个或多个。可选的，该解耦电路10可以包括90度耦合器和90度移相器。90度耦合器可为90度定向耦合器。可选的，该解耦电路10可以包括180度耦合器(或称180度混合环)。180度耦合器可为180度定向耦合器。可选的，解耦电路10用于将解耦电路10的第一端N1输入的功率信号进行分配，并形成幅值相同且相位相反的两路信号分别传输至解耦电路10的第二端N2和第三端N3。

需要说明的是，90度耦合器包括输入端、直通端和耦合端，当向输入端输入功率信号时，直通端输出的功率信号的相位与输入端输入的功率信号的相位相同，耦合端输出的功率信号的相位滞后输入端输入的功率信号的相位90度。90度移相器的输出端输出的功率信号的相位滞后输入端输入的功率信号的相位90度。可选的，任一解耦电路中，90度耦合器的输入端与解耦电路的第一端电连接，90度耦合器的直通端与解耦电路的第二端电连接，90度耦合器的耦合端与90度移相器的输入端电连接，90度移相器的输出端与解耦电路的第三端电连接。

图1和图2示例性的画出解耦电路10为一个的情况。如图2所示，该解耦电路10的第二端N2和第三端N3可以分别与鸟笼式线圈的端环上设置的两个馈电端PORT1＇和PORT2＇电连接，该两个馈电端PORT1＇和PORT2＇在周向上相差180度，即位于端环的同一直径上，可通过一个解耦电路实现对两端口鸟笼式线圈2的解耦，以解决射频功放与鸟笼式线圈直接连接时，射频功放在向鸟笼式线圈的一个馈电端输入射频激励信号时，会导致另一个馈电端输出耦合信号，故存在射频功放的输出功率较高，射频功放的设计要求较高的问题。通过向解耦电路10的第一端N1输入射频信号，经解耦电路10的第二端N2和第三端N3输出幅值相同且相位相反的两路功率信号至两端口鸟笼式线圈，以使鸟笼式线圈产生圆极化磁场。

本实施例的技术方案通过设置解耦装置，解耦装置包括至少一个解耦电路，任一解耦电路包括第一端、第二端和第三端，解耦电路用于将解耦电路的第一端输入的功率信号进行分配，并形成幅值相同且相位不同的两路功率信号分别传输至解耦电路的第二端和第三端，以实现对射频发射线圈组件的解耦，降低馈电端之间信号的强耦合作用，解决了如果不对鸟笼式线圈进行解耦，输入馈电端口中的功率信号会从一个功率放大器耦合到另一个功率放大器，从而使得鸟笼式线圈工作效率下降，甚至会产生损坏其他功率源的问题。

本发明实施例提供又一种解耦装置。图3为本发明实施例提供的又一种解耦装置的结构示意图。图4为本发明实施例提供的又一种磁共振系统的结构示意图，该系统可包括射频发射线圈组件、RF(射频)功率放大器、解耦装置以及控制器，射频发射线圈组件可以是亥姆霍兹线圈、螺线管线圈、四线结构线圈、STR(管状谐振器)线圈、环形阵列、偶极子阵列或者鸟笼线圈等。图5为本发明实施例提供的一种四端口鸟笼式线圈的结构示意图，鸟笼线圈可包括并排设置的多条腿和设置在相邻腿之间的端环，每条腿对应一个RF发射线圈。在上述实施例的基础上，至少一个解耦电路包括第一解耦电路11和第二解耦电路12，解耦装置1还包括第一输入端In1、第二输入端In2、第一输出端Out1、第二输出端Out2、第三输出端Out3和第四输出端Out4。

其中，第一解耦电路11的第一端N1与第一输入端In1电连接，第一解耦电路11的第二端N2与第一输出端Out1电连接，第一解耦电路11的第三端N3与第三输出端Out3电连接；第二解耦电路12的第一端N1与第二输入端In2电连接，第二解耦电路12的第二端N2与第三输出端Out3电连接，第二解耦电路12的第三端N3与第四输出端Out4电连接。

其中，如图4所示，鸟笼式线圈2可包括沿端环的周向上依次排列的四个馈电端PORT1、PORT2、PORT3和PORT4，相邻的两个馈电端在周向上相差90度，两个馈电端PORT1和PORT3在周向上相差180度，两个馈电端PORT2和PORT4在周向上相差180度，馈电端PORT1和馈电端PORT3与第一解耦电路11电连接，馈电端PORT2和馈电端PORT4与第二解耦电路12电连接，可通过第一解耦电路11去除两个馈电端PORT1和PORT3之间的耦合，通过第二解耦电路12去除两个馈电端PORT2和PORT4之间的耦合。第一输入端In1和第二输入端In2输入的功率信号的相位相差90度，幅值相等，进而可以使四个馈电端的输入的功率信号的相位依次相差90度，幅值相等，例如，馈电端PORT1至PORT4输入的功率信号的相位依次为0度、90度、180度和270度，以使鸟笼式线圈产生圆极化磁场。通过两个解耦电路对四端口鸟笼式线圈进行解耦，降低位于同一直径上的两个馈电端的耦合作用。如图5所示，鸟笼式线圈包括上端环、下端环，以及连接上端环和下端环之间的金属腿。上端环和下端环上设置有多个电容。图5示例性的画出鸟笼式线圈包括32个电容，即电容C1至C32，本发明实施例对鸟笼式线圈中的电容的数量不作限定。鸟笼式线圈呈对称分布。

本发明实施例提供又一种解耦装置。图6为本发明实施例提供的又一种解耦装置的结构示意图。图7为本发明实施例提供的又一种磁共振系统的结构示意图。在上述实施例的基础上，任一解耦电路还包括第四端N4，任一解耦电路还用于将解耦电路的第四端N4输入的功率信号进行分配，并形成幅值相同且相位相同的两路信号分别传输至解耦电路的第二端N2和第三端N3。

解耦装置还包括第三输入端In3和第四输入端In4。至少一个解耦电路还包括：第三解耦电路13，第三解耦电路13的第一端N1与第三输入端In3电连接，第三解耦电路13的第四端N4与第四输入端In4电连接，第三解耦电路13的第二端N2与第一解耦电路11的第四端N4电连接，第三解耦电路13的第三端N3与第二解耦电路12的第四端N4电连接。

其中，任一解耦电路的第一端N1输入的功率信号不会耦合到第四端N4。任一解耦电路的第四端N4输入的功率信号不会耦合到第一端N1。任一解耦电路10的第一端N1和第四端N4可以同时传输功率信号，此时第二端N2得到的功率信号为从第一端N1经功分获得的功率信号和从第四端N4经功分获得的功率信号的叠加信号，第三端N3得到的功率信号为从第一端N1经功分获得的功率信号和从第四端N4经功分获得的功率信号的叠加信号。

其中，如图7所示，通过三个解耦电路对四端口鸟笼式线圈2进行解耦，通过第一解耦电路11去除两个馈电端PORT1和PORT3之间的耦合，通过第一解耦电路12去除两个馈电端PORT2和PORT4之间的耦合，通过第三解耦电路13降低相邻馈电端之间的弱耦合，例如：馈电端PORT1与馈电端PORT2之间的弱耦合，馈电端PORT2与馈电端PORT3之间的弱耦合，馈电端PORT3与馈电端PORT4之间的弱耦合，馈电端PORT1与馈电端PORT4之间的弱耦合。

图8为本发明实施例中提供的一种磁共振系统的信号传输示意图。下面对应用于四端口鸟笼式线圈的鸟笼式线圈解耦装置的去耦可行性进行理论分系析。

假设四端口鸟笼线圈的S散射参数矩阵如下：

由于上述S散射参数矩阵S^a的对角元素不为零，即端口间存在耦合，为了减小鸟笼式线圈端口之间的耦合，需要在鸟笼式线圈的前端加入解耦装置，解耦装置的散射参数矩阵是一个8×8的矩阵，表示为[S]_8×8或S_A。

又可以写成：

其中，

可以得到解耦装置和阵列混合的散射参数矩阵为：

S^c＝S_mm+S_mn[(S^a)^-1-S_nn]^-1S_nm(m＝1,2,3,4.n＝5,6,7,8) 公式3

假设

那么得到：

其中，λ是S^a的本征值。

理论上4通道鸟笼式线圈结构具有对称性，且满足相邻端口耦合为零，即在端环周向上相差90度的任意两个馈电端之间的耦合可看作零，故其S散射参数矩阵为：

计算得到：

其中，其本征向量为：

由S_mn＝[e₁ e₂ e₃ e₄]，因此，如果解耦装置的散射参数矩阵S_A满足：

那么解耦装置的外部端口就解耦了。因此得到

天线的匹配被破坏，可在四个端口加入匹配电路分别进行匹配。

实际工程中，4通道鸟笼式线圈的相邻通道(即在周向上相差90度的相邻馈电端)存在弱耦合，因此需要考虑，

最终得到的解耦装置的S散射参数特性为：

加入解耦装置后，输入到四端口鸟笼式线圈的功率需要经过解耦装置进行转换，假设经解耦装置的第一输入端In1、第三输入端In3、第四输入端In4和第二输入端In2输入的功率分别为P_in1、P_in2、P_in3、P_in4，经解耦装置的第一输出端Out1、第二输出端Out2、第四输出端Out4和第三输出端Out3分别输出的功率依次为P_out1、P_out2、P_out3、P_out4，有如下等式：

其中，

即各输入端和输出端的信号由其输入分量和输出分量决定，示例性的，第一输入端In1输入的功率P_in1等于输入分量a₁的幅值与输出分量b₁的幅值的平方差的一半，第一输出端Out1输出的功率P_out1等于输出分量b₅的幅值与输入分量a₅的幅值的平方差的一半。

根据公式10，以及所需的四个馈电端PORT1至PORT4的幅值和相位，求得所需输入至解耦装置的四个输入端的功率信号的幅值相位，以使鸟笼式线圈的四个馈电端PORT1至PORT4的输入的功率信号的相位依次相差90度，幅值相等，以使鸟笼式线圈产生圆极化磁场。

可选的，在上述实施例的基础上，图9为本发明实施例提供的又一种解耦装置的结构示意图，解耦电路包括90度耦合器15和90度移相器16。

其中，90度耦合器15包括第一端N11(可以是输入端)、第二端N12(可以是直通端)、第三端N13(可以是耦合端)和第四端N14(可以是隔离端)，90度耦合器15的第一端N11与解耦电路的第一端N1电连接，90度耦合器15的第二端N12与解耦电路的第二端N2电连接，90度耦合器15的第三端N13与90度移相器16的输入端N15电连接，90度移相器16的输出端N16与解耦电路的第三端N3电连接，90度耦合器15的第四端N14与解耦电路的第四端N4电连接。

其中，当向90度耦合器15的第四端N14输入功率信号时，第三端N13(即耦合端)输出的功率信号的相位与第四端N14输入的功率信号的相位相同，第二端N12(即直通端)输出的功率信号的相位滞后第四端N14输入的功率信号的相位90度。90度耦合器16的第一端N11输入的功率信号不会耦合到第四端N14。90度耦合器16的第四端N14输入的功率信号不会耦合到第一端N11。

需要说明的是，图1至图4中的解耦电路包括90度耦合器15和90度移相器16时，90度耦合器15的第四端N14不使用即可，例如第四端N14可悬空设置。

可选的，在上述实施例的基础上，图10为本发明实施例提供的一种90度耦合器的结构示意图，该90度耦合器包括第一电阻R1至第十六电阻R16，第一电感L1至第四电感L4，第一电容C41至第四电容C44，以及第一节点Q1至第四节点Q4，其中，90度耦合器的第一端N11经第一电阻R1与第一节点Q1电连接，第四电租R4和第一电容C41串联，串联后的两端分别与地和第一节点Q1电连接，第二电阻R2、第一电感L1和第八电阻R8串联，串联后的两端分别与第一节点Q1和第二节点Q2电连接；90度耦合器的第四端N14经第五电阻R5与第二节点Q2电连接，第六电阻R6和第二电容C42串联，串联后的两端分别与地和第二节点Q2电连接，第七电阻R7、第二电感L2和第九电阻R9串联，串联后的两端分别与第二节点Q2和第三节点Q3电连接；90度耦合器的第三端N13经第十一电阻R11与第三节点Q3电连接，第十电阻R10和第三电容C43串联，串联后的两端分别与地和第三节点Q3电连接，第十二电阻、第三电感L3和第十四电阻R14串联，串联后的两端分别与第三节点Q3和第四节点Q4电连接；90度耦合器的第二端N12经第十五电阻R15与第四节点Q4电连接，第十六电阻R16和第四电容C44串联，串联后的两端分别与地和第四节点Q4电连接，第十三电阻R13、第四电感L4和第三电阻R3串联，串联后的两端分别与第三节点Q3和第四节点Q4电连接。

需要说明的是，实际应用中，与90度耦合器15的第三端N13电连接的第十一电阻R11和与90度移相器16的输入端N15电连接的第十七电阻R17可以合并成一个电阻进行设置，具体可根据需要进行设置，本发明实施例对此不作限定。其中，90度耦合器15和90度移相器16中的电容与电感的大小由工作频率确定，工作频率由磁共振的B0场强确定，B0场为主磁场，磁场固定不变，原子核与B0场相互作用，使原子核自旋绕磁场方向进动，B0场由磁体产生。

可选的，在上述实施例的基础上，图11为本发明实施例提供的一种90度移相器的结构示意图，该90度移相器可为π型电路，该90度移相器可包括第十七电阻R17至第二十二电阻R22，第五电感L5，第五电容C6、第六电容C6、第五节点Q5和第六节点Q6。90度移相器的输入端N15经第十七电阻R17与第五节点Q5电连接，第十八电阻R18和第五电容C45串联，串联后的两端分别与地和第五节点Q5电连接，第十九电阻R19、第五电感L5和第二十电阻R20串联，串联后的两端分别与第五节点Q5和第六节点Q6电连接，90度移相器的输出端N16经第二十二电阻R22与第六节点Q6电连接，第二十一电阻R21和第六电容C46串联，串联后的两端分别与地和第六节点Q6电连接。

可选的，在上述实施例的基础上，图12为本发明实施例提供的又一种解耦装置的结构示意图，图13为本发明实施例提供的一种180度耦合器的结构示意图，解耦电路包括180度耦合器17。

其中，180度耦合器17包括第一端N21、第二端N22、第三端N23和第四端N24，180度耦合器17的第一端N21与解耦电路的第一端N1电连接，180度耦合器17的第二端N22与解耦电路的第二端N2电连接，180度耦合器17的第三端N23与解耦电路的第三端N3电连接，180度耦合器17的第四端N24与解耦电路的第四端N4电连接。

其中，当向180度耦合器17的第一端N21输入功率信号时，第二端N12输出的功率信号的相位与第一端N21输入的功率信号的相位相同，第三端N13输出的功率信号的相位滞后第一端N21输入的功率信号的相位180度。当向180度耦合器17的第四端N24输入功率信号时，第二端N12输出的功率信号的相位与第一端N21输入的功率信号的相位相同，第三端N13输出的功率信号的相位与第四端N24输入的功率信号的相位相同。180度耦合器17的第一端N21输入的功率信号不会耦合到第四端N24。180度耦合器17的第四端N24输入的功率信号不会耦合到第一端N21。如图13所示，λ为波长，Z₀为特性阻抗，Zr为等效阻抗。

需要说明的是，图1至图4中的解耦电路包括180度耦合器17时，180度耦合器17的第四端N24不使用即可，例如第四端N24可悬空设置。

可选的，在上述实施例的基础上，图14为本发明实施例提供的又一种解耦装置的结构示意图，解耦装置还包括：印刷电路基板30至少一个解耦电路设置于印刷电路基板30上。

可选的，在上述实施例的基础上，图15为本发明实施例提供的一种水冷板的结构示意图，图16为本发明实施例提供的又一种解耦装置的结构示意图，解耦装置还包括：水冷板40，印刷电路基板30和水冷板40层叠排列。由于大功率发射，电路板会发热，故加入水冷板进行冷却电路。图16为一种解耦装置的爆炸结构示意图，为方便看清印刷电路基板30和水冷板40的位置关系，实际使用时，可将印刷电路基板30和水冷板40接触，方便散热。

可选的，在上述实施例的基础上，图17为本发明实施例提供的又一种解耦装置的结构示意图，解耦装置还包括：屏蔽外壳50，至少一个解耦电路、印刷电路基板30和水冷板40位于屏蔽外壳50内部。屏蔽外壳50可提高解耦装置的电磁屏蔽性能，保证解耦装置既不干扰其它装置，同时也不受其它装置的影响。

本发明实施例提供一种磁共振系统。磁共振系统包括射频发射线圈组件20和本发明任意实施例提供的解耦装置1，射频发射线圈组件20与解耦装置1电连接。

其中，该磁共振系统可设置于磁共振成像设备、电子发射计算机断层显像仪PET和核磁共振成像术MR两强结合一体化组合成的大型功能代谢与分子影像诊断设备(PET/MR系统)，或磁共振放疗系统(MR/RT系统)中。本发明实施例提供的磁共振系统包括上述实施例中的解耦装置，因此本发明实施例提供的磁共振系统也具备上述实施例中所描述的有益效果，此处不再赘述。

图18为本发明实施例提供的又一种磁共振系统的结构示意图。在上述实施例的基础上，该磁共振系统包括：第一射频功率放大器21、第二射频功率放大器22、第一解耦电路11和射频发射线圈组件2。

其中，第一解耦电路11包括第一端N1、第二端N2和第三端N3，第一解耦电路11的第一端N1与第一射频功率放大器21的输出端电连接；第一解耦电路11用于将第一解耦电路11的第一端N1输入的功率信号进行分配，并形成幅值相同且相位不同的两路信号分别传输至第一解耦电路11的第二端N2和第三端N3。射频发射线圈组件2包括第一馈电端PORT1、第二馈电端PORT2和第三馈电端PORT3，第一馈电端PORT1与第三馈电端PORT3对角设置，第一馈电端PORT1和第三馈电端PORT3分别与第一解耦电路11的第二端N2和第三端N3电连接，第二馈电端PORT2与第二射频功率放大器22的输出端电连接。

其中，该射频发射线圈组件2可以是鸟笼线圈等。射频功率放大器用于接收来自射频源的射频功率，并将射频功率进行放大，以为对应的馈电端提供射频驱动信号。第一馈电端PORT1与第二馈电端PORT2之间，第二馈电端PORT2与第三馈电端PORT3之间相差90度相位差，这种结构设置使得相邻的馈电端口耦合性较低；而第一馈电端PORT1与第三馈电端PORT3之间因为是对角设置，所以需要去耦电路。

对于鸟笼线圈而言，可以看到每个馈电端部分都有一个电容，输出功率的正、负极分别接到这个电容的两端。

图19为本发明实施例提供的又一种磁共振系统的结构示意图。在上述实施例的基础上，射频发射线圈组件2还包括：第四馈电端PORT4，与第二馈电端PORT2对角设置。磁共振系统还包括：第二解耦电路12包括第一端N1、第二端N2和第三端N3，第二解耦电路12的第一端N1与第二射频功率放大器22的输出端电连接；第二解耦电路12的第二端N2和第三端N3分别与第二馈电端PORT2和第四馈电端PORT4电连接，第二解耦电路12用于将第二解耦电路12的第一端N1输入的功率信号进行分配，并形成幅值相同且相位不同的两路信号分别传输至第二解耦电路12的第二端N2和第三端N3。在此实施例中，第二解耦电路12的第二端N2和第三端N3输出的信号相位可相差90°或者其他角度。

本发明实施例提供又一种磁共振系统。参见图2、图4或图7，磁共振系统包括鸟笼式线圈2和本发明任意实施例提供的解耦装置1，鸟笼式线圈2与解耦装置1电连接。

可选的，在上述实施例的基础上，参见图4或图7，当至少一个解耦电路包括第一解耦电路11和第二解耦电路12，解耦装置1还包括第一输入端In1、第二输入端In2、第一输出端Out1、第二输出端Out2、第三输出端Out3和第四输出端Out4时，鸟笼式线圈2的端环上设置有沿周向上依次排列的四个馈电端，相邻的两个馈电端在周向上相差90度，解耦装置1的第一输出端Out1和第二输出端Out2分别与两个在周向上相差180度的馈电端电连接，如馈电端PORT1和馈电端PORT3；解耦装置1的第三输出端Out3和第四输出端Out4分别与其余两个在周向上相差180度的馈电端电连接，如馈电端PORT2和馈电端PORT4。

可选的，在上述实施例的基础上，图20为本发明实施例提供的又一种磁共振系统的结构示意图，当解耦装置还包括第三输入端Out3和第四输入端Out4时，磁共振系统还包括：第一射频功率放大器21、第二射频功率放大器22、第三射频功率放大器23、第四射频功率放大器24、第一匹配电路25、第二匹配电路26、第三匹配电路27和第四匹配电路28。

其中，第一射频功率放大器21经第一匹配电路25与第一输入端In1电连；第二射频功率放大器22经第二匹配电路26与第二输入端In2电连接；第三射频功率放大器23经第三匹配电路27与第三输入端In3电连接；第四射频功率放大器24经第四匹配电路28与第四输入端In4电连接。

其中，第一射频功率放大器21、第二射频功率放大器22、第三射频功率放大器23和第四射频功率放大器24用于输出所需的射频信号，该射频信号可根据公式11确定。第一匹配电路25、第二匹配电路26、第三匹配电路27和第四匹配电路28可为π型匹配电路，与图11中90度移相器的拓扑结构相同或相似。可选的，如图14所示，该第一匹配电路25、第二匹配电路26、第三匹配电路27和第四匹配电路28可设置于印刷电路基板30上。

通过解耦装置的四个输入端进行激励，即增加输入激励的输入端的个数，可以降低单个射频功率放大器的输出，四个射频功率放大器的输出可控制每个通道的幅值和相位，得到最优的磁场分布。由于鸟笼式线圈具有较高的均匀性，增加鸟笼式线圈的通道数可以增加B1匀场自由度，独立的调节每个通道的幅值和相位，其中，B1场由磁共振射频发射线圈产生的磁场，B1场频率与质子进动频率相等，产生共振。

解耦装置主要利用阵列天线技术中本征模解耦网络的方法来实现，可以去除4通道鸟笼式线圈对角间的强耦合，鸟笼式线圈中的天线单元和解耦装置中的解耦网络可以分开设计，避免了联合优化的复杂性。将天线设计完成之后，然后再加入相应的解耦网络对其解耦。

图21为本发明实施例提供的一种射频发射线圈组件的结构示意图。在上述实施例的基础上，射频发射线圈组件可为环形(Loop)线圈，包括：四个线圈单元，且该四个线圈单元形成环形发射阵列，相邻的线圈单元之间存在交叠，以实现临近单元之间的去耦；每个线圈单元中包含两个电容元件，且在其中一个电容的两端设置馈电端口；第一馈电端PORT1与第三馈电端PORT3对角设置；第二馈电端PORT2与第四馈电端PORT4对角设置。

图22为本发明实施例提供的又一种射频发射线圈组件的结构示意图。在上述实施例的基础上，射频发射线圈组件可为偶极子发射阵列，包括支撑组件以及环绕该支撑组件设置的四个偶极子天线，且每个偶极子天线包括第一天线段和第二天线段，两端之间存在间隔，形成馈电端口，如图22所示，支撑组件可具有一定的厚度，四个偶极子天线设置在支撑组件的外周表面，且射频发射线圈组件包括第一馈电端PORT1、第二馈电端PORT2、第三馈电端PORT3和第四馈电端PORT4；射频功率放大器的正极输出端连接每个偶极子天线的第一天线段，射频功率放大器的负极输出端连接每个偶极子天线的第二天线段。

图19中的射频发射线圈组件可以是环形(Loop)线圈或偶极子发射阵列。图20的鸟笼线圈可以由环形(Loop)线圈或偶极子发射阵列替换。

本发明实施例提供一种磁共振系统的控制方法。图23为本发明实施例提供的一种磁共振系统的控制方法的流程图。该磁共振系统的控制方法基于本发明任意实施例提供的磁共振系统实现。该方法包括：

步骤110、第一射频功率放大器输出功率信号至第一解耦电路。

步骤120、第一解耦电路将第一射频功率放大器输出的功率信号进行分配，并形成幅值相同且相位不同的两路信号分别传输至射频发射线圈组件的呈对角设置的第一馈电端和第三馈电端。

其中，可选的，该相位不同的两路信号的相位可以是相反的。

步骤130、第二射频功率放大器输出功率信号至射频发射线圈组件的第二馈电端。

本发明实施例提供的磁共振系统的控制方法基于本发明任意实施例提供的磁共振系统实现，因此本发明实施例提供的磁共振系统的控制方法也具备上述实施例中所描述的有益效果，此处不再赘述。

图24为本发明实施例提供的又一种磁共振系统的控制方法的流程图。在上述实施例的基础上，该方法包括：

步骤210、第一射频功率放大器输出功率信号至第一解耦电路。

步骤220、第一解耦电路将第一射频功率放大器输出的功率信号进行分配，并形成幅值相同且相位不同的两路信号分别传输至射频发射线圈组件的呈对角设置的第一馈电端和第三馈电端。

步骤230、第二射频功率放大器输出功率信号至第二解耦电路。

步骤240、第二解耦电路将第二射频功率放大器输出的功率信号进行分配，并形成幅值相同且相位不同的两路信号分别传输至射频发射线圈组件的呈对角设置的第二馈电端和第四馈电端。

其中，可选的，该相位不同的两路信号的相位可以是相反的。

其中，如图19所示，第一射频功率放大器21和第二射频功率放大器22输入的功率信号的相位相差90度，幅值相等，进而可以使四个馈电端的输入的功率信号的相位依次相差90度，幅值相等。

图25为本发明实施例提供的又一种磁共振系统的控制方法的流程图。结合图20和图25所示，在上述实施例的基础上，该方法包括：

步骤310、第一射频功率放大器输出功率信号至第一解耦电路。

步骤320、第一解耦电路将第一射频功率放大器输出的功率信号进行分配，并形成幅值相同且相位不同的两路信号分别传输至射频发射线圈组件的呈对角设置的第一馈电端和第三馈电端。

步骤330、第二射频功率放大器输出功率信号至第二解耦电路。

步骤340、第二解耦电路将第二射频功率放大器输出的功率信号进行分配，并形成幅值相同且相位不同的两路信号分别传输至射频发射线圈组件的呈对角设置的第二馈电端和第四馈电端。

步骤350、第三射频功率放大器输出功率信号至第三解耦电路。

步骤360、第三解耦电路将第三射频功率放大器输出的功率信号进行分配，并形成幅值相同且相位不同的两路信号分别传输至第一解耦电路和第二解耦电路。

其中，可选的，该相位不同的两路信号的相位可以是相反的。

步骤370、第四射频功率放大器输出功率信号至第三解耦电路。

步骤380、第三解耦电路将第四射频功率放大器输出的功率信号进行分配，并形成幅值相同且相位相同的两路信号分别传输至第一解耦电路和第二解耦电路。

步骤390、第一解耦电路将第三解耦电路输出的功率信号进行分配，并形成幅值相同且相位相同的两路信号分别传输至射频发射线圈组件的呈对角设置的第一馈电端和第三馈电端。

步骤400、第二解耦电路将第三解耦电路输出的功率信号进行分配，并形成幅值相同且相位相同的两路信号分别传输至射频发射线圈组件的呈对角设置的第二馈电端和第四馈电端。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种解耦装置，其特征在于，包括：

至少一个解耦电路，任一所述解耦电路包括第一端、第二端和第三端，

所述解耦电路用于将所述解耦电路的第一端输入的功率信号进行分配，并形成幅值相同且相位不同的两路信号分别传输至所述解耦电路的第二端和第三端。

2.根据权利要求1所述的解耦装置，其特征在于，所述至少一个解耦电路包括第一解耦电路和第二解耦电路，所述解耦装置还包括第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端、第三输出端和第四输出端；

其中，所述第一解耦电路的第一端与所述第一输入端电连接，所述第一解耦电路的第二端与所述第一输出端电连接，所述第一解耦电路的第三端与所述第三输出端电连接；

所述第二解耦电路的第一端与所述第二输入端电连接，所述第二解耦电路的第二端与所述第三输出端电连接，所述第二解耦电路的第三端与所述第四输出端电连接。

3.根据权利要求2所述的解耦装置，其特征在于，任一所述解耦电路还包括第四端，任一所述解耦电路还用于将所述解耦电路的第四端输入的功率信号进行分配，并形成幅值相同且相位相同的两路信号分别传输至所述解耦电路的第二端和第三端，

所述解耦装置还包括第三输入端和第四输入端，

所述至少一个解耦电路还包括：第三解耦电路，

所述第三解耦电路的第一端与所述第三输入端电连接，所述第三解耦电路的第四端与所述第四输入端电连接，所述第三解耦电路的第二端与所述第一解耦电路的第四端电连接，所述第三解耦电路的第三端与所述第二解耦电路的第四端电连接。

4.根据权利要求3所述的解耦装置，其特征在于，所述解耦电路包括90度耦合器和90度移相器，

其中，所述90度耦合器包括第一端、第二端、第三端和第四端，所述90度耦合器的第一端与所述解耦电路的第一端电连接，所述90度耦合器的第二端与所述解耦电路的第二端电连接，所述90度耦合器的第三端与所述90度移相器的输入端电连接，所述90度移相器的输出端与所述解耦电路的第三端电连接，所述90度耦合器的第四端与所述解耦电路的第四端电连接。

5.根据权利要求3所述的解耦装置，其特征在于，所述解耦电路包括180度耦合器，

其中，所述180度耦合器包括第一端、第二端、第三端和第四端，所述180度耦合器的第一端与所述解耦电路的第一端电连接，所述180度耦合器的第二端与所述解耦电路的第二端电连接，所述180度耦合器的第三端与所述解耦电路的第三端电连接，所述180度耦合器的第四端与所述解耦电路的第四端电连接。

6.根据权利要求1所述的解耦装置，其特征在于，所述解耦装置还包括：层叠排列的印刷电路基板和水冷板，所述至少一个解耦电路设置于所述印刷电路基板上。

7.根据权利要求6所述的解耦装置，其特征在于，所述解耦装置还包括：屏蔽外壳，所述至少一个解耦电路、所述印刷电路基板和所述水冷板位于所述屏蔽外壳内部。

8.一种磁共振系统，其特征在于，包括：

第一射频功率放大器；

第二射频功率放大器；

第一解耦电路，包括第一端、第二端和第三端，所述第一解耦电路的第一端与所述第一射频功率放大器的输出端电连接；所述第一解耦电路用于将所述第一解耦电路的第一端输入的功率信号进行分配，并形成幅值相同且相位不同的两路信号分别传输至所述第一解耦电路的第二端和第三端；

射频发射线圈组件，包括第一馈电端、第二馈电端和第三馈电端，所述第一馈电端与所述第三馈电端对角设置，所述第一馈电端和所述第三馈电端分别与所述第一解耦电路的第二端和第三端电连接，所述第二馈电端与所述第二射频功率放大器的输出端电连接。

9.根据权利要求8所述的磁共振系统，其特征在于，所述射频发射线圈组件还包括：第四馈电端，与所述第二馈电端对角设置；

所述磁共振系统还包括：第二解耦电路，包括第一端、第二端和第三端，所述第二解耦电路的第一端与第二射频功率放大器的输出端电连接；所述第二解耦电路的第二端和第三端分别与所述第二馈电端和第四馈电端电连接，所述第二解耦电路用于将所述第二解耦电路的第一端输入的功率信号进行分配，并形成幅值相同且相位不同的两路信号分别传输至所述第二解耦电路的第二端和第三端。

10.一种磁共振系统的控制方法，其特征在于，包括：

第一射频功率放大器输出功率信号至第一解耦电路；

所述第一解耦电路将所述第一射频功率放大器输出的功率信号进行分配，并形成幅值相同且相位不同的两路信号分别传输至射频发射线圈组件的呈对角设置的第一馈电端和第三馈电端；

第二射频功率放大器输出功率信号至所述射频发射线圈组件的第二馈电端。

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