CN111665463B - 同轴偶极子天线、信号收发装置及磁共振成像系统 - Google Patents
同轴偶极子天线、信号收发装置及磁共振成像系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111665463B CN111665463B CN202010541986.9A CN202010541986A CN111665463B CN 111665463 B CN111665463 B CN 111665463B CN 202010541986 A CN202010541986 A CN 202010541986A CN 111665463 B CN111665463 B CN 111665463B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- coaxial cable
- coaxial
- dipole
- outer shield
- inner conductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
- G01R33/32—Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
- G01R33/34—Constructional details, e.g. resonators, specially adapted to MR
- G01R33/34038—Loopless coils, i.e. linear wire antennas
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves
- A61B5/055—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves involving electronic [EMR] or nuclear [NMR] magnetic resonance, e.g. magnetic resonance imaging
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
- G01R33/32—Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
- G01R33/36—Electrical details, e.g. matching or coupling of the coil to the receiver
- G01R33/3628—Tuning/matching of the transmit/receive coil
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/52—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
- H01Q1/526—Electromagnetic shields
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
- H01Q9/20—Two collinear substantially straight active elements; Substantially straight single active elements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Details Of Aerials (AREA)
Abstract
本申请涉及一种同轴偶极子天线、信号收发装置及磁共振成像系统。同轴偶极子天线包括结构相同且同轴设置的两个同轴电缆,具有对称的磁场模式,所以具有获得均匀影像的优势,同轴偶极子天线是行波天线,在超高磁场中具有可以对人体深处成像的有利优势,且调谐电容可以调整因人体或样品的加载效应引起的共振频率变化,将两个同轴电缆两端的阻抗进行标准化,使同轴偶极子天线对样品装载效应不太敏感,不会由于样品载入的小变化对射频线圈收发的信号造成干扰,具有制作容易的优点,且提高了检测结果的准确性,使用可靠。
Description
技术领域
本申请涉及信号收发技术领域,特别是涉及一种同轴偶极子天线、信号收发装置及磁共振成像系统。
背景技术
磁共振成像(Magnetic resonance imaging,MRI)是将高频磁场作用于人体,对氢原子核在人体中的分布进行成像的医疗设备。为了获得高质量的图像,射频线圈的作用很重要,它可以向人体产生B1+场(发射磁场)并收集氢原子核发射的B1-场(接收磁场)。环形线圈是由线圈导线电体的电流生成磁场的共振结构,是具有高度质量因数的天线,可以提高在近场上的B1磁场。在特高磁场(UHF)MRI(场强≥7tesla)中,在人体的深部区域,使用环形线圈这样的天线有利于信号的传输和接收。
但是随着动作频率的增加,具有高度质量因数的射频线圈的输入阻抗对样品载入的小变化更加敏感,可能会对射频线圈收发的信号造成干扰,从而影响检测结果的准确性,因此,传统的射频线圈使用有限制,使用可靠性低。
发明内容
基于此,有必要针对传统的射频线圈使用可靠性低的问题,提供一种同轴偶极子天线、信号收发装置及磁共振成像系统。
一种同轴偶极子天线,包括第一同轴电缆、第二同轴电缆和调谐电容,所述第一同轴电缆通过所述调谐电容连接所述第二同轴电缆,所述第一同轴电缆与所述第二同轴电缆同轴设置,所述第一同轴电缆与所述第二同轴电缆的结构相同。
一种信号收发装置,包括信号处理电路和上述的同轴偶极子天线,所述同轴偶极子天线中的所述第一同轴电缆与所述第二同轴电缆均连接所述信号处理电路。
一种磁共振成像系统,包括如上述的信号收发装置。
上述同轴偶极子天线、信号收发装置及磁共振成像系统,同轴偶极子天线包括结构相同且同轴设置的两个同轴电缆,具有对称的磁场模式,所以具有获得均匀影像的优势,同轴偶极子天线是行波天线,在超高磁场中具有可以对人体深处成像的有利优势,且调谐电容可以调整因人体或样品的加载效应引起的共振频率变化,将两个同轴电缆两端的阻抗进行标准化,使同轴偶极子天线对样品装载效应不太敏感,不会由于样品载入的小变化对射频线圈收发的信号造成干扰,具有制作容易的优点,且提高了检测结果的准确性,使用可靠。
在其中一个实施例中,所述第一同轴电缆包括内部导体和外屏蔽体,所述第一同轴电缆的内部导体通过所述调谐电容连接所述第二同轴电缆的内部导体,所述第一同轴电缆的外屏蔽体由同一屏蔽结构折叠形成闭合回路,所述第一同轴电缆的内部导体设置于所述闭合回路内,所述第一同轴电缆的内部导体远离所述调谐电容的一端连接所述第一同轴电缆的外屏蔽体。
在其中一个实施例中,所述第一同轴电缆包括内部导体和外屏蔽体,所述第一同轴电缆的外屏蔽体通过所述调谐电容连接所述第二同轴电缆的外屏蔽体,所述第一同轴电缆的外屏蔽体由同一屏蔽结构折叠形成闭合回路,所述第一同轴电缆的内部导体设置于所述闭合回路内,所述第一同轴电缆的内部导体远离所述调谐电容的一端连接所述外屏蔽体。
在其中一个实施例中,所述同轴偶极子天线的数量为两个以上,各所述同轴偶极子天线均连接所述信号处理电路。
在其中一个实施例中,各所述同轴偶极子天线相互平行设置,各所述同轴偶极子天线的设置方向倾斜于所述同轴偶极子天线的主磁场方向。
在其中一个实施例中,各所述同轴偶极子天线相互平行设置,各所述同轴偶极子天线的设置方向平行于所述同轴偶极子天线的主磁场方向。
在其中一个实施例中,所述信号处理电路包括依次连接的匹配电路、主动失谐电路、接地断路器电路和射频放大器,所述匹配电路连接所述同轴偶极子天线。
在其中一个实施例中,当所述同轴偶极子天线的数量为两个以上时,所述信号收发装置还包括移相器和功率分配器,各所述接地断路器电路均连接所述移相器,所述移相器连接所述功率分配器,所述功率分配器连接所述射频放大器。
附图说明
图1为一个实施例中同轴偶极子天线的结构图;
图2为一个实施例中信号收发装置的结构图;
图3为另一个实施例中信号收发装置的结构图;
图4为又一个实施例中信号收发装置的结构图;
图5为再一个实施例中信号收发装置的结构图;
图6为一个实施例中同轴偶极子天线的排列示意图;
图7为一个实施例中信号收发装置的工作原理示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下通过实施例,并结合附图,对本发明进行更加全面的描述。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
在一个实施例中,请参见图1,提供一种同轴偶极子天线,包括第一同轴电缆110、第二同轴电缆110和调谐电容201,第一同轴电缆110通过调谐电容201连接第二同轴电缆110,第一同轴电缆110与第二同轴电缆110同轴设置,第一同轴电缆110与第二同轴电缆110的结构相同。同轴偶极子天线包括结构相同且同轴设置的两个同轴电缆,具有对称的磁场模式,所以具有获得均匀影像的优势,同轴偶极子天线是行波天线,在超高磁场中具有可以对人体深处成像的有利优势,且调谐电容201可以调整因人体或样品的加载效应引起的共振频率变化,将两个同轴电缆两端的阻抗进行标准化,使同轴偶极子天线对样品装载效应不太敏感,不会由于样品载入的小变化对射频线圈收发的信号造成干扰,具有制作容易的优点,且提高了检测结果的准确性,使用可靠。
具体地,第一同轴电缆110与第二同轴电缆110同轴设置可以是两个同轴电缆的内部导体111设置在同一直线上,第一同轴电缆110与第二同轴电缆110的结构相同,第一同轴电缆110通过调谐电容201连接第二同轴电缆110,调谐电容201可设置于两个同轴电缆连接的中点处,以使同轴偶极子天线的对称性更好。第一同轴电缆110和第二同轴电缆110的种类并不是唯一的,例如可以为RG58电缆,RG58电缆可以提供高速、高精度数据传输,也可以为其他,只要本领域技术人员认为可以实现即可。
第一同轴电缆110和第二同轴电缆110为两个对称的天线振子,基于同轴电缆的缩短率,由两个对称天线振子构成的同轴偶极子天线的长度更短。例如,在特高磁场磁共振成像系统中,现有天线的长度约为47cm,但同轴偶极子天线根据电缆的缩短率长度约为33cm,对于头线圈阵列拥有容易制作的优点。
在一个实施例中,请参见图2,第一同轴电缆110包括内部导体111和外屏蔽体112,第一同轴电缆110的内部导体111通过调谐电容201连接第二同轴电缆110的内部导体111,第一同轴电缆110的外屏蔽体112由同一屏蔽结构折叠形成闭合回路,第一同轴电缆110的内部导体设置于闭合回路内,第一同轴电缆110的内部导体111远离调谐电容201的一端连接外屏蔽体112。第二同轴电缆110的结构与第一同轴电缆110的结构相同。可以理解,第二同轴电缆110也包括内部导体和外屏蔽体,第二同轴电缆110的外屏蔽体112由同一屏蔽结构折叠形成闭合回路,第一同轴电缆110的内部导体设置于闭合回路内。在本实施例中,第二同轴电缆110的结构与第一同轴电缆110的外屏蔽体112均用于连接信号处理电路20。
在一个实施例中,请参见图3,第一同轴电缆110包括内部导体111和外屏蔽体112,第一同轴电缆110的外屏蔽体112通过调谐电容201连接第二同轴电缆110的外屏蔽体112,第一同轴电缆110的外屏蔽体112由同一屏蔽结构折叠形成闭合回路,第一同轴电缆110的内部导体设置于闭合回路内,第一同轴电缆110的内部导体111远离调谐电容201的一端连接外屏蔽体112。第二同轴电缆110的结构与第一同轴电缆110的结构相同。可以理解,第二同轴电缆110也包括内部导体和外屏蔽体,第二同轴电缆110的外屏蔽体112由同一屏蔽结构折叠形成闭合回路,第一同轴电缆110的内部导体设置于闭合回路内。在本实施例中,第二同轴电缆110的结构与第一同轴电缆110的内部导体111均用于连接信号处理电路20。
如上所述,同轴偶极子天线包括结构相同且同轴设置的第一同轴电缆110和第二同轴电缆110,具体地,同轴偶极子天线可包括两种结构,一种是第一同轴电缆110的内部导体111通过调谐电容201连接第二同轴电缆110的内部导体111,外屏蔽体112由同一屏蔽结构折叠形成闭合回路,内部导体111远离调谐电容201的一端连接外屏蔽体112,另一种是第一同轴电缆110的外屏蔽体112通过调谐电容201连接第二同轴电缆110的外屏蔽体112,外屏蔽体112由同一屏蔽结构折叠形成闭合回路,内部导体111远离调谐电容201的一端连接外屏蔽体112。在第一种结构下,第一同轴电缆110和第二同轴电缆110的外屏蔽体112均可用于连接信号处理电路20,在第二种结构下,第一同轴电缆110和第二同轴电缆110的内部导体111均可用于连接信号处理电路20,如此,同轴偶极子天线与信号处理电路20一起,可以实现信号的收发和处理,具体的功能可根据信号处理电路20的具体结构调整。
具体地,第一同轴电缆110和第二同轴电缆110远离调谐电容201的两端作为同轴偶极子天线的两端,同轴偶极子天线两端的内部导线与外屏蔽体112相互连接构成闭电路。同轴电缆包括内部导体111和可折叠的外屏蔽体112,更有利于制作弯曲形态的排列线圈,使制作的线圈可以使用在头部,躯干,脚踝,肩膀等多个部位,扩大了同轴偶极子天线的使用范围。
如图所示,同轴偶极子天线包括第一同轴电缆和第二同轴电缆,波长的计算公式为:
其中,λ为波长,v为波速,f为频率,对于带状线,f约为297mhz(7特斯拉),波长约为1米,半波长大约是50厘米。但在同轴电缆中,波长被同轴电缆的速度因子缩短,以第一同轴电缆110和第二同轴电缆110均为RG58电缆为例,RG58电缆的速度因子约为0.78,RG58电缆的半波长约为39厘米。因此,由同轴电缆构成的同轴偶极子天线的长度在动作频率上略短于半波长。半波长同轴偶极子天线由闭路组成,但连接的导线全长接近一个波长,因此在同一位置,内部导体111和外屏蔽体112会流进同一方向的电流,第一同轴电缆110和第二同轴电缆110的长度确定后,因人体或样品的加载效应引起的共振频率变化调整可以由调谐电容201进行调整,具体可通过更换不同电容值的电容进行调整。
上述同轴偶极子天线,包括结构相同且同轴设置的两个同轴电缆,具有对称的磁场模式,所以具有获得均匀影像的优势,同轴偶极子天线是行波天线,在超高磁场中具有可以对人体深处成像的有利优势,且调谐电容201可以调整因人体或样品的加载效应引起的共振频率变化,将两个同轴电缆两端的阻抗进行标准化,使同轴偶极子天线对样品装载效应不太敏感,不会由于样品载入的小变化对射频线圈收发的信号造成干扰,具有制作容易的优点,且提高了检测结果的准确性,使用可靠。
在一个实施例中,请参见图2-3,提供一种信号收发装置,包括信号处理电路20和上述的同轴偶极子天线,同轴偶极子天线中的第一同轴电缆110与第二同轴电缆110均连接信号处理电路20。
具体地,根据信号处理电路20结构的不同,信号收发装置实现的具体功能也不一样。例如,信号处理电路20可以包括依次连接的匹配电路200、接地断路器电路220、前置放大器和采集器,匹配电路200连接同轴偶极子天线,可以调整电路参数,接地断路器电路220可以减小同轴电缆屏蔽的共模电流,前置放大器可以将信号放大,采集器用于采集信号,各电路连接好后,来自天线的信号依次经过匹配电路200、接地断路器电路220、前置放大器和采集器,实现对信号的接收。
进一步地,请参见图2-3,当第一同轴电缆110包括内部导体111和外屏蔽体112,第一同轴电缆110的内部导体111通过调谐电容201连接第二同轴电缆110的内部导体111,外屏蔽体112由同一屏蔽结构折叠形成闭合回路,内部导体111远离调谐电容201的一端连接外屏蔽体112时,第一同轴电缆110的外屏蔽体112和第二同轴电缆110的外屏蔽体112均连接匹配电路200。当第一同轴电缆110包括内部导体111和外屏蔽体112,第一同轴电缆110的外屏蔽体112通过调谐电容201连接第二同轴电缆110的外屏蔽体112,外屏蔽体112由同一屏蔽结构折叠形成闭合回路,内部导体111远离调谐电容201的一端连接外屏蔽体112时,第一同轴电缆110的外屏蔽体112和第二同轴电缆110的内部导体111均连接匹配电路200。当第一同轴电缆110和第二同轴电缆110为其他结构时,其与信号处理电路20的连接关系可根据实际需求调整。
在一个实施例中,同轴偶极子天线的数量为两个以上,各同轴偶极子天线均连接信号处理电路20。具体地,在7Tesla以上的超高磁场MRI上,由于同轴偶极子天线长度更短,当同轴偶极子天线的数量为两个以上时,本装置可排列多个同轴偶极子天线,用于并列图像,且可以提高成像效率。此外,通过调整同轴偶极子天线的数量和排列方式,可以使同轴偶极子天线用于躯干,头部等多个部位的专用天线,使用范围广。进一步地,各同轴偶极子天线可以连接同一个信号处理电路20,以减少使用的器件数量,节约使用成本。
当同轴偶极子天线的数量为两个以上时,请参见图6,各个同轴偶极子天线的排列方式并不是唯一的。在一个实施例中,各同轴偶极子天线相互平行设置,各同轴偶极子天线的设置方向倾斜于同轴偶极子天线的主磁场方向。具体地,各个同轴偶极子天线的设置方向均与主磁场方向平行,由此获得的信号强度较高,进一步地,各个同轴偶极子天线之间的间距可以相等,从而使信号处理电路20接收到的来自各个天线的信号强度比较均衡,提高信号收发装置的工作性能。
在一个实施例中,各同轴偶极子天线相互平行设置,各同轴偶极子天线的设置方向平行于同轴偶极子天线的主磁场方向。当各同轴偶极子天线的设置方向平行于同轴偶极子天线的主磁场方向时,倾斜元素在样品内部的射频场中产生相位变化,可以减少倾斜角度优化后的空间不均匀性,获得均匀度较高的图像,从而提高磁共振成像的准确性。进一步地,各个同轴偶极子天线之间的间距可以相等,理由已在上述实施例中说明,在此不再赘述。
在一个实施例中,请参见图7,信号处理电路20的数量为两个以上,各同轴偶极子天线分别连接对应的信号处理电路20。通过多个信号处理电路20分别连接不同的同轴偶极子天线,避免了各个同轴偶极子天线传输信号之间的相互干扰,提高了传输信号的稳定性。进一步地,各个信号处理电路20连接的同轴偶极子天线的数量并不是唯一的,在一个实施例中,每个信号处理电路20分别连接一个同轴偶极子天线,可以使各个天线接收和传输的信号有一个独立的通道,提高传输信号的准确性。或者,每个信号处理电路20连接的同轴偶极子天线的数量可以不同,具体可根据工作负荷或其他因素进行调整,提高了信号收发装置的使用灵活性。
在一个实施例中,请参见图2-3,信号处理电路20包括依次连接的匹配电路200、主动失谐电路210、接地断路器电路220和射频放大器230,匹配电路200连接同轴偶极子天线。具体地,信号处理电路20的结构并不是唯一的,在本实施例中,信号处理电路20包括依次连接的匹配电路200、主动失谐电路210、接地断路器电路220和射频放大器230,匹配电路200连接同轴偶极子天线,可以调整电路参数,主动失谐电路210可以防止发射脉冲发生耦合,接地断路器电路220可以减小同轴电缆屏蔽的共模电流,各电路连接好后,信号依次经过射频放大器230、接地断路器电路220、主动失谐电路210和匹配电路200到达同轴偶极子天线,再通过同轴偶极子天线发射出去。可以理解,在其他实施例中,信号处理电路20的具体结构也可以根据实际需求调整。
进一步地,匹配电路200、主动失谐电路210和接地断路器电路220的结构也不是唯一的,在本实施例中,请参见图4-5,匹配电路200包括第一搭配电容203、第二搭配电容204和第三搭配电容202,第一同轴电缆110通过第一搭配电容203连接主动失谐电路210,第二同轴电缆110通过第二搭配电容204连接主动失谐电路210,第一搭配电容203和第二搭配电容204远离主动失谐电路210的一端分别连接第三搭配电容202的两端。主动失谐电路210包括二极管221和扼流圈式电感器222,第一搭配电容203与接地断路器电路220的公共连接点连接二极管221的阴极,第二搭配电容204与接地断路器电路220的公共连接点连接二极管221的阳极,二极管221的阳极还连接扼流圈式电感器222。接地断路器电路220包括变压器、第四搭配电容和第五搭配电容223,第一搭配电容203通过变压器的第一线圈连接射频放大器230,第二搭配电容204通过变压器的第二线圈连接第五搭配电容223,第五搭配电容223远离变压器的一端连接射频放大器230,第四搭配电容的两端连接第一线圈的两端。
在一个实施例中,请参见图7,当同轴偶极子天线的数量为两个以上时,信号收发装置还包括移相器和功率分配器,各接地断路器电路220均连接移相器,移相器连接功率分配器,功率分配器连接射频放大器230。
具体地,当同轴偶极子天线的数量为两个以上时,以信号处理电路20的数量也为两个以上,且一个同轴偶极子天线分别连接一个信号处理电路20为例,信号处理电路20包括依次连接的匹配电路200、主动失谐电路210、接地断路器电路220和射频放大器230,各接地断路器电路220均连接移相器,移相器连接功率分配器,功率分配器连接射频放大器230,来自各个通道的信号通过移相器进行相位调整,进行正交运算,功率分配器的功率与射频放大器230的功率相等。进一步地,信号收发装置还可以包括转换开关,转换开关一侧连接接地断路器电路220,另一侧分别连接移相器和前置放大器,转换开关可以切换与接地断路器电路220连接的器件,实现信号收发装置的发射信号和接收信号功能的切换。
为了更好地理解上述实施例,以下结合一个具体的实施例进行详细的解释说明。在本实施例中,请参见图4-5,内部导体111为内部导线,同轴偶极子天线是以同轴电缆两端的内部导线与外屏蔽体112相互连接构成闭电路,包括连接外屏蔽体112,将内部导线两端的阻抗进行正规化使用的方式和连接内部导线,将外屏蔽体112两端的阻抗进行正规化使用的方式。同轴电缆的长度在动作频率上略短于半波长,每个两端都连接有内部导线和外屏蔽体112,还包括调谐电容201。半波长同轴折叠偶极子天线由闭路组成,但连接的导线全长接近一个波长,因此在同一位置,内部导线和外屏蔽体112会流进同一方向的电流。同轴电缆长度确定后,因人体或样品的记载效应引起的共振频率变化调整由调谐电容201进行调整。
由同轴电缆构成的偶极对称振子的长度,根据使用同轴电缆的缩短率与现有的铜条构成的半波长偶极子的长度相比,优点是短0.6~0.8倍。例如,在7Tesla磁共振成像系统中,现有半波长偶极子天线的长度约为47cm,虽然因头部专用排列天线使用有限,但本申请中同轴偶极子天线,根据电缆的缩短率长度约为33cm(RG58 cable),对于头线圈阵列拥有容易制作的优点。
此外,同轴偶极子天线是宽频带天线,对样品装载效应不太敏感,制作容易,且可以使用多种同轴电缆,可以根据缩短率调节天线长度,在7Tesla以上的超高磁场MRI上,由于长度更短,通过主磁场方向排列多个天线,具有并列影像的优势。另外,同轴偶极子天线是行波天线,在超高磁场磁共振成像系统中具有可以对人体深处影像的有利优势。由于磁共振成像具有对称的磁场模式,所以具有获得均匀影像的优势。灵活的同轴电缆特性上具有曲曲折折形态的排列线圈制作优势,可以制作/使用头部,躯干,脚踝,肩膀等多个部位的线圈。
信号收发装置包括如上述的同轴偶极子天线,图2-5为信号收发装置结构示意图。在本实施例中,在该信号收发装置中,接地断路器电路220为接地开关,前置放大器为低输入阻抗前置放大器,将单通道或多通道同轴偶极子天线平行于主磁场方向放置,产生有效磁场(B1)。请参见图7,每个天线元件都连接到匹配电路200、接地开关电路和T/R开关上。接地开关作为共模扼流圈,以减小同轴电缆屏蔽的共模电流,T/R开关交替地将发射机和接收机连接到射频线圈上。在发射模式下,射频放大器230的功率等于功率分配器,各通道通过移相器进行相位调整,进行正交运算,单通道时不使用功率分配器和移相器,在接收模式下,来自天线的信号直接通过低输入阻抗前置放大器传递到采集系统,在只接收模式下,不使用T/R开关,使用主动失谐电路210,在发射阶段对接收天线进行失谐。
同轴偶极子天线与信号处理电路20的连接关系有两种,一种方法和图2一样,同轴电缆的内部导线由调谐电容201连接,外屏蔽体112则连接在匹配电路200上。另一种方法是,像图3一样,外屏蔽体112由调谐电容201连接,内部导线则连接在匹配电路200上。同轴偶极子天线连接着匹配电路200,匹配电路200连接主动失谐电路210,接地断路器电路220连接主动失谐电路210,接地断路器电路220连接低输入阻抗前置功放,可用作MRI接收天线。同轴折叠偶极子天线可以用作收发器,仅接收和仅发射模式,这取决于所使用的射频模块的配置。
同轴偶极子天线的数量可以为两个以上,信号收发装置可排列多个同轴偶极子天线,用于并列图像。多个同轴偶极子天线可以平行或倾斜于主磁场(B0)轴,倾斜元素在样品内部的射频场中产生相位变化,可以减少倾斜角度优化后的空间不均匀性,倾斜后可获得均匀度较高的图像。此外,在比7特斯拉更高磁场的MRI上,天线的长度会进一步缩短,因此可以将更多的天线排列在主磁场轴上。多数同轴偶极子天线提供接收排列天线,可用于躯干,头部等多个部位的专用天线。
上述信号收发装置,包括结构相同且同轴设置的两个同轴电缆,具有对称的磁场模式,所以具有获得均匀影像的优势,同轴偶极子天线是行波天线,在超高磁场中具有可以对人体深处成像的有利优势,且调谐电容201可以调整因人体或样品的加载效应引起的共振频率变化,将两个同轴电缆两端的阻抗进行标准化,使同轴偶极子天线对样品装载效应不太敏感,不会由于样品载入的小变化对射频线圈收发的信号造成干扰,具有制作容易的优点,且提高了检测结果的准确性,使用可靠。
在一个实施例中,提供一种磁共振成像系统,包括上述的信号收发装置。其中,信号收发装置中的同轴偶极子天线可根据需求对人体的不同部位进行测试,发送信号并接收到达待测部位后返回的信号,信号处理电路用于对同轴偶极子天线收发的信号进行处理,完成人体检测过程。
上述磁共振成像系统,同轴偶极子天线包括结构相同且同轴设置的两个同轴电缆,具有对称的磁场模式,所以具有获得均匀影像的优势,同轴偶极子天线是行波天线,在超高磁场中具有可以对人体深处成像的有利优势,且调谐电容可以调整因人体或样品的加载效应引起的共振频率变化,将两个同轴电缆两端的阻抗进行标准化,使同轴偶极子天线对样品装载效应不太敏感,不会由于样品载入的小变化对射频线圈收发的信号造成干扰,具有制作容易的优点,且提高了检测结果的准确性,使用可靠。
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 (9)
1.一种同轴偶极子天线,其特征在于,包括第一同轴电缆、第二同轴电缆和调谐电容,所述第一同轴电缆通过所述调谐电容连接所述第二同轴电缆,所述第一同轴电缆与所述第二同轴电缆同轴设置,所述第一同轴电缆与所述第二同轴电缆的结构相同;
所述第一同轴电缆包括内部导体和外屏蔽体,所述第一同轴电缆的内部导体通过所述调谐电容连接所述第二同轴电缆的内部导体,所述第一同轴电缆的外屏蔽体由同一屏蔽结构折叠形成闭合回路,所述第一同轴电缆的内部导体设置于所述闭合回路内,所述第一同轴电缆的内部导体远离所述调谐电容的一端连接所述第一同轴电缆的外屏蔽体;
所述第二同轴电缆包括内部导体和外屏蔽体,所述第二同轴电缆的外屏蔽体由同一屏蔽结构折叠形成闭合回路,所述第二同轴电缆的内部导体设置于所述第二同轴电缆的外屏蔽体形成的闭合回路内。
2.根据权利要求1所述的同轴偶极子天线,其特征在于,所述第一同轴电缆包括内部导体和外屏蔽体,所述第一同轴电缆的外屏蔽体通过所述调谐电容连接所述第二同轴电缆的外屏蔽体,所述第一同轴电缆的外屏蔽体由同一屏蔽结构折叠形成闭合回路,所述第一同轴电缆的内部导体设置于所述闭合回路内,所述第一同轴电缆的内部导体远离所述调谐电容的一端连接所述外屏蔽体。
3.一种信号收发装置,其特征在于,包括信号处理电路和权利要求1-2任意一项所述的同轴偶极子天线,所述同轴偶极子天线中的所述第一同轴电缆与所述第二同轴电缆均连接所述信号处理电路。
4.根据权利要求3所述的信号收发装置,其特征在于,所述同轴偶极子天线的数量为两个以上,各所述同轴偶极子天线均连接所述信号处理电路。
5.根据权利要求4所述的信号收发装置,其特征在于,各所述同轴偶极子天线相互平行设置,各所述同轴偶极子天线的设置方向平行于所述同轴偶极子天线的主磁场方向。
6.根据权利要求4所述的信号收发装置,其特征在于,各所述同轴偶极子天线相互平行设置,各所述同轴偶极子天线的设置方向倾斜于所述同轴偶极子天线的主磁场方向。
7.根据权利要求3所述的信号收发装置,其特征在于,所述信号处理电路包括依次连接的匹配电路、主动失谐电路、接地断路器电路和射频放大器,所述匹配电路连接所述同轴偶极子天线。
8.根据权利要求7所述的信号收发装置,其特征在于,当所述同轴偶极子天线的数量为两个以上时,所述信号收发装置还包括移相器和功率分配器,各所述接地断路器电路均连接所述移相器,所述移相器连接所述功率分配器,所述功率分配器连接所述射频放大器。
9.一种磁共振成像系统,其特征在于,包括如权利要求3-8任意一项所述的信号收发装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010541986.9A CN111665463B (zh) | 2020-06-15 | 2020-06-15 | 同轴偶极子天线、信号收发装置及磁共振成像系统 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010541986.9A CN111665463B (zh) | 2020-06-15 | 2020-06-15 | 同轴偶极子天线、信号收发装置及磁共振成像系统 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111665463A CN111665463A (zh) | 2020-09-15 |
CN111665463B true CN111665463B (zh) | 2023-03-03 |
Family
ID=72388061
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010541986.9A Active CN111665463B (zh) | 2020-06-15 | 2020-06-15 | 同轴偶极子天线、信号收发装置及磁共振成像系统 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111665463B (zh) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4028660A (en) * | 1973-12-21 | 1977-06-07 | Texaco Inc. | Well logging method and means using an armored multiconductor coaxial cable |
CN101556855B (zh) * | 2008-01-30 | 2012-04-25 | 株式会社东芝 | 倾斜磁场线圈、磁共振成像装置、以及倾斜磁场线圈的制造方法 |
CN202308318U (zh) * | 2011-11-04 | 2012-07-04 | 颜力 | 一种等分对称式开路同轴天线 |
CN104769451A (zh) * | 2012-11-01 | 2015-07-08 | 皇家飞利浦有限公司 | 用于磁共振成像的z分段的射频天线 |
CN108680882A (zh) * | 2018-06-28 | 2018-10-19 | 深圳先进技术研究院 | 一种双核射频线圈装置和双核射频阵列线圈装置 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100013731A1 (en) * | 2008-07-21 | 2010-01-21 | Harold James Kittel | Coaxial cable dipole antenna for high frequency applications |
CN103969609B (zh) * | 2013-01-30 | 2016-12-28 | 西门子(深圳)磁共振有限公司 | 一种局部线圈和磁共振成像系统 |
-
2020
- 2020-06-15 CN CN202010541986.9A patent/CN111665463B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4028660A (en) * | 1973-12-21 | 1977-06-07 | Texaco Inc. | Well logging method and means using an armored multiconductor coaxial cable |
CN101556855B (zh) * | 2008-01-30 | 2012-04-25 | 株式会社东芝 | 倾斜磁场线圈、磁共振成像装置、以及倾斜磁场线圈的制造方法 |
CN202308318U (zh) * | 2011-11-04 | 2012-07-04 | 颜力 | 一种等分对称式开路同轴天线 |
CN104769451A (zh) * | 2012-11-01 | 2015-07-08 | 皇家飞利浦有限公司 | 用于磁共振成像的z分段的射频天线 |
CN108680882A (zh) * | 2018-06-28 | 2018-10-19 | 深圳先进技术研究院 | 一种双核射频线圈装置和双核射频阵列线圈装置 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
频率匹配对谐振无线电能传输效率的影响;邓其军等;《武汉大学学报(工学版)》;20160601(第03期);全文 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111665463A (zh) | 2020-09-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9671478B2 (en) | Antenna and antenna arrangement for magnetic resonance applications | |
US6608480B1 (en) | RF coil for homogeneous quadrature transmit and multiple channel receive | |
US4691163A (en) | Dual frequency surface probes | |
US8193812B2 (en) | Transceive surface coil array for magnetic resonance imaging and spectroscopy | |
JP4579504B2 (ja) | 磁気共鳴イメージングのためにrf検出器アレイをデカップリングする方法及び装置 | |
US8089280B2 (en) | RF coil and MRI system | |
US20020079996A1 (en) | Method and apparatus for magnetic resonance imaging and spectroscopy using microstrip transmission line coils | |
US7692427B2 (en) | Magnetic resonance imaging RF coil decoupling circuit | |
JPH0217037A (ja) | 対称な高周波アンテナの作動装置 | |
US11119166B2 (en) | Magnetic resonance scanner and local coil matrix for operation at low magnetic field strengths | |
US7746073B2 (en) | Magnetic resonance imaging system | |
WO2005072250A2 (en) | Multi-modal rf coil for magnetic resonance imaging | |
US4792759A (en) | Multi-frequency surface probe | |
CN107561464B (zh) | 磁共振射频线圈和磁共振系统 | |
CN111665463B (zh) | 同轴偶极子天线、信号收发装置及磁共振成像系统 | |
CN114137458B (zh) | 一种双核射频线圈系统 | |
US11169232B2 (en) | Device and method for electrically linking electronic assemblies by means of symmetrical shielded cables | |
US8358131B2 (en) | RF stripline antenna with impedance adaptation for MR imaging | |
US11269031B2 (en) | Magnetic resonance imaging (MRI) radio frequency (RF) coil tuning, matching, decoupling, and balun circuit | |
Zhurbenko et al. | Flexible self-resonant detector coil for magnetic resonance imaging of Carbon-13 | |
KR101081339B1 (ko) | 자기공명영상 장치용 rf 코일 어셈블리 | |
CN113504494B (zh) | 支持三核素成像的四端环鸟笼射频线圈系统 | |
CN114137460B (zh) | 一种射频阵列线圈系统 | |
EP0569091B1 (en) | Magnetic resonance apparatus | |
Elabyad et al. | Improved field homogeneity for multi-channel stepped impedance microstrip transceiver arrays and travelling wave for MRI at 7T |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |