CN111965576B - 一种单端口双频线圈 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种单端口双频线圈，包括线圈本体，线圈本体包括输入端、输出端；输入端连接双频输入输出支路、谐振频率控制支路、低频控制支路，双频输入输出支路包括输入输出端口，电容C5串联设于双频输入输出支路中；输出端连接双频频率控制支路。本发明实现了线圈的良好匹配与调谐，减少了大感值电感的使用，简化了线圈的设计调试复杂度，从而提高了线圈发射效率与接收灵敏度。
Description
技术领域
本发明涉及核磁共振装置领域，尤其涉及一种单端口双频线圈。
背景技术
在MR系统中，将射频B1场施加到与静态磁场B0场垂直的方向，可以激发该区域的原子核。经过调谐的射频线圈可以在所需要的频率下传输RF脉冲并产生B1场，在去除RF脉冲之后，则可用于接收MR回波信号，NMR波谱分析可以用于人类新陈代谢疾病的研究，不同于常用医疗检查核磁只需要激发1H核，这种分析需要激发多种元素的核如氟核19F，钠核23Na,磷核31P，每个核在同一主磁场下均具有不同的谐振频率，用于多核分析的多频率线圈早已得到使用，其中双频线圈(产生两个不同频率)和三频线圈(三个不同频率)最为广泛，基于双频以及以上的线圈按照端口基本分为两类，一类是单个端口同时具有2个或者2个以上的频率，同时对其进行调谐与匹配，这种方式只有一个线圈；另一类是为每个频率各分配一个端口，每个端口单独调谐与匹配，这种方式可以使用一个线圈也可以使用两个线圈。对于两个端口的收发线圈通常配置两个不同频率的功率放大器，对于宽带的功率放大器可以添加滤波器进行不同频率的射频脉冲发射，但是会增加一定的功率损耗。单个端口的双频线圈只有一个线圈本体，当谐振频率不是很远时，可以使用一个宽带的功率放大器进行发射。一种通用的单端口的双调谐方式时在线圈回路中插入电感电容构成的陷波器把原本的线圈谐振频率分裂成为两个频率。当频率间隔较远时，双频线圈比较容易实现。当两个谐振频率距离较近时，如1H和19F其谐振频率在低场0.5T下距离仅约1.25MHz，在想要同时获得两个频率就变得较难。双频线圈在保证一定的Q值情况下，频率越低，可以获得的带宽越小，当频率具有一定的间隔时，导致两个频率的同时匹配变得复杂困难。另一种通用的方式是通过线圈电容或者电感耦合以获得两个较近的谐振频率，但是对于较低频率的MR应用时，需要较大的电感电容谐振回路，在作为发射线圈时会有较大的震荡信号，因此干扰了回波信号的接收。
通用的单端口线圈难以实现多个频率的同时的调谐与匹配，往往需要较多的频率分离谐振电路，对于低场的磁共振射频线圈而言，线圈的电阻贡献了绝大部分的噪声，通用的双频技术需要较多较大值的电感，增加了损耗，从而降低了线圈的发射与接收效率，进而增加了线圈接收的噪声，降低了线圈的信噪比。
发明内容
本发明旨在提供一种单端口双频线圈，实现了线圈的良好匹配与调谐，减少了大感值电感的使用，简化了线圈的设计调试复杂度，从而提高了线圈发射效率与接收灵敏度。
为达到上述目的，本发明是采用以下技术方案实现的：
本发明公开一种单端口双频线圈，包括线圈本体，线圈本体包括输入端、输出端；
输入端连接双频输入输出支路、谐振频率控制支路、低频控制支路，双频输入输出支路包括输入输出端口，电容C5串联设于双频输入输出支路中；
输出端连接双频频率控制支路。
优选的，低频控制支路一端连接输入端，低频控制支路另一端接地，电容C2串联设于低频控制支路中，电容C2和第一接地端之间串联设有第一并联谐振模块，
谐振频率控制支路一端连接输入端，谐振频率控制支路另一端接地，电容C4串联设于谐振频率控制支路中，
双频频率控制支路一端连接输出端，双频频率控制支路另一端接地，电容C1串联设于双频频率控制支路中。
优选的，第一并联谐振模块包括并联设置的电容C3和电感L1。
优选的，电容C1与第二接地端串联设有电感L2。
优选的，输出端连接低频谐振频率控制支路，低频谐振频率控制支路一端接地，第二并联谐振模块串联设于低频谐振频率控制支路中，第二并联谐振模块与第三接地端之间设有电容C7。
优选的，第二并联谐振模块包括并联设置的电容C6和电感L3。
优选的，线圈本体的形式包括螺旋管、表面线圈、体积线圈。
本发明的有益效果：
1、本发明避免了使用复杂的电感网络所引起的损耗，提高了线圈发射效率与接收灵敏度。
2、本发明使得线圈调谐与匹配较为容易，容易实现较近间隔的频率调谐。
附图说明
图1为实施例一的电路图；
图2为实施例二的电路图；
图3为实施例三的电路图。
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，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。
如图1所示，实施例一包括线圈本体，线圈本体包括输入端、输出端；输入端连接双频输入输出支路、谐振频率控制支路、低频控制支路，双频输入输出支路包括输入输出端口，电容C5串联设于双频输入输出支路中；输出端连接双频频率控制支路，低频控制支路一端连接输入端，低频控制支路另一端接地，电容C2串联设于低频控制支路中，电容C2和第一接地端之间串联设有第一并联谐振模块，谐振频率控制支路一端连接输入端，谐振频率控制支路另一端接地，电容C4串联设于谐振频率控制支路中，双频频率控制支路一端连接输出端，双频频率控制支路另一端接地，电容C1串联设于双频频率控制支路中，第一并联谐振模块包括并联设置的电容C3和电感L1。
实施例一中的电容均采用高Q值电容，电感使用低损耗的纯铜导线，电容C1同时控制低频f1和高频f2的频率，
电容C3与电感L1组成的并联谐振网络谐振在高频f2处，用于阻断高频信号进入C2，同时用于控制低频f1和高频f2的谐振频率，
电容C2在电容C3和电感L1确定的时候控制低频f1的频率，
电容C4同时控制高频f2与低频f1的谐振频率，
电容C5用于线圈的匹配调节。
如图2所示，实施例二与实施例一的区别在于，在电容C1与接地端之间串联设有电感L2，电感L2为可调节形式，电感L2可以同时调节低频与高频的频率，电感L2感值较小，其增加的电路损耗可以忽略不计。
如图3所示，实施例三与实施例一的区别在于，在线圈本体的输出端还连接有低频谐振频率控制支路，低频谐振频率控制支路包括电感L3、电容C6、电容C7，电感L3与电容C6形成并联谐振电路，其谐振频率等于高频f2，电容C7用于控制低频f1的谐振频率。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种单端口双频线圈，其特征在于：包括线圈本体，线圈本体包括输入端、输出端；
输入端连接双频输入输出支路、谐振频率控制支路、低频控制支路，双频输入输出支路包括输入输出端口，电容C5串联设于双频输入输出支路中；低频控制支路一端连接输入端，低频控制支路另一端接地，电容C2串联设于低频控制支路中，电容C2和第一接地端之间串联设有第一并联谐振模块；谐振频率控制支路一端连接输入端，谐振频率控制支路另一端接地，电容C4串联设于谐振频率控制支路中；
输出端连接双频频率控制支路，双频频率控制支路一端连接输出端，双频频率控制支路另一端接地，电容C1串联设于双频频率控制支路中。
2.根据权利要求1所述的单端口双频线圈，其特征在于：第一并联谐振模块包括并联设置的电容C3和电感L1。
3.根据权利要求1或2所述的单端口双频线圈，其特征在于：电容C1与第二接地端串联设有电感L2。
4.根据权利要求1或2所述的单端口双频线圈，其特征在于：输出端连接低频谐振频率控制支路，低频谐振频率控制支路一端接地，第二并联谐振模块串联设于低频谐振频率控制支路中，第二并联谐振模块与第三接地端之间设有电容C7。
5.根据权利要求4所述的单端口双频线圈，其特征在于：第二并联谐振模块包括并联设置的电容C6和电感L3。
6.根据权利要求1所述的单端口双频线圈，其特征在于：线圈本体的形式包括螺旋管、表面线圈、体积线圈。
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