DE102004026713B3 - Antennenverstärker für eine Magnetresonanzantenne sowie Magnetresonanzantenne mit einem Antennenverstärker - Google Patents

Abstract

Antennenverstärker für eine Magnetresonanzantenne, mit einer im Signalpfad integrierten Mantelwellensperre in Form eines ausschließlich zur Übertragung eines Gegentaktsignals ausgelegten Bauelements (11, 13, 16).

Description

• Die Erfindung betrifft einen Antennenverstärker für eine Magnetresonanzantenne.
• In der Magnetresonanztechnik werden zur Aufnahme der Bildinformationen des Untersuchungsobjekts meist lokale Oberflächenspulen, so genannte "Loopantennen" beziehungsweise darauf aufgebaute Arrayanordnungen verwendet. Solche Oberflächenspulen beziehungsweise Antennen bestehen aus dem eigentlichen Antennen- oder Empfangsteil, dessen Empfangssignale einem Antennenverstärker, der relativ nah am Empfangsteil angeordnet ist, gegeben werden. Dort wird das gegebenenfalls rauschbehaftete Signal verstärkt und über eine Koaxialleitung aus dem MR-Gerät nach außen zur Weiterverarbeitung geführt. Probleme bereiten die im Bereich der Koaxialleitung entstehenden Mantelströme beziehungsweise die damit einhergehenden Mantelwellen. Denn diese erzeugen E- und B-Felder, die sich zwischen der "transparenten" Koaxialleitung und der Umgebung aufbauen. Diese Mantelwellenströme, wenngleich in ihrer Größe sehr gering, beeinflussen das eigentliche Nutzsignal und können dieses bis zur Unbrauchbarkeit verändern. Aufgrund der über der Frequenz sich ändernden Phasenlage entstehen bereichsweise mehr oder weniger stark ausgeprägte Mit- und Gegenkopplungen, die den ursprünglich völlig glatten breitbandigen Frequenzgang auf nicht vorhersagbare Weise verändern. Bei passender Phasenlage kann die Anordnung bestehend aus Antenne und Vorverstärker sogar schwingen.
• Zur Unterdrückung des Einflusses von Mantelwellenströme ist es bekannt, eine Mantelwellensperre vor dem Antennenverstärker, also in der Zuleitung vom Antennenteil zum Verstärker zu integrieren. Dies verschlechtert aber die Rauschzahl aufgrund der endlichen Einfügungsdämpfung, das heißt, der Rauschanteil wird erhöht, was für die Auflösung des Nutzsignals nachteilig ist. Eine andere bekannte Lösung ist die Einfügung einer oder mehrerer Mantelwellensperren in das vom Antennenverstärker abgehende, nach außen geführte Koaxialkabel. Dies führt allerdings dann zu Mantelwellenproblemen, wenn man die Masseelektrode zweier Verstärkerausgänge unmittelbar verbinden möchte, so wie es beispielsweise bei Zirkularsystemen wünschenswert ist. Ferner treten bei hohen Frequenzen, bei denen Magnetresonanzgeräte mit hoher Grundfeldstärke von 1,5 T und mehr betrieben werden, bereits durch das vom Antennenverstärker abgehende Kabelstück bis zur ersten Mantelwellensperre Mantelwellenprobleme auf.
• Aus DE 39 35 082 C1 ist eine Magnetresonanzanlage bekannt, bei der in der vorstehend beschriebenen Weise die der Unterdrückung des Mantelwellenproblems dienende Mantelwellensperre nach einer Lokalantenne in die zum Antennenverstärker führende Zuleitung integriert ist. Diese Anordnung zeigt die vorstehend beschriebenen Probleme.
• Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Möglichkeit zur Unterdrückung des sich nachteilig auf das Nutzsignal auswirkende Mantelwellenproblems anzugeben.
• Zur Lösung dieses Problems ist erfindungsgemäß ein Antennenverstärker für eine Magnetresonanzantenne vorgesehen, der sich durch eine im Signalpfad integrierte Mantelwellensperre in Form eines ausschließlich zur Übertragung eines Gegentaktsignals ausgelegten Bauelements auszeichnet.
• Die Erfindung sieht zum einen vor, die Mantelwellensperre direkt in dem Antennenverstärker, also unmittelbar am Ort der Signalverstärkung zu integrieren, und zwar bevorzugt an einer Stelle, an der bereits zumindest teilweise eine Signalverstärkung erfolgt ist. Hierdurch wird der nachteilige Einfluss einer vorgeschalteten Mantelwellensperre im Hinblick auf den Rauschanteil vermieden, wie auch die sich aus einer dem Antennenverstärker nachgeschalteten Anordnung der Mantelwellensperre insbesondere bei hohen Betriebsfrequenzen ergebenden Probleme beseitigt sind.
• Darüber hinaus setzt die Erfindung zur Mantelwellenunterdrückung an der Natur der Mantelwelle selbst an. Mantelwellenströme sind von Natur aus Gleichtaktsignale, das heißt, sie pflanzen sich längs einer Leitung fort, wobei die Umgebung als Massepotential fungiert. Sie entstehen z.B. bei einem koaxialen Signalkabel, wenn der Hinstrom im Innenleiter und der Rückstrom im Schirm des koaxialen Signalkabels zu einem vor Ort nicht geerdeten Modul, z.B. Vorverstärker mit Loopantenne, ungleich hoch sind. Der Differenzstrom erscheint dann am Schirm, als würde er in einem offenen, ungeschirmten Leiter fließen. Diese Strömungsgleichheit kann z.B. daraus entstehen, dass ein Teil des Rückstroms, der vollständig über den Schirm fließen soll, als Verschiebestrom über die Kapazität zwischen der Umgebung und der Massefläche des Moduls fließt. Da das Problem also größtenteils kapazitiver Natur ist, wird es bei höheren Frequenzen um so gravierender.
• Im Gegensatz zum Mantelwellensignal, das wie beschrieben ein Gleichtaktsignal ist, handelt es sich bei dem eigentlichen Nutzsignal um ein Gegentaktsignal, das heißt, die Ströme der beiden Leiter sind gegenphasig. Der Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, dass sich der Einfluss eines Mantelstroms dadurch beseitigen lässt, dass in den Signalpfad im Antennenverstärker ein Bauelement eingefügt wird, das ausschließlich Gegentaktsignale, also eben das Nutzsignal überträgt, das Gleichtaktsignal, resultierend aus den Mantelströmen, jedoch sperrt.
• Ein solches signalselektiv wirkendes Bauelement kann nach einer ersten Erfindungsausgestaltung aus zwei von einander beabstandeten und einander gegenüberliegenden, magnetisch gekoppelten Wicklungen bestehen. Das Bauelement stellt einen elektrisch entkoppelten Übertrager dar. Wichtig bei dieser Erfindungsausgestaltung ist, dass etwaige parasitäre Effekte, die ein Gleichtaktsignal passieren lassen würden, möglichst klein gehalten werden. Aus diesem Grund ist es zweckmäßig, wenn die Kapazität der beiden Wicklungen zueinander möglichst klein ist, bevorzugt < 1pF. Die Wicklungen selbst können unterschiedliche Windungszahlen aufweisen, wobei vorzugsweise die Sekundärwicklung die wenigeren Windungen besitzt. Alter nativ ist es auch denkbar, dass die Wicklungen gleiche Windungsanzahlen besitzen, vorzugsweise jeweils nur eine Windung.
• Zweckmäßig ist es, die Mantelwellensperre bestehend aus dem Bauelement nach Art eines Zweikreis-Bandpassfilters auszuführen, wobei in diesem Fall jeder Wicklung eine Kapazität zur Bildung jeweils eines Schwingkreises zugeordnet ist, und wobei zwei der Stromversorgung des oder der die Signalverstärkung erwirkenden Verstärkerelemente dienende Hochfrequenzdrosseln vorgesehen sind, deren Induktivität so gewählt ist, dass die Schwingkreise bei der zu empfangenden Betriebsfrequenz ein Resonanzbandfilter bilden.
• Alternativ zur Verwendung zweier einander gegenüberliegender separater Wicklungen kann das Bauelement auch aus einer gewickelten bifilaren Drossel, also aus einer zu einer Spule aufgerollten Zweidrahtleitung bestehen. Für eine optimale Signalübertragung sollte die elektrische Länge der gewickelten Drossel im Wesentlichen λ/2 oder einem ganzzahligen Vielfachen davon entsprechen. Zweckmäßig ist es ferner, wenn die Drossel bei der Betriebsfrequenz resonant arbeit, das heißt, bei der Betriebsfrequenz stellt sich eine Gleichtaktresonanz ein, wobei die Betriebsfrequenz die fest eingestellt Hochfrequenz der Magnetresonanzanlage ist. Um bei nicht passender, insbesondere zu niedrigerer Resonanz einen Abgleich vornehmen zu können ist es zweckmäßig, wenn die Spule einen eindrehbaren Kern, insbesondere einen Kupferkern zur Einstellung der Spuleninduktivität und damit der Resonanz aufweist. Hierdurch kann der Induktivitätswert der Gleichtaktspule reduziert werden, ohne die elektrische Länge der Leitung im Hinblick auf die λ/2-Bedingung merklich zu verändern. Bei zu hoher Resonanz ist es auch denkbar, einen Ferritkern zu verwenden, jedoch in diesem Fall für Verstärkereinsätze außerhalb eines Magnetfelds.
• Alternativ zur Einstellung der Resonanz über einen beweglichen Kern ist es denkbar, die Resonanz hinsichtlich der Betriebsfrequenz über jeweils eine Kapazität, die jeweils zwischen den Anschlüssen je eines Leiters der Drossel vorgesehen ist, zu erwirken, wobei beide Kapazitäten gleich sind.
• Im Falle einer zu tiefen Gleichtaktresonanz kann diese alternativ zur Verwendung eines Kerns auch durch eine entsprechend niedrige Windungszahl ausgeglichen und die Gleichtaktinduktivität passend erhöht werden. Damit einher geht jedoch eine Verkürzung der elektrischen Länge, die wie beschrieben bevorzugt der λ/2-Bedingung entsprechen sollte. Um dies zu kompensieren kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, zwei gleich große Kapazitäten zwischen beiden gleichen Anschlüssen jeweils eines Leiters vorzusehen, um die sich bedingt durch die niedrige Windungszahl gebende kürzere elektrische Leitungslänge zu kompensieren.
• Der erfindungsgemäße Antennenverstärker weist des Weiteren zwei die Signalverstärkung bewirkende Verstärkerelemente, insbesondere Transistoren auf. Es handelt sich bevorzugt um einen Kaskode-Verstärker, wobei das Bauelement gleich welcher Ausgestaltung entweder zwischen die beiden Verstärkerelemente geschaltet sein kann. Auch ist es denkbar, es dem zweiten, ausgangseitigen Verstärkerelement nachzuschalten.
• Neben dem Antennenverstärker selbst betrifft die Erfindung ferner eine Magnetresonanz (MR)-Antenne, umfassend einen Antennenverstärker der vorbeschriebenen Art.
• Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen
• 1 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen MR-Antenne unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Antennenverstärkers,
• 2 eine Teilansicht eines erfindungsgemäßen Antennenverstärkers mit Darstellung des Ausgangskreises umfassend eine Mantelwellensperre nach dem Zweikreis-Bandfilterprinzip,
• 3 eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform eines Antennenverstärkers, ähnlich der aus 2,
• 4 eine Alternativausführung zum Antennenverstärker gemäß 2 mit einer zwischen zwei Verstärkerelementen integrierten Mantelwellensperre,
• 5 eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform eines Antennenverstärkers mit einer bifilaren Drossel zwischen den beiden Verstärkerelementen zur Unterdrückung von Mantelwellen, und
• 6 eine abgleichbare Mantelwellensperre in Form einer bifilaren Drossel ähnlich der Mantelwellensperre aus 4.
• 1 zeigt in Form einer Prinzipdarstellung eine erfindungsgemäße Magnetresonanzantenne 1, auch „Loopantenne" genannt, bestehend aus dem eigentlichen, eine Oberflächenspule bildenden Antennenteil 2 sowie einem nachgeschalteten Antennenverstärker 3, der zur Verstärkung des aufgenommenen Signals dient, das über eine Koaxial-Signalleitung 4 nach außen zu einer Steuerungs- und Verarbeitungseinrichtung 5 gegeben wird. Im üblichen Betriebsfall befindet sich die MR-Antenne 1 im Inneren eines Magnetresonanzgeräts 6, das hier nur exemplarisch angedeutet ist.
• Zur Unterdrückung von sich am Koaxial-Signalkabel 4 bildenden Mantelwellenströmen wird erfindungsgemäß im Antennenverstärker 3 eine Mantelwellensperre integriert. Ein erstes Ausführungsbeispiel zeigt 2.
• Ausschnittsweise gezeigt ist der Antennenverstärker 3 mit seinem Kollektor-Ausgangskreis, der zu einer Mantelwellensperre ausgestaltet wurde. Gezeigt ist ein Verstärkerelement 7 in Form eines Bipolartransistors sowie ein Lastwiderstand RL (z.B. im Bereich um 1 kΩ), der über einen Zweikreisbandfilter 8 bestehend aus zwei Schwingkreisen 9a, 9b nach 50 Ω transformiert wird, so dass der Verstärkerausgang im 50 Ω-System angepasst wird. Jeder Schwingkreis besteht aus einer Wicklung 10a und 10b, die beispielsweise auf die beiden Seiten eines Substrats einander gegenüberliegend und damit zueinander beabstandet aufgebracht sind. Die Wicklung 10a bildet die Primärwicklung, die Wicklung 10b die Sekundärwicklung, wobei jede Wicklung eine eigene Impedanz L_prim beziehungsweise L_sek aufweist. Jeder Wicklung ist ferner eine Primär- beziehungsweise Sekundärkapazität C_prim beziehungsweise C_sek zugeordnet, so dass sich die beiden beschriebenen Schwingkreise bilden. Die beiden Wicklungen sind magnetisch gekoppelt, ermöglichen also eine Signalübergabe in Form eines Gegentaktsignals, welches vom über die Antenne aufgenommenen eigentlichen Nutzsignal gebildet wird. Ein Gleichtaktsignal, wie es von am Koaxial-Signalkabel 4 auftretenden Mantelwellenströmen erzeugt wird, wird hingegen über die beiden Wicklungen 10a, 10b nicht übertragen. Sie bilden also insgesamt ein Bauteil 11, das ausschließlich zur Übertragung eines Gegentaktsignals ausgebildet ist.
• Wichtig ist, etwaige parasitäre Effekte, die ein Gleichtaktsignal passieren lassen würden, möglichst klein zu halten. Infolgedessen sollte die Koppelkapazität der beiden Wicklungen möglichst niedrig sein, bevorzugt < 1 pF, vorzugsweise im Bereich < 500 fF. Die Stromversorgung des Verstärkerelements 7 sowie eines ihm vorgeschalteten, nicht näher gezeigten weiteren Verstärkerelements (im Falle eines Kaskodeverstärkers) wird über 2 HF-Drosseln 12a, 12b sichergestellt, wobei die Versorgung über das Koaxial-Signalkabel 4 erfolgt. Die Restadmittanz dieser beiden HF-Drosseln, die ebenfalls parasitär wirken kann, sollte ebenfalls möglichst gering sein. Für eine kleine Wicklungskapazität sind weit voneinander getrennte Wicklungen nützlich. Jede Wicklung 10a, 10b sollte aus wenigstens einer Wicklung bestehen, auch können mehrere vorgesehen sein, die Anzahl kann gleich oder unterschiedlich sein.
• Ein verstärktes Signal wird nun vom Verstärkerelement 7 an den ersten Schwingkreis 9a und über die Primär-Wicklung 10a an die Sekundär-Wicklung 10b entsprechend des realisierten Koppelfaktors k gegeben. Eine erste Blockkapazität C_block schließt das Hochfrequenzsignal im Massezweig der Primär-Wicklung an Masse, eine Gleichspannungs-Blockkapazität C_DC verhindert, dass die Versorgungsspannung zur Wicklung gelangt, ohne das Hochfrequenz-Nutzsignal zu behindern. Dieses wird auf den Innenleiter des Koaxial-Kabels gegeben, während der Schirm des Koaxial-Kabels 4 auf Masse liegt. Nachdem RL » 50 Ω gilt auch, dass die Primärinduktivität L_prim » Sekundärinduktivität L_sek ist. Für eine möglichst geringe kapazitive Kopplung ist die Sekundärinduktivität L_sek sehr klein zu wählen. Für die gewünschte Filterkurve müssen der Koppelfaktor k sowie die Werte C_prim, L_prim, C_sek und L_sek sehr genau stimmen, das heißt, das Bandfilter muss abgeglichen sein.
• Eine etwas abgewandelte Ausführungsform des aus 2 bekannten Antennenverstärkers zeigt 3. Hier fließt der Versorgungsstrom zuerst über die Sekundärinduktivität L_sek und dann durch die Drossel 12a, während der HF-Sekundärpfad über die Blockkapazität C_block,2 nach Masse geschlossen wird. Dies hat den Vorteil, dass die Drossel 12a mit beiden Anschlüssen genau wie die Drossel 12b hochfrequenzmäßig an Masse liegt, und nicht am HF-Signal, wie bei dem rechten Anschluss der Drossel 12a in 2. Bei der Ausführungsform nach 3 (Entsprechendes gilt für die Ausführungsform nach 4, die nachfolgend noch beschrieben wird) können beide Drosseln 12a und 12b zur Platzreduktion auch auf einen gemeinsamen Wickelkörper gewickelt werden. Hier ist die Impedanz und die elektrische Länge belanglos. Durch die Addition der magnetischen Flüsse kann man bei gemeinsamen Wickelkörpern mit weniger Windungen auskommen.
• 4 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform eines Antennenverstärkers 3, wobei hier der Verstärkerteil bestehend aus den beiden Verstärkerelementen 7a und 7b gezeigt ist, über welchen das verstärkte Signal der hier nicht gezeigten Koaxial-Signalleitung gegeben wird. Beim Verstärkerelement 7a handelt es sich beispielsweise um einen Feldeffekttransistor, beim Verstärkerelement 7b den bereits aus 2 bekannten Bipolartransistor. Auch hier kommt ein erfindungsgemäßes Bauelement 13 zum Einsatz, das ausschließlich ein Gegentaktsignal, nicht jedoch ein Gleichtaktsignal passieren lässt. Es besteht ebenfalls aus zwei separaten, von einander beabstandeten Wicklungen 14a und 14b, die einen Übertrager bilden. Zur Gleichspannungsversorgung sind auch hier zwei Drosseln 15 vorgesehen. Ferner sind jeweils zwei Blockkapazitäten C_block vorgesehen, die das Hochfrequenz-Signal kurzschließen und sicherstellen, dass dieses ausschließlich über den Übertrager gegeben wird. Bei dieser Ausführung ist ein Abgleich nicht erforderlich, nachdem keine Bandfilterstruktur vorliegt. Der einzige Abgleichpunkt ist die Einstellung des Abstands der beiden Wicklungen 14a, 14b. Dieser bestimmt aber nur den genauen Verstärkungswert, nicht jedoch eine frequenzspezifische Filterkurve, es kann also bei vertretbarer Toleranz ein unabgeglichenes Bauteil eingesetzt werden. Bei dieser Ausführungsform sollte die Windungszahl der Primär-Wicklung größer als die der Sekundär-Wicklung sein, beispielsweise im Verhältnis 3:1. Nachdem die Verstärkung bei Windungszahlverhältnissen n:1 mit n>1 gleich bleibt, solange der Koppelfaktor reziprok zum Windungsverhältnis ist, lässt sich bei diesem geteilten Kaskodeverstärker der Abstand der Wicklungen deutlich vergrößern und gleichzeitig die Koppelkapazität deutlich verringern.
• 5 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform eines Antennenverstärkers, wobei auch hier lediglich der Verstärkerteil mit den beiden Verstärkerelementen 7a und 7b gezeigt ist, der mit der nicht gezeigten Koaxial-Signalleitung verbunden ist. Anstelle zweier an einem Substrat beabstandet zu einander angeordneter Wicklungen kommt hier ein lediglich ein Gegentaktsignal durchlassendes Bauelement 16 in Form einer bifilar gewickelten Drossel 17 zum Einsatz. Diese Drossel fungiert wie eine aufgerollte Leitung im Nutzsignalzweig. Bei Einsatz einer solchen bifilar gewickelten Drossel 17 muss ihre Gleichtaktimpedanz, das heißt die Impedanz der Spule bestehend aus den verbundenen Anfängen A1 und A2 und den verbundenen Ausgängen E1 und E2 möglich hoch sein. Um die Vorteile der Kaskodeschaltung nicht zu verlieren, sollte der Ausgang des FET-Verstärkers 7a mit der Drossel auch den gleichen niederohmigen Abschluss sehen wie ohne Drossel. Ohne integrierte Drossel 17 würde der hochohmige Drain-Ausgang des FET-Transistors 7a über den Schwingbremswiderstand Rd direkt mit dem niederohmigen Emitter-Eingang des nachfolgenden Bipolartransistors 7b verbunden sein, was zwar leistungs-fehlangepasst ist, aber zur bekannten Breitbandigkeit und Stabilität der Kaskodeschaltung führt, da durch den niederohmigen Abschluss des Drains am FET-Transistors 7a der Millereffekt eliminiert wird. Deshalb muss als zweite Voraussetzung die elektrische Länge der aufgewickelten Leitung, die die Drossel 17 bildet, mit Anfang A1 und A2 sowie Ende E1 und E2 λ/2-lang sein.
• Es ist nun zweckmäßig zu versuchen, beide Bedingungen weitestgehend zu vereinen. Bei einer aufgerollten Zweidrahtleitung, wie sie die Drossel 17 darstellt, ist der Wellenwiderstand eher zufällig über den verwendeten Drahtdurchmesser und die Drahtisolation definiert, man kann also nicht von einem definierten Wert von z.B. 50 Ω ausgehen.
• Wenn nun die elektrische Länge so eingestellt wird, dass sie λ/2 entspricht, spielt die Unsicherheit hinsichtlich des Wellenwiderstands ebenso wie die extrem unterschiedliche Quell- und Abschlussimpedanz, die die Drossel sieht, keine Rolle, da die λ/2-Transformation unabhängig von der Leitungsimpedanz jede beliebige Quellimpedanz wieder reproduziert. Auch die Verluste über diese Leitung sind unkritisch, ihnen kann gege benenfalls durch entsprechende Verkleinerung des Schwingbremsenwiderstands Rd entgegengewirkt werden können.
• Durch geeignete Wahl kann also die λ/2-Bedingung eingestellt werden. Um nun auch die zweite Bedingung betreffend die möglichst hohe Gleichtaktimpedanz zu realisieren, ist es erforderlich, das Resonanzverhalten zu betrachten. Die Optimierung dieser Bedingung ist dann gegeben, wenn die Gleichtaktspule, also die Drossel, zusammen mit den parasitären Wicklungskapazitäten genau bei der Betriebsfrequenz der Magnetresonanzanlage, also der Frequenz des aufzufangenden Nutzsignals resonant ist. In der Regel ist es erforderlich, die Resonanz anzupassen. Liegt beispielsweise die Resonanz zu tief, so kann über einen in die Drossel 17 eindrehbaren Kern 18, z.B. einen Kupferkern, der in den Spulenzylinder eingeschraubt werden kann, der Induktivitätswert der Gleichtaktspule reduziert werden, ohne dabei die elektrische Länge merklich zu verändern und damit die λ/2-Bedingung zu verletzen. Bei zu hoch liegender Resonanz kann gegebenenfalls ein Ferritkern eingeschraubt werden, jedoch nur, wenn die Antenne nicht in einem Magnetfeld arbeitet. Alternativ zur Verwendung eines Ferritkerns kann eine zu hohe Resonanz auch dadurch angepasst werden, dass zwei gleich große Kapazitäten einem jeden Leiter zugeordnet werden, indem sie jeweils zwischen den Anfang A1 und das Ende E1 beziehungsweise den Anfang A2 und das Ende E2 eingefügt werden. Dies ist in 6 gezeigt, wo zwischen diese Leiterpunkte jeweils eine Kapazität C_GT eingebracht ist, die die Gleichtaktresonanz entsprechend erniedrigen. Beide Kapazitäten C_GT sollten gleich groß sein.
• Eine zu tiefe Gleichtaktresonanz kann aber auch durch eine entsprechende niedrigere Wicklungszahl erhöht werden, wodurch die Gleichtaktinduktivität passend erhöht wird. Wird aber die Windungszahl erniedrigt, wird folglich auch die Leitungslänge und mit ihr die elektrische Länge verkürzt. Um eine Verletzung der λ/2-Bedingung zu kompensieren ist es in diesem Fall, siehe 5, zweckmäßig, die beiden Leiter der Drossel 17 über zwei weitere Kapazitäten C_EL, die beide ebenfalls gleich groß sein sollten, zu kompensieren. Die beiden Kapazitäten C_EL werden ebenfalls an die Anfänge A1 und A2 beziehungsweise Enden E1 und E2 angeschlossen. Sie bilden eine kapazitive Verkürzung.
• 6 zeigt eine Ausführungsform der Drossel 17 mit zugeordneten Kapazitäten, die sowohl eine Anpassung der Gleichtaktresonanz über die beiden einstellbaren Kapazitäten C_GT sowie eine Anpassung der elektrischen Länge über die beiden einstellbaren Kapazitäten C_EL ermöglicht. Wegen der verkürzten Drahtlänge ist auch eine Miniaturisierung der Drossel möglich, was insbesondere bei niedrigen Betriebsfrequenzen sehr von Vorteil ist.
• An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, dass zur Erhöhung der Leistungsverstärkung des Antennenverstärkers die elektrische Länge der Drossel auch etwas geringfügiger als λ/2 gewählt sein kann, da sich dann die Leistungsanpassung entsprechend verbessert, vorausgesetzt, dass der Kaskodeverstärker hinreichend stabil arbeitet. Abschließend ist festzuhalten, dass in den Figuren zwei unterschiedliche Massesymbole verwendet werden, nämlich zum einen das geschlossene Dreieck, zum anderen das übliche gestrichelte Massesymbol, worüber dargestellt werden soll, dass die jeweiligen Leitungen an unterschiedlichen Masseflächen liegen. Ferner kann der Antennenverstärker noch weitere Bauelemente aufweisen, die hier nicht näher gezeigt sind, da sie für die erfindungsgemäße Funktion beziehungsweise Ausgestaltung des Verstärkers keine Rolle spielen.

Claims (14)

1. Antennenverstärker für eine Magnetresonanzantenne, gekennzeichnet durch eine im Signalpfad integrierte Mantelwellensperre in Form eines ausschließlich zur Übertragung eines Gegentaktsignals ausgelegten Bauelements (11, 13, 16).
2. Antennenverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement (11, 13) aus zwei voneinander beabstandeten und einander gegenüberliegenden, magnetisch gekoppelten Wicklungen (10a, 10b, 14a, 14b) besteht.
3. Antennenverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapazität der beiden Wicklungen (10a, 10b, 14a, 14b) zueinander ≤ 1pF ist.
4. Antennenverstärker nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungen (10a, 10b, 14a, 14b) unterschiedliche Windungszahlen aufweisen, wobei vorzugsweise die Sekundärwicklung (10b, 14b) die wenigeren Windungen aufweist.
5. Antennenverstärker nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungen (10a, 10b, 14a, 14b) gleiche Windungszahlen aufweisen, vorzugsweise jeweils nur eine Windung.
6. Antennenverstärker nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Wicklung (10a, 10b) eine Kapazität (C_prim, C_sek) zur Bildung jeweils eines Schwingkreises (9a, 9b) zugeordnet ist, und dass zwei der Stromversorgung des oder der die Signalverstärkung erwirkenden Verstärkerelemente (7) dienende Hochfrequenzdrosseln (12a, 12b) vorgesehen sind, deren Induktivität so gewählt ist, dass die Schwingkreise (9a, 9b) bei der Betriebsfrequenz ein Resonanzbandfilter bilden.
7. Antennenverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement (16) aus einer gewickelten bifilaren Drossel (17) besteht.
8. Antennenverstärker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Länge der gewickelten Drossel (17) λ/2 oder einem ganzzahligen Vielfachen davon entspricht.
9. Antennenverstärker nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (17) bei der Betriebsfrequenz resonant ist.
10. Antennenverstärker nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (17) einen eindrehbaren Kern (18) zur Einstellung der Spuleninduktivität und damit der Resonanz aufweist.
11. Antennenverstärker nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung der Resonanz hinsichtlich der Betriebsfrequenz zwischen den Anschlüssen ((A1 – E1, A2 – E2) jeweils eines Leiters der Drossel (17) eine Kapazität (C_GT) vorgesehen ist, wobei beide Kapazitäten (C_GT) gleich sind.
12. Antennenverstärker nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine zu geringe elektrische Länge über zwei gleich große Kapazitäten (C_EL) zwischen den beiden gleichen Anschlüssen (A1 – A2, E1 – E2) der Leiter ausgeglichen ist.
13. Antennenverstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei die Signalverstärkung bewirkende Verstärkerelemente, insbesondere Transistoren (7, 7a, 7b), vorgesehen sind, wobei das Bauelement (13, 16) zwischen die beiden Verstärkerelemente (7a, 7b) geschaltet ist, oder wobei das Bauelement (11) dem zweiten, ausgangsseitigen Verstärkerelement (7d) nachgeschaltet ist.
14. MR-Antenne umfassend einen Antennenverstärker (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche.