CN111505550B - 射频激发脉冲发生器和谱仪接收机频率源的频率切换方法 - Google Patents

射频激发脉冲发生器和谱仪接收机频率源的频率切换方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种射频激发脉冲发生器和谱仪接收机频率源的频率切换方法，应用于电子信息技术领域，为了解决现有技术中存在的发射链路的大体线圈残余频率分量很容易进入谱仪接收机的数字有效带宽内，从而对接收信号造成干扰的问题，本发明在发射脉冲终止发射后，且在采样以前，同时将射频激发脉冲发生器和谱仪接收机频率源的频率分别切换到两个差异化设置的频率上；使得射频激发脉冲发生器频率源所在频率落在谱仪接收机数字滤波器的阻带区间，谱仪接收机频率源所切换到的频率落在谱仪接收机数字滤波器的通带区间；有效规避了发射链路的大体线圈的残余频率分量进入谱仪接收机的数字有效带宽内，减轻发射链路的干扰信号对对接收数据的重建图像的影响。

Description

射频激发脉冲发生器和谱仪接收机频率源的频率切换方法
技术领域
本发明属于电子信息技术领域，特别涉及一种减轻核磁共振发射链路对接收链路影响的技术。
背景技术
磁共振发射链路由射频激发脉冲发生器，射频功率放大器，体线圈，发送/接收切换装置等功能单元组成。磁共振接收链路由接收线圈，二级放大器，谱仪接收机等功能单元组成。其中，谱仪接收机由模数转换器，数字正交解调，速率向下转换模块，数字滤波器等功能模块组成。
在发射射频激发脉冲前，将发送/接收切换装置开关状态切换到发送态，射频功率放大器切换到使能状态；在发射射频激发脉冲终止发射后，发送/接收切换装置将开关状态由发送态切换到接收态，射频功率放大器切换到去使能状态。在发射射频激发脉冲结束后的一段时间开启采样，这一段时间根据磁共振的应用需求来设置。
在通用设计方法中，一般在选层激发脉冲以前，同时把射频激发脉冲发生器和谱仪接收机频率源的频率切换到该层的激发频率上，而在采样以前再把射频激发脉冲发生器和谱仪接收机频率源的频率同时切换到接收频率上，该方法实现起来较简单。
现有通用实现技术，都未考虑到在谱仪接收机采样开启后，发射链路的大体线圈残余的频率分量对谱仪接收机的数字有效带宽内信号的干扰。在磁共振的应用中，超短时间回波UTE和零时间回波Zero TE广为运用。超短时间回波序列设计时，从射频激发脉冲面积中心到回波采集中心的时间一般小于1ms(毫秒)。对零时间回波的运用，比如预扫描的磁场中心频率查找和一阶匀场都需要采集自由感应衰减信号(FID：Free induced decay)。零时间回波Zero TE应用要求发射射频激发脉冲终止后，发送/接收切换装置由发射态快速切换到接收态，同时开启接收采样，由于发射链路的大体线圈残余频率分量需要若干us(微秒)才能明显消失，这些残余的频率分量很容易进入谱仪接收机的数字有效带宽内，从而对接收信号造成干扰。
发明内容
为解决发射链路的大体线圈残余频率分量很容易进入谱仪接收机的数字有效带宽内，从而对接收信号造成干扰的问题，本发明提出一种射频激发脉冲发生器和谱仪接收机频率源的频率切换方法，在接收采样开启前，将射频激发脉冲发生器和谱仪接收机频率源的频率分别切换到不同频率上，可规避发射链路的大体线圈的残余频率分量进入谱仪接收机的数字有效带宽内。
本发明采用的技术方案为：射频激发脉冲发生器和谱仪接收机频率源的频率切换方法，在选层激发脉冲前，同时将射频激发脉冲发生器和谱仪接收机频率源的频率切换到该层的激发频率；在发射脉冲终止发射后，且在采样以前，同时将射频激发脉冲发生器和谱仪接收机频率源的频率分别切换到不同频率上。
在发射脉冲终止发射后，且在采样以前，对射频激发脉冲发生器与谱仪接收机频率源所切换到的频率进行差值化设置。
在发射脉冲终止发射后，且在采样以前，射频激发脉冲发生器切换到的频率落在谱仪接收机数字滤波器的阻带区间，谱仪接收机频率源所切换到的频率落在谱仪接收机数字滤波器的通带区间。
本发明的有益效果：本发明通过在发射脉冲终止发射后，且在采样以前，同时将射频激发脉冲发生器和谱仪接收机频率源的频率分别切换到两个差异化设置的频率上；使得射频激发脉冲发生器频率源所在频率落在谱仪接收机数字滤波器的阻带区间，谱仪接收机频率源所切换到的频率落在谱仪接收机数字滤波器的通带区间；有效地规避了发射链路的大体线圈的残余频率分量进入谱仪接收机的数字有效带宽内，减轻发射链路的干扰信号对对接收数据的重建图像的影响。
附图说明
图1为本发明的方案流程图。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明的技术内容，下面结合附图对本发明内容进一步阐释。
如图1所示，本发明的射频激发脉冲发生器在选层激发脉冲发生以前，同时把射频激发脉冲发生器和谱仪接收机频率源的频率切换到该层的激发频率上，射频激发脉冲发生器在选层激发脉冲终止发射后，并且在采样以前把射频激发脉冲发生器和谱仪接收机频率源的频率同时分别切换到频率frequency1和frequency2上，对frequency1和frequency2进行差值化设置，使得frequency1和frequency2分别落在谱仪接收机数字滤波器的阻带区间和通带区间。
谱仪接收机的数字有效带宽定义为BW，即谱仪接收机的有效信号频谱分布区间为[frequency2-BW/2,frequency2+BW/2]。射频激发脉冲发生器的频率源频率frequency1＝frequency2+BW。按照所述方法的频率切换设计，即使发射链路的大体线圈残余的频率分量耦合到接收链路，这些残余频率分量的频谱分布在谱仪接收机的数字有效带宽范围外，可以被谱仪接收机的数字滤波器在阻带区间抑制掉，通常谱仪接收机内部的数字滤波器通带与阻带对信号的抑制比在80dB以上，在磁共振图像上，信号与噪声干扰成分通常在40dB的差值以上(由公式20*log(S/N)＝40推得S/N＝100倍)，从肉眼上就不能明显识别图像上的噪声干扰成分了。因此采用这种设计方法可规避谱仪接收机的数字有效带宽内的信号受到干扰，同时避免磁共振重建图像受到发射链路带来的噪声干扰。如表1所示，采用本发明的方法与现有技术在最终得到图像的效果进行对比的结果：
表1本发明方法与现有技术的效果对比
图像区域提升效果
现有方法 signal/noise_tx<100
本发明提出的频率切换方法 signal/noise_tx>10000
表1中signal表示图像区域信号；noise_tx表示发射链路的大体线圈残余的频率分量耦合到接收机的数字滤波器的通带内的噪声强度。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (5)

1.射频激发脉冲发生器和谱仪接收机频率源的频率切换方法，其特征在于，在选层激发脉冲前，同时将射频激发脉冲发生器和谱仪接收机频率源的频率切换到该层的激发频率；在发射脉冲终止发射后，且在采样以前，同时将射频激发脉冲发生器和谱仪接收机频率源的频率分别切换到不同频率上。
2.根据权利要求1所述的射频激发脉冲发生器和谱仪接收机频率源的频率切换方法，其特征在于，在发射脉冲终止发射后，且在采样以前，对射频激发脉冲发生器与谱仪接收机频率源所切换到的频率进行差值化设置。
3.根据权利要求2所述的射频激发脉冲发生器和谱仪接收机频率源的频率切换方法，其特征在于，在发射脉冲终止发射后，且在采样以前，射频激发脉冲发生器切换到的频率落在谱仪接收机数字滤波器的阻带区间，谱仪接收机频率源所切换到的频率落在谱仪接收机数字滤波器的通带区间。
4.根据权利要求3所述的射频激发脉冲发生器和谱仪接收机频率源的频率切换方法，其特征在于，谱仪接收机的数字有效带宽定义为BW，谱仪接收机的有效信号频谱分布区间为[frequency2-BW/2,frequency2+BW/2]，其中，frequency2表示谱仪接收机频率源的频率。
5.根据权利要求4所述的射频激发脉冲发生器和谱仪接收机频率源的频率切换方法，其特征在于，射频激发脉冲发生器的频率源频率frequency1＝frequency2+BW。
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