CN112448717A - 用于磁共振无线线圈的时钟生成装置、方法及无线线圈 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在本发明实施例中，提供了用于磁共振无线线圈的时钟生成装置、无线线圈及时钟生成方法。磁共振无线线圈中的时钟生成装置包括：独立时钟源，独立于用于以无线的方式发送总电力的总电力发送设备，并且独立时钟源用于以无线的方式发送参考时钟信号；无线线圈，用于接收独立时钟源发送的参考时钟信号，并且基于接收到的参考时钟信号通过降频的方式生成不同频率的时钟信号磁共振无线线圈中的时钟生成的技术方案，以至少解决现有技术中生成时钟耗费高并且相位噪声性能不好的技术问题，实现了具有高性能的时钟的技术效果。

Description

用于磁共振无线线圈的时钟生成装置、方法及无线线圈
技术领域
本发明涉及磁共振设备领域。具体地，本发明涉及时钟生成装置、无线线圈及时钟生成方法。
背景技术
在磁共振系统中，对于不同的功能模块或者部件来说，通常需要不同频率的时钟，例如本地线圈中的低噪声变频器的LO本振，ADC的采样时钟，和用于接收器中的FPGA的参考时钟。不同的功能部件被布置在不同的位置，而为了避免对MRI系统的干扰，所有的时钟都应该与系统同步。
在现有的如图1所示的以无线的方式传输电力的磁共振系统中，通常，时钟是基于用于无线电力传输的时钟的。图1示出了现有的无线线圈中的时钟生成装置的框图。现有的无线线圈中的时钟生成装置包括无线的总电力发送设备300’和无线线圈100’。无线线圈100’包括接收天线110’、子电力生成器120’以及时钟生成器130’。接收天线110’分别与子电力生成器120’和时钟生成器130’连接。在此，例如使用5MHz的电力进行传输，首先将其通过空间耦合的方式传输，然后通过接收天线110’接收，并将接收的来自总电力发送设备300’的总电力的绝大部分传输给子电力生成器120’，将一小部分传输给时钟生成器130’。随后，时钟生成器130’基于接收到的小部分电力生成不同频率的时钟，以提供给不同的功能模块。
传统上有两种方法基于小部分电力来生成时钟来为不同的功能模块生成所需要的频率的时钟。第一种是使用如图2所示的倍频器130”，由此，5MHz倍频至10MHz，10MHz倍频至20MHz，20MHz倍频至40MHz等等，直到得到所需要频率的时钟。第二中方法是使用如图3所示的锁相环130”’。在此，利用5MHz信号作为锁相环的参考时钟，并基于5MHz来生成其他所需要的频率的时钟。
而然，这两种方法都具有缺陷。对于倍频器的方案，该方案会占用很多的空间以及很多的电力消耗，尤其是需要高频时，就会需要更多的倍频阶段。对于锁相环的方案，主要缺点是锁相环的输出的相位噪声性能会大幅降低，并且引起明显的相比于传统的有线磁共振线圈的信噪比的下降。
发明内容
本发明实施例提供了用于磁共振无线线圈的时钟生成装置、无线线圈及时钟生成方法、特别是用于在磁共振无线线圈系统中，以至少解决现有技术中生成时钟耗费高并且相位噪声性能不好的问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了用于磁共振无线线圈的时钟生成装置，包括：独立时钟源，独立于用于以无线的方式发送总电力的总电力发送设备，并且独立时钟源用于以无线的方式发送参考时钟信号；无线线圈，用于接收独立时钟源发送的参考时钟信号，并且基于接收到的参考时钟信号通过降频的方式生成不同频率的时钟信号。
与现有技术中的时钟生成装置不同，根据本发明由独立时钟源来发送时钟信号，并且在此发送的时钟信号具有较高的频率，从而能够基于所设定的高频率信号以降频的方式生成不同频率的时钟信号。以这样的方式，能够获得高性能的时钟。
根据本发明的示例性实施例，无线线圈包括：时钟接收天线，用于接收参考时钟信号；时钟生成器，与时钟接收天线连接，用于将接收到的参考时钟信号生成为不同频率的时钟信号。
以这样的方式，通过简单的结构便能够生成时钟信号。
根据本发明的示例性实施例，在时钟生成器与时钟接收天线之间连接有高通滤波器，高通滤波器用于对接收到的参考时钟信号进行滤波。
以这样的方式，通过布置简单并紧凑的高通滤波器能移除在进行磁共振成像时其他部件所以引起的对参考时钟信号的干扰。
根据本发明的示例性实施例，时钟生成器包括直接数字式频率合成器，用于生成不同频率的时钟信号。
直接数字式频率合成器(Direct Digital Synthesizer,简称DDS)是从相位概念出发直接合成所需要波形的一种数字化频率合成技术。与传统的频率合成器相比，DDS具有低成本、低功耗、高分辨率和快速转换时间等优点。以这样的方式，DDS本身所具有的优点外，通过使用成熟的DDS技术来生成时钟信号还提高了可靠性。
根据本发明的示例性实施例，时钟生成器包括分频器，用于生成频率为参考时钟信号的频率的1/n的时钟信号，其中，参考时钟信号的频率是自然数n的倍数。
分频器是把输入信号的频率变成成倍数地低于输入频率的输出信号的设备。以这样的方式，简单地实现了不同频率的时钟的生成。
根据本发明的示例性实施例，时钟生成器包括D触发器装置，用于生成频率为参考时钟信号的频率的1/2P的时钟信号，其中，P为自然数。
在此，D触发器装置可以是由多个D触发器组成的，参考时钟信号经过一个D触发器之后将被降频为原来的二分之一，通过以特定的组合来设置多个D触发器便可以生成不同频率的所需要的时钟信号。
根据本发明的示例性实施例，总电力具有第一频率f1，参考时钟信号具有第二频率f2，其中，f1＝f2*2Q，Q为大于等于6的自然数。
以这样的方式，所限定的参考时钟信号的频率是比较高的，这不仅能够实现良好的相位噪声性能，还能够省去射频功率放大器。
根据本发明的示例性实施例，独立时钟源包括时钟发送天线，用于发送参考时钟信号；总电力发送设备包括总电力发送天线，用于发送总电力；其中，时钟发送天线和总电力发送天线是单独的天线，或者组合为双谐频发送天线。
根据本发明的示例性实施例，无线线圈还包括：总电力接收天线，用于接收总电力；子电力生成器，与总电力接收天线连接，用于生成子电力以进行电力供给；其中，时钟接收天线和总电力接收天线是单独的天线，或者组合为双谐频接收天线。
以这样的方式，实现了天线结构的高灵活性。在两个发送天线是单独的天线时，两个接收天线既可以是单独的天线也可以是双谐频天线。相应地，在两个发送天线是双谐频天线时，两个接收天线同样既可以是单独的天线也可以是双谐频天线。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了无线线圈，其包括：时钟接收天线，用于接收由独立时钟源以无线的方式发送的参考时钟信号，其中，独立时钟源独立于用于以无线的方式发送总电力的总电力发送设备；时钟生成器，与时钟接收天线连接，用于将接收到的参考时钟信号生成为不同频率的时钟信号；总电力接收天线，用于接收总电力；子电力生成器，与总电力接收天线连接，用于生成子电力以进行电力供给。
以这样的方式，磁共振系统能够通过无线线圈获得高性能的时钟。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种用于磁共振无线线圈的时钟生成方法，包括：通过独立时钟源以无线的方式发送参考时钟信号；基于由无线线圈接收到的参考时钟信号，通过无线线圈以降频的方式生成不同频率的时钟信号，其中，独立时钟源独立于用于以无线的方式发送总电力的总电力发送设备。
在本发明实施例中，提供了磁共振无线线圈中的时钟生成的技术方案，以至少解决现有技术中生成时钟耗费高并且相位噪声性能不好的技术问题，实现了具有高性能的时钟的技术效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据现有技术的时钟生成装置的框图；
图2是根据现有技术的倍频器的示意图；
图3是根据现有技术的锁相环的示意图；
图4是根据本发明示例性实施方式的时钟生成装置的框图；
图5是根据本发明示例性实施方式的时钟生成装置中，接收天线作为单独天线的示意图；
图6是根据本发明示例性实施方式的时钟生成装置中，接收天线组合为双谐频接收天线的示意图；
图7是根据本发明示例性实施方式的时钟生成装置中，时钟生成器的第一实施例的框图；
图8是根据本发明示例性实施方式的时钟生成装置中，时钟生成器的第二实施例的框图；
图9是根据本发明示例性实施方式的时钟生成装置中，时钟生成器的第三实施例的框图；
图10是根据本发明示例性实施方式的时钟生成方法的流程图。
附图标记列表：
100：无线线圈；
110a：时钟接收天线；
110b：总电力接收天线；
120：子电力生成器；
130：时钟生成器；
130a：直接数字式频率合成器；
130b：分频器；
130c：D触发器装置；
131：D触发器；
140：高通滤波器；
200：独立时钟源；
300：总电力发送设备。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便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。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，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或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块或单元。
根据本发明实施例，提供了一种磁共振无线线圈中的时钟生成装置。图4是根据本发明示例性实施方式的时钟生成装置的框图。如图4所示，根据本发明的时钟生成装置包括：独立时钟源200，独立于用于以无线的方式发送总电力的总电力发送设备300，并且独立时钟源200用于以无线的方式发送参考时钟信号；无线线圈100，用于接收独立时钟源200发送的参考时钟信号，并且基于接收到的参考时钟信号通过降频的方式生成不同频率的时钟信号。
在此，无线线圈100包括：时钟接收天线110a，用于接收参考时钟信号；时钟生成器130，与时钟接收天线110a连接，用于将接收到的参考时钟信号生成为不同频率的时钟信号，总电力接收天线110b，用于接收总电力；子电力生成器120，与总电力接收天线连接，用于生成子电力以进行电力供给。
根据本发明的时钟生成装置还包括总电力发送设备300，用于以无线的方式发送总电力，总电力具有第一频率f1，参考时钟信号具有第二频率f2，优选地，f1＝f2*2Q，Q为大于等于6的自然数。
图5是根据本发明示例性实施方式的时钟生成装置中，接收天线作为单独天线的示意图。如图5所示，时钟接收天线110a和总电力接收天线110b是单独的天线。
图6是根据本发明示例性实施方式的时钟生成装置中，接收天线组合为双谐频接收天线的示意图。如图6所示，时钟接收天线110a和总电力接收天线110b组合为双谐频接收天线。由此，能够使得结构更紧凑，以满足不同功能模块在不同位置的空间需求。
独立时钟源200包括时钟发送天线，用于发送参考时钟信号；总电力发送设备300包括总电力发送天线，用于发送总电力。同样地，时钟发送天线和总电力发送天线可以是单独的天线，也可以组合为双谐频发送天线。由此，进一步地提高了系统在结构上的灵活性。
图7是根据本发明示例性实施方式的时钟生成装置中，时钟生成器的第一实施例的框图。如图7所示，在时钟生成器130与时钟接收天线110a之间连接有高通滤波器140，高通滤波器140用于对接收到的参考时钟信号进行滤波，以滤出信号中的干扰。
在该实施例中，时钟生成器130包括直接数字式频率合成器130a，用于生成不同频率的时钟信号。通过直接数字式频率合成器，可以生成具有预设的、与直接数字式频率合成器自身相关的可行频率的时钟信号。
图8是根据本发明示例性实施方式的时钟生成装置中，时钟生成器的第二实施例的框图。在此，时钟生成器130包括分频器130b，用于生成频率为参考时钟信号的频率的1/n的时钟信号，其中，参考时钟信号的频率是自然数n的倍数。如图所示，频率为320MHz的参考时钟信号经由高通滤波器140被导入分频器130b。通过分频器130b能够生成频率为320MHz的1/n的时钟信号。
图9是根据本发明示例性实施方式的时钟生成装置中，时钟生成器的第三实施例的框图。在此，时钟生成器130包括D触发器装置130c，用于生成频率为参考时钟信号的频率的1/2P的时钟信号，其中，P为自然数。如图9所示，参考时钟信号同样是320MHz，并为了清楚起见只示意性地示出了3个D触发器131。通过第一个D触发器131能够得到320MHz的二分之一的频率的时钟信号，通过第二个D触发器131能够得到320MHz的四分之一的频率的时钟信号，通过第三个D触发器131能够得到320MHz的八分之一的频率的时钟信号。以此类推，当具有P个联级的D触发器131时，便可以得到频率为320MHz的1/2P的时钟信号。
图10是根据本发明示例性实施方式的时钟生成方法的流程图。图10示出，磁共振无线线圈中生成时钟的方法，包括：
步骤S101：通过独立时钟源200以无线的方式发送参考时钟信号；
步骤S103：基于由无线线圈接收到的参考时钟信号，通过无线线圈以降频的方式生成不同频率的时钟信号。
在利用无线电力传输的磁共振系统中，通过使用根据本发明的时钟生成装置，利用与电力发送设备不同的独立时钟源来发送具有高性能的高频时钟信号，能够实现具有高相位噪声性能的不同频率的时钟信号的生成，并且能够容易地实施。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元或模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，模块或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.用于磁共振无线线圈的时钟生成装置，其特征在于，包括：
独立时钟源(200)，独立于用于以无线的方式发送总电力的总电力发送设备(300)，并且所述独立时钟源(200)用于以无线的方式发送参考时钟信号；
无线线圈(100)，用于接收所述独立时钟源(200)发送的所述参考时钟信号，并且基于接收到的所述参考时钟信号通过降频的方式生成不同频率的时钟信号。
2.根据权利要求1所述时钟生成装置，其特征在于，所述无线线圈(100)包括：
时钟接收天线(110a)，用于接收所述参考时钟信号；
时钟生成器(130)，与所述时钟接收天线(110a)连接，用于将接收到的所述参考时钟信号生成为不同频率的时钟信号。
3.根据权利要求2所述时钟生成装置，其特征在于，在所述时钟生成器(130)与所述时钟接收天线(110a)之间连接有高通滤波器(140)，所述高通滤波器(140)用于对接收到的所述参考时钟信号进行滤波。
4.根据权利要求3所述时钟生成装置，其特征在于，所述时钟生成器(130)包括直接数字式频率合成器，用于生成不同频率的时钟信号。
5.根据权利要求3所述时钟生成装置，其特征在于，所述时钟生成器(130)包括分频器，用于生成频率为所述参考时钟信号的频率的1/n的时钟信号，其中，所述参考时钟信号的频率是自然数n的倍数。
6.根据权利要求3所述时钟生成装置，其特征在于，所述时钟生成器(130)包括D触发器装置，用于生成频率为所述参考时钟信号的频率的1/2P的时钟信号，其中，P为自然数。
7.根据权利要求1所述时钟生成装置，其特征在于，所述总电力具有第一频率f1，所述参考时钟信号具有第二频率f2，其中，f1＝f2*2Q，Q为大于等于6的自然数。
8.根据权利要求1所述时钟生成装置，其特征在于，所述独立时钟源(200)包括时钟发送天线，用于发送所述参考时钟信号；所述总电力发送设备(300)包括总电力发送天线，用于发送所述总电力；
其中，所述时钟发送天线和所述总电力发送天线是单独的天线，或者组合为双谐频发送天线。
9.根据权利要求7所述时钟生成装置，其特征在于，所述无线线圈(100)还包括：
总电力接收天线(110b)，用于接收所述总电力；
子电力生成器(120)，与所述总电力接收天线连接，用于生成子电力以进行电力供给；
其中，所述时钟接收天线(110a)和所述总电力接收天线(110b)是单独的天线，或者组合为双谐频接收天线。
10.磁共振无线线圈，其特征在于，包括：
时钟接收天线(110a)，用于接收由独立时钟源(200)以无线的方式发送的参考时钟信号，其中，所述独立时钟源(200)独立于用于以无线的方式发送总电力的总电力发送设备(300)；
时钟生成器(130)，与所述时钟接收天线(110a)连接，用于将接收到的所述参考时钟信号生成为不同频率的时钟信号；
总电力接收天线(110b)，用于接收所述总电力；
子电力生成器(120)，与所述总电力接收天线连接，用于生成子电力以进行电力供给。
11.用于磁共振无线线圈的时钟生成方法，其特征在于，包括：
通过独立时钟源(200)以无线的方式发送参考时钟信号；
基于由无线线圈接收到的所述参考时钟信号，通过所述无线线圈以降频的方式生成不同频率的时钟信号，
其中，所述独立时钟源(200)独立于用于以无线的方式发送总电力的总电力发送设备(300)。
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