CN1580806A - 磁共振设备的发送装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磁共振设备的发送装置，通过一个输入端(1)向该磁共振设备的发送装置的HF功率放大器(6)输入HF输入信号。放大器(6)将输入信号放大为HF输出信号，并输入天线装置(9)，天线装置(9)将其作为磁共振激励信号输出。在输入端(1)和放大器(6)之间以及放大器(6)和天线装置(9)之间设置定向耦合器(2，7)。由定向耦合器采集的信号输入振幅调整器(18)，其控制设置在高频功率放大器(6)之前的振幅调节器(3)。

Description

磁共振设备的发送装置

技术领域

本发明涉及一种磁共振设备的发送装置，该发送装置具有输入端、高频功率放大器和天线装置，其中，

-通过该输入端可以将高频输入信号输入高频功率放大器，

-该高频输入信号可以由高频功率放大器放大为高频输出信号，

-该高频输出信号可以输入到天线装置中，并作为磁共振激励信号由该天线装置输出。

背景技术

这种发送装置例如由DE 19911975C2或DE 10004423C2公开。其中描述的发送装置已经工作得比较令人满意。

借助通常的发送装置可以达到大约1％至4％的脉冲重复精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，改进按照类别的发送装置，使得脉冲重复精度更大而不影响发送装置工作的可靠性。

该技术问题是这样解决的，

-在输入端和高频功率放大器之间设置一个输入方的定向耦合器，

-在高频功率放大器和天线装置之间设置一个输出方的定向耦合器，以及

-将由定向耦合器采集的信号输入振幅调整器，该振幅调整器控制一个设置在输入方的定向耦合器和高频功率放大器之间的振幅调节器。

因为由此可以调整性能，因此要对放大器随着时间出现的可能的时间变化，例如漂移进行调节。

如果该振幅调整器具有积分部分，尤其是构造为积分调整器，则这种调整可以特别精确地工作。

如果也将定向耦合器采集的信号输入相位调整器，该相位调整器控制一个设置在振幅调节器之前或之后的相位调节器，则该发送装置可以工作得更好。在此与振幅调整器类似，相位调整器优选具有积分部分。特别是，该相位调整器还可以构造为积分调整器。

如果在定向耦合器和振幅调整器之间设置对数探测器，则振幅调整器具有不依赖于振幅的调整特性。

如果对探测器设置温度调节装置，则上述调整可以特别稳定地工作。作为另一种选择或附加地，探测器还可以相互热耦合，和/或去除与高频功率放大器的热耦合。

如果高频功率放大器具有膨胀的特征曲线，则优选在输入端和高频功率放大器之间设置一个压缩器，其中，该压缩器在其整个调整范围内至少对高频功率放大器的膨胀特征曲线进行补偿。这样发送装置可以更可靠地运行。在此，该压缩器可以具有柔和的特征曲线。特别是，压缩器可以构造为二极管限幅器。

优选的，如果由输入方定向耦合器采集的信号不超过极限电平，则还将输入方定向耦合器采集的信号输入到比较器，该比较器去除定向耦合器与振幅调节器、必要时也去除与相位调节器之间的耦合。这样，如果由于非常小的信号而不能进行可靠的调整时，则打开调整回路。

在下列情况下，可以达到振幅调整和必要时相位调整的改善的瞬时特性：

-如果在输出方的定向耦合器和天线装置之间设置一个具有两个输入端和输出端的90度混合器，该混合器将高频输出信号分为两个分信号，

-如果该90度混合器的一个输入端与一个终端电阻连接，

-如果向天线装置输入该两个分信号，以及

-如果天线装置对于该两个分信号具有相同类型的响应特性。

为了实现上述情况，天线装置可以具有两个天线，每个分信号被输入给一个天线，这些天线各输出一个线性极化的磁共振激励信号，并且这些线性极化磁共振激励信号叠加为一个圆极化的磁共振激励信号。或者，天线装置还可以具有单一的天线结构，该天线结构在引入两个分信号时输出一个圆极化的磁共振激励信号。

如果发送装置构造为具有模拟部件的硬件电路，则该发送装置可以特别快速和可靠地工作。

附图说明

下面通过结合附图描述实施方式给出本发明的其它优点和细节。在此以原理图的方式示出：

图1是磁共振设备的发送装置，

图2是特征曲线图，以及

图3是图1的发送装置的变形。

具体实施方式

根据图1，发送装置具有一个输入端1。通过输入端1向发送装置输入高频输入信号。

在输入端1后面设置输入方的定向耦合器2。输入方的定向耦合器2采集与通过输入端1输入的高频输入信号相对应的信号。也就是说，该信号对应于高频额定输出信号。

在输入方定向耦合器2的后面设置振幅调节器3。振幅调节器3对输入其中的高频输入信号进行振幅调节，下面还将看到这样做的意义和目的。

在振幅调节器3的后面设置相位调节器4。相位调节器4对高频输入信号进行移相。

在相位调节器4的后面设置压缩器5。压缩器5压缩输入其中的信号。也就是说，压缩器2衰减较大的高频信号电平，而对较小的高频信号电平则不衰减或仅有很小衰减。

在压缩器5的后面设置高频功率放大器6。高频功率放大器6放大输入其中的高频输入信号，并将该放大的高频输入信号作为高频输出信号输出。

在高频功率放大器6的后面设置输出方的定向耦合器7。输出方的定向耦合器7采集与高频输出信号相对应的信号。也就是说，该信号与高频实际输出信号对应。

在输出方定向耦合器7的后面设置具有若干MHz带宽的信号分配器8。信号分配器8构造为具有两个输入端和两个输出端的90度混合器8。其第二输入端与一个终端电阻8’连接。信号分配器8将高频输出信号分为两个分信号，这两个分信号振幅相同，但相互之间具有90度的相位差。

在信号分配器8的后面设置天线装置9。从信号分配器8向该天线装置9输入两个分信号。根据图1，天线装置9具有两个构造相同的天线10、11。向每一个天线10、11输入一个分信号。

每个天线10、11具有相同的带宽和相同的耦合度。因此，对于输入其中的分信号，每个天线10、11具有相同类型的反射因子的频率相关性，并由此在起振时具有同类型的瞬时反射。因此，如图1中通过箭头A和B所示，天线10、11产生线性极化磁共振激励信号，并由天线10、11输出。由于90度的相位差，在此两个线性极化磁共振激励信号重叠为一个圆极化磁共振激励信号，如箭头C所示。只要瞬时反射被反射回放大器输出端，则它们将相互抵消，因为它们在两次通过混合器8后相互间具有180度的相位差。只要瞬时反射被反射到终端电阻8’，则它们将被终端电阻所吸收。

将定向耦合器2、7采集的信号输入对数探测器12、13。这样的探测器12、13一般是公知的，并例如由Analog Device公司以型号AD8302出售。在此，输入方定向耦合器2所采集的信号被直接输入对数探测器12。而输出方定向耦合器7采集的信号则通过衰减器14和移相器15输入对数探测器13。

对数探测器12、13相互热耦合，如方框D所示。在此，热耦合例如可以这样达到，即将两个探测器12、13设置在同一芯片上，已提到的AD8302就是如此。作为另一选择或作为补充，还可去除探测器12、13与高频功率放大器6之间的热耦合，如图1中通过点划线E所示。这例如可以这样达到，即将探测器12、13设置在与高频功率放大器6不同的另一个电路板上。此外，还可以为探测器12、13设置温度调节装置16。所有这些措施都是为了支持这一目的，即这样来运行探测器12、13，使得探测器12、13特征曲线中可能出现的差别不随时间变化。

除其它之外，探测器12、13还对输入其中的信号进行整流，如整流符号所示，并由此进行解调。这样产生的、频率相对较低的调制信号由探测器12、13输出到输出端12’、13’，并从那里输入求差器17，该求差器17将这样形成的差值信号传递到振幅调整器18。然后振幅调整器18相应控制振幅调节器3，使得高频输出信号尽可能与其额定信号一致。

根据图1，振幅调整器18构造为积分调整器18。必要时振幅调整器18还可以附加具有一个比例部件和/或差分部件。至少积分部件应当一直存在。

输入探测器12、13的高频信号在探测器内部还输入到限幅器中，以产生正弦函数。该正弦函数由探测器12、13输出到输出端12”、13”，并从那里输入相位探测器19。将相位探测器19的输出信号输入相位调整器20，该相位调整器20又跟踪相位调节器4。

根据图1，相位调整器20同样构造为积分调整器20。在此，与振幅调整器18的情况相同，必要时还可以附加地具有比例部件和/或差分部件，但积分部件应当一直存在。

在高频输入信号小时，对振幅调节器3和相位调节器4的跟踪是不可靠的。因此，根据图1，在求差器17和相位探测器19一侧和调整器18、20另一侧之间设置分离部件21、22。在此，分离部件21、22在该例中构造为MOSFET。

分离部件21、22由比较器23控制，通过探测器12向该比较器23输入由输入方定向耦合器2采集的解调信号，另一方面输入极限信号。由此，如果输入方定向耦合器2采集的信号没有超过极限电平，则比较器23去除振幅调节器3和相位调节器4与定向耦合器2、7之间的耦合。

如果高频输入信号振幅太小，则通过上述去耦合对振幅调节器3和相位调节器4不再跟踪。

参见图2，高频功率放大器6可以具有膨胀的特征曲线。因此，高频功率放大器6可以比较小的输入信号更剧烈地放大较大的输入信号。压缩器5这样设计，即它具有压缩的特征曲线，参见图2。在此，压缩器5的设计这样实现，即它在其整个调整范围内至少补偿高频功率放大器6的膨胀特征曲线，必要时甚至过补偿。由此可以避免放大器6的瞬时过控制。否则，这样的过控制可能在特别是在调整的起振期间，在突然的振幅跃变后出现。

压缩器5可以例如具有电阻24、25和二极管26、27。也就是说，压缩器5可以构造为二极管限幅器5。由于存在电阻25，压缩器5具有柔和的特征曲线。

图3的图示基本上对应于图1的图示。因此对于图1的上述实施方式的基本原理也适用于图3的。下面只针对与图1的不同之处进行说明。

首先，根据图3，相位调节器4不是设置在振幅调节器3后面，而是设置在其前面。

此外，天线装置9具有一个单一的天线结构28，例如鸟笼式谐振器。向该天线结构28输入两个分信号。因此，天线结构28直接输出圆极化磁共振激励信号。由此，天线结构28对于两个分信号也具有类型相同的响应特性。

最后根据图3，分离部件21、22不是设置在调整器18、20前面，而是设置在其后面。因此，在将定向耦合器2、7与调节器3、4分离时后者接近预定的值。优选该预定值对应于调整器18、20在过渡到调整的运行时预先给出的输出值。

根据图1和图3的发送装置构造为具有模拟部件的硬件电路。这样做的结果是，根据本发明的发送装置结构简单，由成本低廉的部件组成，并可快速和可靠地工作。

Claims (15)

1.一种磁共振设备的发送装置，具有输入端(1)、高频功率放大器(6)和天线装置(9)，其中，

-通过输入端(1)将高频输入信号输入该高频功率放大器(6)，

-该高频输入信号可由该高频功率放大器(6)放大为高频输出信号，

-该高频输出信号可输入到所述天线装置(9)中，并作为磁共振激励信号由该天线装置(9)输出，其特征在于，

-在所述输入端(1)和高频功率放大器(6)之间设置一个输入方定向耦合器(2)，

-在所述高频功率放大器(6)和天线装置(9)之间设置一个输出方定向耦合器(7)，以及

-将定向耦合器(2，7)采集的信号输入一个振幅调整器(18)，该振幅调整器(18)控制一个设置在所述输入方定向耦合器(2)和高频功率放大器(6)之间的振幅调节器(3)。

2.根据权利要求1所述的发送装置，其特征在于，所述振幅调整器(18)具有积分部件，尤其是构造为积分调整器(18)。

3.根据权利要求1或2所述的发送装置，其特征在于，还将所述定向耦合器(2，7)采集的信号输入一个相位调整器(20)，该相位调整器控制一个设置在所述振幅调节器(3)之前或之后的相位调节器(4)。

4.根据权利要求3所述的发送装置，其特征在于，所述相位调整器(20)具有积分部件，尤其是构造为积分调整器(20)。

5.根据上述权利要求之一所述的发送装置，其特征在于，在所述定向耦合器(2，7)和振幅调整器(18)之间设置对数探测器(12，13)。

6.根据权利要求5所述的发送装置，其特征在于，对所述探测器(12，13)设置一温度调节装置(16)。

7.根据权利要求5或6所述的发送装置，其特征在于，所述探测器(12，13)相互热耦合，和/或与所述高频功率放大器(6)去除热耦合。

8.根据上述权利要求之一所述的发送装置，其特征在于，

-所述高频放大器(6)具有膨胀的特征曲线，

-在所述输入端(1)和高频功率放大器(6)之间设置一个压缩器(5)，

-该压缩器(5)在其整个调整范围内至少对所述高频功率放大器(6)的膨胀特征曲线进行补偿。

9.根据权利要求8所述的发送装置，其特征在于，所述压缩器(5)具有柔和的特征曲线。

10.根据权利要求8或9所述的发送装置，其特征在于，所述压缩器(5)构造为二极管限幅器(5)。

11.根据上述权利要求之一所述的发送装置，其特征在于，如果由所述输入方定向耦合器(2)采集的信号不超过极限电平，则还将该输入方定向耦合器(2)采集的信号输入到一个比较器(23)，该比较器(23)去除所述定向耦合器(2，7)与振幅调节器(3)、必要时也与相位调节器(4)之间的耦合。

12.根据上述权利要求之一所述的发送装置，其特征在于，

-在所述输出方定向耦合器(7)和天线装置(9)之间设置一个具有两个输入端和输出端的90度混合器(8)，该混合器(8)将高频输出信号分为两个分信号，

-该90度混合器(8)的一个输入端与一个终端电阻(8’)连接，

-将该两个分信号输入给所述天线装置(9)，以及

-该天线装置(9)对于该两个分信号具有相同类型的响应特性。

13.根据权利要求12所述的发送装置，其特征在于，所述天线装置(9)具有两个天线(10，11)，向每个天线(10，11)输入一个所述分信号，这些天线(10，11)各输出一个线性极化磁共振激励信号，这些线性极化磁共振激励信号叠加为一个圆极化磁共振激励信号。

14.根据权利要求12所述的发送装置，其特征在于，所述天线装置(9)具有单一的天线结构(28)，该天线结构(28)在引入两个分信号时输出一个圆极化磁共振激励信号。

15.根据上述权利要求之一所述的发送装置，其特征在于，该发送装置构造为具有模拟部件的硬件电路。

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