CN205754278U - 一种数字化核磁共振频率源装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及核磁共振的仪器装置，具体涉及一种数字化核磁共振频率源装置。其特征在于该装置由控制器、DDS频率发生器、低通滤波器、放大器、鉴相器、压控振荡器、分频器、人机终端构成。其中，鉴相器、压控振荡器、分频器构成了PLL电路，该装置采用DDS与PLL相结合方式。本实用新型具有频率切换速度快，杂散抑制性能好，频率分辨率高，成本低廉等优点。特别适合于核磁共振分析仪中系统集成应用。
Description
技术领域
本发明涉及核磁共振的仪器装置，具体涉及一种数字化核磁共振频率源装置。
背景技术
频率源是核磁共振仪器系统中的关键部件，是核磁共振仪器系统中的重要组成部分，主要用于为核磁共振仪器系统激发样品的产生核自旋提供输出本振信号。核磁共振仪器要求频率源具备高稳定度、高频谱纯净度、高频率切换速度、高频率分辨率、低相位噪声等技术指标。
目前，存在以下几种频率合成技术：第一，基于模拟合成的频率源技术。它通常利用一个晶体振荡器作为整个频率源的基准信号源，经过模拟器件的倍频，分频，混频等途径直接产生所需要的输出信号。美国PTS公司的频率源即采用了此技术。但是，由于采用了较多的模拟器件实现频率合成，其体积庞大，价格昂贵，因此，并不适合于在较低成本的谱仪系统中使用；第二，基于锁相环的频率合成技术。它通常利用一个参考频率源，通过比较压控振荡器的相位和参考频率源的相位差，驱动调整压控振荡器，使其输出频率锁定在某一频率上。这种频率合成方法的优点在于结构简单，输出的频率稳定，杂散抑制好。其缺点是频率切换速度较慢，对信号的调制能力差。第三，直接数字频率合成技术。它从相位的概念出发，进行频率合成，采用数字存储技术，具有精确的相位，频率分辨率。快速的相位，频率，幅度的切换速度。与传统的基于模拟频率合成和锁相环的频率源相比，基于DDS的频率源具有设计简单，价格低廉的特点。但是直接数字合成的杂散较大，输出频率不高。
以中国专利号CN200410099267.7的专利为例，其中公开的通用数字化核磁共振频率源以直接数字合成频率技术为基础， 直接输出核磁共振频率。用于核磁共振用的射频通道，包括 PC机上使用的波形设置软件、单片机、现场可编程逻辑门阵列FPGA、直接数字频率合成器件等部分。虽然该频率源具备相位，频率，幅度的快速的切换速度，但杂散较大，相位噪声较大，而且价格昂贵。
发明内容
针对现有核磁共振频率源存在的缺陷，提出了一种频率切换速度快，杂散抑制性能好，频率分辨率高，成本低的数字化核磁共振频率源装置。
解决上述技术问题所采取的措施是：一种数字化核磁共振频率源装置，其特征在于该装置由控制器、DDS频率发生器、低通滤波器、放大器、鉴相器、压控振荡器、分频器、人机终端构成。其中，鉴相器、压控振荡器、分频器构成了PLL电路。
人机终端通过串行通讯方式将本振频率信息输出给控制器，控制器通过IO控制DDS频率发生器，产生基频信号；基频信号经过低通滤波器，滤除高频谐波分量，然后进入放大器，作为第一路放大器输入信号；由放大器输出的第一路信号进入鉴相器、压控振荡器；压控振荡器输出的信号通过分频器再次进入放大器，作为第二路放大器输入信号，放大器的第二路输入信号经过放大后进入鉴相器；压控振荡器输出的信号同时再次进入放大器，作为第三路放大器输入信号，经过放大后输出本振信号。
控制器由单片机或者ARM芯片及其外围最小系统、串行通讯芯片、输入输出系统组成，保证装置的低成本、高稳定性运行。人机终端可以集成化人机界面。DDS频率发生器由DDS芯片及其外围电路构成。低通滤波器由7阶椭圆型低通滤波器LC电路组成。放大器、鉴相器、压控振荡器、分频器全部是集成模块，保证了系统的高稳定性和集成性，降低了整套装置的成本。
本发明与现有技术相比，由于主控系统采用单片机或者ARM芯片，整体装置的稳定性得到提升，成本更低。采用集成模块化的设计，保证了系统的高稳定性。该数字化核磁共振频率源采用DDS方式与PLL方式相结合，使该装置的频率切换速度快，杂散抑制性能好，频率分辨率高，成本更加低廉。
附图说明
图1为本发明结构框图。
具体实施方式
结合附图详细说明本发明专利的结构。
一种数字化核磁共振频率源装置，见图1，控制器采用的是意法半导体公司的ARM系列的STM32F103RCT6集成电路，其中该集成电路通过串行方式与人机终端进行通讯，人机终端采用北京迪文公司的DMT64480T035_01W。DDS频率发生器采用AD9913集成电路，标准的外围电路设计。多路放大器采用MC10116，鉴相器采用AD9901的标准电路，压控振荡器采用MC1648，分频器采用MC10136。其中，鉴相器AD9901、压控振荡器MC1648、分频器MC10136构成PLL电路，与前部分的DDS电路组成完整的本振输出通道。
Claims (2)
1.一种数字化核磁共振频率源装置，其特征在于该装置由控制器、DDS频率发生器、低通滤波器、放大器、鉴相器、压控振荡器、分频器、人机终端构成；人机终端通过串行通讯方式将本振频率信息输出给控制器，控制器通过IO控制DDS频率发生器，产生基频信号；基频信号经过低通滤波器，滤除高频谐波分量，然后进入放大器，作为第一路放大器输入信号；由放大器输出的第一路信号进入鉴相器、压控振荡器；压控振荡器输出的信号通过分频器再次进入放大器，作为第二路放大器输入信号，放大器的第二路输入信号经过放大后进入鉴相器；压控振荡器输出的信号同时再次进入放大器，作为第三路放大器输入信号，经过放大后输出本振信号。
2.根据权利要求1所述的一种数字化核磁共振频率源装置，其特征在于：控制器采用的是意法半导体公司的ARM系列的STM32F103RCT6集成电路，其中该集成电路通过串行方式与人机终端进行通讯，人机终端采用北京迪文公司的DMT64480T035_01W；DDS频率发生器采用AD9913集成电路，标准的外围电路设计；多路放大器采用MC10116，鉴相器采用AD9901的标准电路，压控振荡器采用MC1648，分频器采用MC10136；其中，鉴相器AD9901、压控振荡器MC1648、分频器MC10136构成PLL电路，与前部分的DDS电路组成完整的本振输出通道。
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| CN201620632926.7U CN205754278U (zh) | 2016-06-24 | 2016-06-24 | 一种数字化核磁共振频率源装置 |
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| CN201620632926.7U CN205754278U (zh) | 2016-06-24 | 2016-06-24 | 一种数字化核磁共振频率源装置 |
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| CN201620632926.7U Active CN205754278U (zh) | 2016-06-24 | 2016-06-24 | 一种数字化核磁共振频率源装置 |
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|---|---|---|---|---|
| CN107547086A (zh) * | 2016-06-24 | 2018-01-05 | 丹东东方测控技术股份有限公司 | 一种数字化核磁共振频率源装置 |
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