DE102021206487A1 - Device and method for transmitting clock signals from a magnetic resonance tomograph to a peripheral device - Google Patents

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Jan Bollenbeck
Peter Speier
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Peripheriegerät für einen Magnetresonanztomographen, ein System aus einem Magnetresonanztomographen und einem Peripheriegerät sowie ein Verfahren zum Betrieb. Das Peripheriegerät weist einen ersten Sensor zum Empfang eines elektromagnetischen Datensignals aus der Umgebung des Peripheriegeräts auf. Das Peripheriegerät ist ausgelegt, eine Signalverarbeitung in Abhängigkeit von dem elektromagnetischen Datensignal auszuführen und eine Frequenz des elektromagnetischen Datensignals größer ist als eine Larmorfrequenz des Magnetresonanztomographen.The invention relates to a peripheral device for a magnetic resonance tomograph, a system made up of a magnetic resonance tomograph and a peripheral device, and an operating method. The peripheral device has a first sensor for receiving an electromagnetic data signal from the environment of the peripheral device. The peripheral device is designed to carry out signal processing as a function of the electromagnetic data signal and a frequency of the electromagnetic data signal is greater than a Larmor frequency of the magnetic resonance tomograph.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Übertragen eines Taktsignals und/oder Steuersignals von einem Magnetresonanztomographen zu einem Peripheriegerät.The invention relates to a device for transmitting a clock signal and/or control signal from a magnetic resonance tomograph to a peripheral device.

Magnetresonanztomographen sind bildgebende Vorrichtungen, die zur Abbildung eines Untersuchungsobjektes Kernspins des Untersuchungsobjektes mit einem starken äußeren Magnetfeld ausrichten und durch ein magnetisches Wechselfeld zur Präzession um diese Ausrichtung anregen. Die Präzession bzw. Rückkehr der Spins aus diesem angeregten in einen Zustand mit geringerer Energie wiederum erzeugt als Antwort ein magnetisches Wechselfeld, das über Antennen empfangen wird.Magnetic resonance tomographs are imaging devices which, in order to image an examination object, align nuclear spins of the examination object with a strong external magnetic field and excite them to precess around this alignment by means of an alternating magnetic field. The precession or return of the spins from this excited state to a lower-energy state in turn generates an alternating magnetic field in response, which is received by antennas.

Mit Hilfe von magnetischen Gradientenfeldern wird den Signalen eine Ortskodierung aufgeprägt, die nachfolgend eine Zuordnung von dem empfangenen Signal zu einem Volumenelement ermöglicht. Das empfangene Signal wird dann ausgewertet und eine dreidimensionale bildgebende Darstellung des Untersuchungsobjektes bereitgestellt. Zum Empfang des Signals werden vorzugsweise lokale Empfangsantennen, sogenannte Lokalspulen verwendet, die zur Erzielung eines besseren Signal-Rauschabstandes unmittelbar am Untersuchungsobjekt angeordnet werden.With the help of magnetic gradient fields, a spatial coding is impressed on the signals, which subsequently enables the received signal to be assigned to a volume element. The signal received is then evaluated and a three-dimensional imaging representation of the examination object is provided. To receive the signal, local receiving antennas, so-called local coils, are preferably used, which are arranged directly on the examination object to achieve a better signal-to-noise ratio.

Innerhalb der Schirmkabinen von MRT-Systemen werden zunehmend Peripherie- bzw. Zubehör-Geräte betrieben, die keine direkte Schnittstelle zum MRT-System aufweisen, beispielsweise Kommunikations-Geräte, Musik/Video Entertainment-Geräte, Patientenmonitore zur Überwachung der Vitalwerte, Kameras, motorbetriebene mobile Liegen. Die Signalverarbeitung innerhalb der Geräte wird üblicherweise mit Signalen aus freilaufenden Oszillatoren getaktet. Die Taktsignale laufen nicht mit dem System-Takt des MR-Systems synchron.Peripheral or accessory devices that do not have a direct interface to the MRI system, such as communication devices, music/video entertainment devices, patient monitors for monitoring vital signs, cameras, motor-driven mobile devices are increasingly being operated within the shielded cabins of MRI systems Lie. The signal processing within the devices is usually clocked with signals from free-running oscillators. The clock signals do not run synchronously with the system clock of the MR system.

Da MRT-Systeme sehr empfindliche Empfangs-Systeme besitzen, die aufgrund des Einsatzes von mehrdimensionalen Fourier-Analyse Techniken kontinuierliche Störsignale besonders hervortreten lassen, kommt es potenziell leicht zu Artefakten in der Bildgebung. Diese Störungen können entstehen, indem Harmonische der Taktsignale spektral entweder unmittelbar in Empfangsbereiche des MRT-Systems fallen oder durch Intermodulation mit weiteren zumindest zeitweise kontinuierlich laufenden Signalen in einem Empfangsbereich oder einem Alias-Band der Analog-Digitalwandlung erscheinen. Zudem können Verfahren zur Erzeugung einer Bewegungsinformation, z.B. Pilot-Ton Verfahren, durch Harmonische der Taktsignale gestört werden.Since MRT systems have very sensitive reception systems, which, due to the use of multidimensional Fourier analysis techniques, make continuous interference signals particularly prominent, artefacts can potentially easily occur in the imaging. This interference can arise when harmonics of the clock signals fall spectrally either directly in the reception range of the MRI system or appear in a reception range or an alias band of the analog-digital conversion due to intermodulation with other signals that are at least temporarily continuously running. In addition, methods for generating movement information, e.g. pilot tone methods, can be disrupted by harmonics of the clock signals.

Ein zusätzliches Problem besteht darin, dass die Zubehörgeräte nicht von außerhalb der Schirmkabine, beispielsweise über die Benutzeroberfläche des Magnetresonanztomographen gesteuert werden können.An additional problem is that the accessory devices cannot be controlled from outside the shielded cabin, for example via the user interface of the magnetic resonance tomograph.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Peripheriegeräte und einen Magnetresonanztomographen bereitzustellen, die eine verbesserte Bildaufnahme ermöglicht.It is therefore an object of the present invention to provide peripheral devices and a magnetic resonance tomograph that enable improved image acquisition.

Diese Aufgabe wird von einem Peripheriegerät nach Anspruch 1 sowie einem Magnetresonanztomographen nach Anspruch 8 und einem Verfahren nach Anspruch 14 gelöst.This object is achieved by a peripheral device according to claim 1 and a magnetic resonance tomograph according to claim 8 and a method according to claim 14.

Das erfindungsgemäße Peripheriegerät weist einen ersten Sensor zum Empfang eines elektromagnetischen Datensignals aus der Umgebung der des Magnetresonanztomographen auf. Unter elektromagnetischem Datensignal werden elektromagnetische Wellen, auch bis in Wellenlängenbereiche von sichtbarem Licht, angesehen.The peripheral device according to the invention has a first sensor for receiving an electromagnetic data signal from the environment of the magnetic resonance tomograph. Electromagnetic data signals are electromagnetic waves, including those in the wavelength range of visible light.

Als Umgebung wird dabei der den Magnetresonanztomographen umgebende freie Raum angesehen, insbesondere in einer anwendungsgemäßen Position, beispielsweise in der Nähe der Öffnungen des Patiententunnels, an dem Bedienpersonal tätig ist, oder auch in einem Patiententunnel bei einem Patienten. Vorzugsweise ist der Abstand in der Umgebung kleiner als 10 m, 5 m oder 2 m von dem Magnetresonanztomographen. Die Umgebung ist innerhalb einer Schirmkabine, sofern dies vorhanden ist. Insbesondere wird darunter keine geführte Verbindung wie ein Kabel oder ein Lichtwellenleiter zwischen Peripheriegerät und Magnetresonanztomograph verstanden, sondern eine Freiluftübertragung.The environment is considered to be the free space surrounding the magnetic resonance tomograph, in particular in a position appropriate to the application, for example in the vicinity of the openings of the patient tunnel where the operator is working, or also in a patient tunnel with a patient. The distance in the vicinity is preferably less than 10 m, 5 m or 2 m from the magnetic resonance tomograph. The environment is within a screened cabin, if available. In particular, this does not mean a guided connection such as a cable or an optical waveguide between the peripheral device and the magnetic resonance tomograph, but rather an open-air transmission.

Der erste Sensor wandelt das elektromagnetische Datensignal in ein elektrisches Signal um, welches weiter in dem Peripheriegerät für eine Signalverarbeitung in Abhängigkeit von dem elektromagnetischen Datensignal genutzt wird. Das elektromagnetische Datensignal überträgt dabei eine Information von dem Magnetresonanztomographen zu dem Peripheriegerät. Das elektromagnetische Datensignal kann beispielsweise ein Taktsignal übertragen, das die Grundlage einer Signalverarbeitung in dem Peripheriegerät ist. Dabei weist das elektromagnetische Datensignal eine Frequenz auf, die größer ist als eine Larmorfrequenz des Magnetresonanztomographen für Kernspins, die mit dem Magnetresonanztomographen in einer Bildaufnahme erfasst werden sollen. Vorzugsweise handelt es sich um die Larmorfrequenz von Wasserstoffkernen in einem statischen Magnetfeld B0 des Magnetresonanztomographen. Als größer wird dabei vorzugsweise eine Frequenz angesehen, die mehr als die doppelte, dreifache oder zehnfache Frequenz der Larmorfrequenz ist. Das elektromagnetische Datensignal kann beispielsweise sichtbares Licht oder infrarotes Licht sein oder eine Radiowelle, vorzugsweise in einem genehmigungsfreien ISM Band wie 2,4 GHZ, 5,8 GHz, 24 GHz oder 61 GHz als Übertragungsmedium. Die Information ist dabei auf das Übertragungsmedium moduliert, vorzugsweise mittels Amplitudenmodulation. Dabei ist es auch denkbar, dass auf das Übertragungsmedium wiederum eine Trägerwelle moduliert ist, auf die wiederum ein Steuersignal oder eine andere zu übertragende Information moduliert wird. In einer bevorzugten Ausführungsform wird beispielsweise ein Taktsignal auf das Übertragungsmedium Licht oder Radiowelle moduliert, wobei wiederum das Taktsignal als Trägerwelle mit einem Steuerkommando oder einer anderen zu übertragenden Information moduliert ist.The first sensor converts the electromagnetic data signal into an electrical signal, which is further used in the peripheral device for signal processing dependent on the electromagnetic data signal. The electromagnetic data signal transmits information from the magnetic resonance tomograph to the peripheral device. The electromagnetic data signal can transmit a clock signal, for example, which is the basis of signal processing in the peripheral device. In this case, the electromagnetic data signal has a frequency that is greater than a Larmor frequency of the magnetic resonance tomograph for nuclear spins that are to be recorded with the magnetic resonance tomograph in an image recording. It is preferably the Larmor frequency of hydrogen nuclei in a static magnetic field B0 of the magnetic resonance tomograph. A frequency that is more than twice, three times or ten times the frequency of the frequency is preferably considered to be greater Larmor frequency is. The electromagnetic data signal can be, for example, visible light or infrared light or a radio wave, preferably in a license-free ISM band such as 2.4 GHz, 5.8 GHz, 24 GHz or 61 GHz as the transmission medium. The information is modulated onto the transmission medium, preferably by means of amplitude modulation. It is also conceivable that a carrier wave is modulated onto the transmission medium, onto which a control signal or other information to be transmitted is modulated. In a preferred embodiment, for example, a clock signal is modulated onto the transmission medium of light or radio waves, the clock signal in turn being modulated as a carrier wave with a control command or other information to be transmitted.

Der Sensor kann beispielsweise eine Antenne für Radiosignale oder eine Foto-Diode, ein Fototransistor oder ein anderes elektronisches Element als Detektorelement für optische Signale aufweisen oder eine Kombination elektronischer Bauelemente sein, beispielsweise mit einem Verstärker, das elektromagnetische Datensignal in ein elektrisches Signal bzw. Sensorsignal wandelt.The sensor can have, for example, an antenna for radio signals or a photodiode, a phototransistor or another electronic element as a detector element for optical signals, or it can be a combination of electronic components, for example with an amplifier that converts the electromagnetic data signal into an electrical signal or sensor signal .

Auf vorteilhafte Weise erlaubt das erfindungsgemäße Peripheriegerät über den Sensor eine Übertragung von Information zur Steuerung des Peripheriegeräts ohne Störung des Magnetresonanzempfangs oder bei der Handhabung störende Kabel. Insbesondere durch die Frequenz des elektromagnetischen Datensignals größer als die Larmorfrequenz ist sichergestellt, dass keine harmonischen Frequenzen den Empfang des Magnetresonanzsignals stören.The peripheral device according to the invention advantageously allows transmission of information for controlling the peripheral device via the sensor without disrupting the magnetic resonance reception or cables interfering with handling. In particular, the frequency of the electromagnetic data signal being greater than the Larmor frequency ensures that no harmonic frequencies interfere with the reception of the magnetic resonance signal.

Der erfindungsgemäße Magnetresonanztomograph weist einen Sender auf, der ausgelegt ist, ein Taktsignal und/oder Steuersignal drahtlos mittels des elektromagnetischen Datensignals an ein Peripheriegerät in einer Umgebung des Magnetresonanztomographen zu übertragen. Der Sender kann beispielsweise einen Oszillator und eine Antenne für ein Radiosignal und eine Lichtquelle wie eine LED oder Halbleiterlaser für ein optisches Datensignal aufweisen. Dabei ist eine Frequenz des elektromagnetischen Datensignals größer als eine Larmorfrequenz des Magnetresonanztomographen.The magnetic resonance tomograph according to the invention has a transmitter which is designed to wirelessly transmit a clock signal and/or control signal by means of the electromagnetic data signal to a peripheral device in the vicinity of the magnetic resonance tomograph. The transmitter can have, for example, an oscillator and an antenna for a radio signal and a light source such as an LED or semiconductor laser for an optical data signal. In this case, a frequency of the electromagnetic data signal is greater than a Larmor frequency of the magnetic resonance tomograph.

Es gelten hier die zuvor zu dem Peripheriegerät gemachten Angaben zu den Signalen und Frequenzen in gleicher Weise.The information on the signals and frequencies given above for the peripheral device applies here in the same way.

Im Folgenden werden die Begriffe erste Modulationsfrequenz, und zweite Modulationsfrequenz verwendet. Im Fall der analogen Modulation mittels z.B. eines Multipliziers entspricht dabei das zu modulierende Trägersignal bzw. die zu modulierende Trägerfrequenz der ersten Modulationsfrequenz, die vorzugsweise der Frequenz des zu übertragenden Taktsignals entspricht. In einer bevorzugten nachfolgend erläuterten Ausführungsform erfolgt eine Frequenzumtastung zwischen zwei weit beabstandeten Frequenzen, die deshalb mit erster Modulationsfrequenz und zweiter Modulationsfrequenz bezeichnet werden und kein Trägersignal im engeren Sinn darstellen, das moduliert wird. Es kann dabei mit erster bzw. zweiter Modulationsfrequenz auch ein Signal mit der jeweiligen Frequenz bezeichnet sein.The terms first modulation frequency and second modulation frequency are used below. In the case of analog modulation using a multiplier, for example, the carrier signal to be modulated or the carrier frequency to be modulated corresponds to the first modulation frequency, which preferably corresponds to the frequency of the clock signal to be transmitted. In a preferred embodiment explained below, frequency shift keying takes place between two widely spaced frequencies, which are therefore referred to as the first modulation frequency and the second modulation frequency and do not represent a carrier signal in the strict sense that is modulated. A signal with the respective frequency can also be referred to as the first or second modulation frequency.

Auf vorteilhafte Weise kann so ein Datensignal ohne Störung des Magnetresonanzempfangs von dem Magnetresonanztomographen an das Peripheriegerät übertragen werden.In this way, a data signal can advantageously be transmitted from the magnetic resonance tomograph to the peripheral device without disrupting the magnetic resonance reception.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen werden zu den Unteransprüchen erläutert.Further advantageous embodiments are explained in the dependent claims.

In einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Peripheriegeräts ist dabei das elektromagnetische Datensignal ein optisches Datensignal. Ein optisches Datensignal ist dabei nicht nur ein Signal in dem vom Auge sichtbaren Wellenlängenbereich von 380 nm bis 750 nm, sondern auch benachbarten Wellenlängenbereichen wie Ultraviolett zwischen 150 nm und 380 nm oder nahes Infrarot zwischen 750 nm und 2000 nm. Vorzugsweise ist die Energie der Lichtquanten größer als 0,8 eV.In one possible embodiment of the peripheral device according to the invention, the electromagnetic data signal is an optical data signal. An optical data signal is not only a signal in the wavelength range visible to the eye from 380 nm to 750 nm, but also in neighboring wavelength ranges such as ultraviolet between 150 nm and 380 nm or near infrared between 750 nm and 2000 nm. The energy of the light quanta is preferred greater than 0.8 eV.

Auf vorteilhafte Weise sind optische Signale einfach zu erzeugen und zu empfangen, sowie unterliegen sie in den verwendeten Intensitäten keiner Regulierung, sodass keine zusätzlichen Zulassungskriterien zu berücksichtigen sind.Advantageously, optical signals are easy to generate and receive, and they are not subject to any regulation in terms of the intensities used, so that no additional approval criteria need to be taken into account.

In einer denkbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Peripheriegeräts weist das Peripheriegerät einen zu dem ersten Sensor benachbarten zweiten Sensor auf. Als benachbart wird dabei ein Abstand zwischen dem ersten Sensor und dem zweiten Sensor angesehen, in dem die von dem Magnetresonanztomographen erzeugten elektrischen und/oder magnetischen Felder im Wesentlich gleiche Stärke aufweisen, sodass von diesen Feldern verursachte Störungen in dem ersten und dem zweiten Sensor im Wesentlichen identisch sind. Der Abstand kann beispielsweise kleiner als 2 mm, 5 mm, 1 cm oder 5 cm sein. Vorzugsweise sind dabei die Sensoren so angeordnet bzw. ausgerichtet, dass eine optische Signalquelle in einer Umgebung des Peripheriegeräts in einem Detektorelement des ersten Sensors und des zweiten Sensors eine im Wesentlichen gleiche Wirkung, insbesondere in Bezug auf Stärke bzw. Betrag erzielt, beispielsweise eine annähernd gleiche Anzahl von Elektronen-Loch-Paaren in den beiden Sensoren erzeugen.In a conceivable embodiment of the peripheral device according to the invention, the peripheral device has a second sensor that is adjacent to the first sensor. A distance between the first sensor and the second sensor is considered to be adjacent where the electric and/or magnetic fields generated by the magnetic resonance tomograph have essentially the same strength, so that interference caused by these fields essentially occurs in the first and the second sensor are identical. The distance can be less than 2 mm, 5 mm, 1 cm or 5 cm, for example. The sensors are preferably arranged or aligned in such a way that an optical signal source in the vicinity of the peripheral device achieves essentially the same effect in a detector element of the first sensor and the second sensor, in particular with regard to strength or magnitude, for example an approximately equal effect Generate number of electron-hole pairs in the two sensors.

Der erste Sensor ist ausgelegt, aus dem optischen Datensignal ein erstes Ausgangssignal zu erzeugen und der zweite Sensor ist ausgelegt, aus dem gleichen optischen Datensignal ein zweites Ausgangssignal zu erzeugen. Das erste Ausgangssignal weist eine zu dem zweiten Ausgangssignal invertierte Amplitude auf, mit anderen Worten der Betrag ist im Wesentlichen gleich, das Vorzeichen aber unterschiedlich. Dabei wird das Ausgangssignal in Bezug auf bzw. relativ zu einem Ruhepegel bzw. Offset betrachtet, den der erste Sensor und der zweite Sensor beispielsweise ohne Einwirkung eines optischen Signals erzeugt, oder als Wechselstromanteil eines von den Sensoren erzeugten Signals mit Frequenzanteilen größer 1 Hz, 100 Hz, 1 kHz, 100 kHz oder 1 MHz. Entgegengesetzte Vorzeichen können beispielsweise erreicht werden, indem eine Foto-Diode im ersten Sensor an die positive Versorgungsspannung angeschlossen ist und über einen Widerstand mit der negativen Versorgungsspannung, während eine Foto-Diode im zweiten Sensor an die negative Versorgungsspannung angeschlossen ist und über einen Widerstand mit der positiven Versorgungsspannung verbunden ist. Das Ausgangssignal mit unterschiedlichen Vorzeichen liegt dann jeweils an den Verbindungspunkten der Foto-Dioden mit den Widerständen an.The first sensor is designed to generate a first output signal from the optical data signal and the second sensor is designed to generate a second output signal from the same optical data signal. The first output signal has an amplitude that is inverse to the second output signal, in other words the absolute value is essentially the same but the sign is different. The output signal is considered in relation to or relative to a rest level or offset, which the first sensor and the second sensor generate, for example, without the influence of an optical signal, or as an AC component of a signal generated by the sensors with frequency components greater than 1 Hz, 100 Hz, 1kHz, 100kHz or 1MHz. Opposite signs can be achieved, for example, by connecting a photodiode in the first sensor to the positive supply voltage and via a resistor to the negative supply voltage, while a photodiode in the second sensor is connected to the negative supply voltage and via a resistor to the positive supply voltage is connected. The output signal with different signs is then present at the connection points of the photodiodes with the resistors.

Das Peripheriegerät weist einen Inverter auf, der das Ausgangssignal des ersten Sensors invertiert, und ein Summierglied, das ausgelegt ist, das invertierte Ausgangssignal des ersten Sensors und das Ausgangssignal des zweiten Sensors zu einem Sensorsignal zu addieren. Ein Invertieren des Signals kann beispielsweise durch eine Emitterschaltung mit einem Transistor erreicht werden.The peripheral device has an inverter that inverts the output signal of the first sensor, and a summing element that is designed to add the inverted output signal of the first sensor and the output signal of the second sensor to form a sensor signal. The signal can be inverted, for example, by an emitter circuit with a transistor.

Auf vorteilhafte Weise werden durch optische Signale erzeugte Ausgangssignale durch das inverse Vorzeichen und die anschließende Invertierung mit gleichem Vorzeichen addiert und so verstärkt, während elektrisch und/oder magnetisch induzierte Störungen durch die einfache Invertierung sich bei der Summation idealerweise aufheben, sodass in dem Sensorsignal der Störanteil wesentlich reduziert ist.Output signals generated by optical signals are advantageously added by the inverse sign and subsequent inversion with the same sign and thus amplified, while electrically and/or magnetically induced interference is ideally canceled out by the simple inversion during the summation, so that the interference component in the sensor signal is significantly reduced.

In einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Peripheriegeräts weist das Peripheriegerät einen Filter auf, der ausgelegt ist, eine Trägersignalfrequenz bzw. eine erste Modulationsfrequenz des Sensorsignals zu selektieren. Mit anderen Worten, der Filter weist ein lokales oder vorzugsweise auch globales Minimum einer Durchlassdämpfung für eine vorbestimmte Trägersignalfrequenz auf. Vorzugsweise dämpft das Filter ein Sensorsignal mit einer Frequenz in einem Abstand von einer Oktave bzw. bei einer Frequenz gleich der halben bzw. doppelten Trägersignalfrequenz gegenüber Dämpfung bei der Modulationsfrequenz um mehr als 24 dB, 30 dB oder 36 dB. Das Filter kann vorzugsweise als Bandpassfilter ausgelegt sein, aber beispielsweise auch als Tiefpassfilter, je nach Frequenzspektrum des optischen Signals.In one possible embodiment of the peripheral device according to the invention, the peripheral device has a filter which is designed to select a carrier signal frequency or a first modulation frequency of the sensor signal. In other words, the filter has a local or preferably also global minimum transmission loss for a predetermined carrier signal frequency. Preferably, the filter attenuates a sensor signal at a frequency one octave apart or at a frequency equal to half or twice the carrier signal frequency from attenuation at the modulation frequency by more than 24 dB, 30 dB or 36 dB. The filter can preferably be designed as a bandpass filter, but also, for example, as a lowpass filter, depending on the frequency spectrum of the optical signal.

Weiterhin weist das Peripheriegerät einen schmalbandigen Phase-Lock-Loop-Schaltkreis (PLL-Schaltkreis), der ausgelegt ist, einen stabilen Oszillator, vorzugsweise einen QuarzOszillator, in Abhängigkeit von der Trägersignalfrequenz zu stabilisieren. Als schmalbandiger PLL-Schaltkreis wird im Sinne der Erfindung ein PLL-Schaltkreis angesehen, der bei einer Frequenzabweichung von der Oszillator-Eigenfrequenz kleiner als 100ppm, 10ppm oder 1ppm einrastet.Furthermore, the peripheral device has a narrow-band phase lock loop circuit (PLL circuit) which is designed to stabilize a stable oscillator, preferably a quartz oscillator, as a function of the carrier signal frequency. According to the invention, a narrow-band PLL circuit is a PLL circuit that locks in at a frequency deviation from the oscillator's natural frequency of less than 100 ppm, 10 ppm or 1 ppm.

Auf vorteilhafte Weise ist ein schmalbandiger PLL-Schaltkreis störungssicher und kann auch bei kurzen Aussetzern des Sensorsignals ein genaues Taktsignal bereitstellen.A narrow-band PLL circuit is advantageously fail-safe and can provide an accurate clock signal even in the event of brief interruptions in the sensor signal.

In einer denkbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Peripheriegeräts weist das Peripheriegerät einen Amplitudendemodulator mit einem Kompensationskreis auf. Der Kompensationskreis ist ausgelegt, einen im Vergleich zu einer Modulationsfrequenz des Modulationssignals niederfrequenten Signalanteil des Sensorsignals zu kompensieren. Als niederfrequenter Anteil wird im Sinne der Erfindung ein spektraler Anteil des von dem Amplitudendemodulator demodulierten Signals angesehen, dessen Frequenz kleiner als 10%, 1% oder ein Promille der Modulationsfrequenz ist. Insbesondere werden Anteile als niederfrequent angesehen, die durch Bewegungen des Peripheriegeräts bei der Anwendung oder durch externe Lichtquellen verursacht werden und im Bereich unter 200 Hz, 120 Hz oder 60 Hz sind. Mögliche Ausführungsformen sind in den nachfolgenden Ansprüchen näher ausgeführt.In a conceivable embodiment of the peripheral device according to the invention, the peripheral device has an amplitude demodulator with a compensation circuit. The compensation circuit is designed to compensate for a signal component of the sensor signal that is low-frequency compared to a modulation frequency of the modulation signal. According to the invention, a low-frequency component is a spectral component of the signal demodulated by the amplitude demodulator, the frequency of which is less than 10%, 1% or one per thousand of the modulation frequency. In particular, low-frequency components are considered to be those caused by movement of the peripheral device during use or by external light sources and are in the range below 200 Hz, 120 Hz or 60 Hz. Possible embodiments are detailed in the following claims.

Intensitätsänderungen durch Bewegung oder Abschattung sind langsame Signaländerungen, die aufgrund dieses Frequenzunterschiedes auf vorteilhafte Weise von einem Kompensationskreis von einer Taktfrequenz oder einem Datensignal trennen und unterdrücken lassen.Intensity changes due to movement or shadowing are slow signal changes which, due to this frequency difference, can advantageously be separated from a clock frequency or a data signal by a compensation circuit and suppressed.

In einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Peripheriegeräts weist der Kompensationskreis einen als Komparator verschalteten Differenzverstärker mit einem Referenzspannungseingang auf, der über ein Dämpfungsglied, vorzugsweise in Form eines resistiven Spannungsteilers, in einer Reihenschaltung mit einem Tiefpass in erster Signalverbindung mit dem Sensorsignal steht. Als Komparator wird dabei eine Schaltung angesehen, die zwei Eingangssignale vergleicht und bereits bei einer geringen Differenz der Eingangssignale ein Vergleichsergebnis in Form einer durchgesteuerten Ausgangsspannung bereitstellt. Der Komparator entspricht insofern einem Differenzverstärker mit einer hohen Verstärkung. Es ist dabei beispielsweise denkbar, dass der Referenzspannungseingang nichtinvertierend ist, und am invertierenden Eingang des Differenzverstärkers das Sensorsignal oder ein dazu proportionales Signal anliegt.In one possible embodiment of the peripheral device according to the invention, the compensation circuit has a differential amplifier wired up as a comparator with a reference voltage input which is connected in series with a low-pass filter in the first signal connection to the sensor signal via an attenuator, preferably in the form of a resistive voltage divider. In this case, a circuit is regarded as a comparator which compares two input signals and provides a comparison result in the form of a controlled output voltage even if there is only a small difference between the input signals. In this respect, the comparator corresponds to a differential amplifier with a high gain. It is conceivable, for example, for the reference voltage input to be non-inverting and for the sensor signal or a signal proportional thereto to be present at the inverting input of the differential amplifier.

Über den Tiefpass werden so nur die niederfrequenten Anteile im Sensorsignal als Komparator-Referenzsignal an den nichtinvertierenden Eingang des Differenzverstärkers angelegt. Hierdurch folgt das Komparator-Referenz-Signal auf vorteilhafte Weise langsamen Änderungen, wie sie z.B. durch Bewegung oder Abschattung entstehen. Vorzugsweise reduziert ein vorgeschalteter Spannungsteiler die Spannung des tiefpassgefilterten Referenzsignals, sodass diese ohne Steuersignalübertragung unterhalb der Sensorspannung liegt und das Komparator-Ausgangssignal ausschließlich auf den durch das sich schnell ändernde Modulations-Signal hervorgerufenen Anteil im Sensorsignal reagiert.Only the low-frequency components in the sensor signal are applied to the non-inverting input of the differential amplifier as a comparator reference signal via the low-pass filter. As a result, the comparator reference signal advantageously follows slow changes, such as those caused by movement or shadowing. An upstream voltage divider preferably reduces the voltage of the low-pass filtered reference signal so that it is below the sensor voltage without any control signal transmission and the comparator output signal reacts exclusively to the component in the sensor signal caused by the rapidly changing modulation signal.

In einer denkbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Peripheriegeräts weist die erste Signalverbindung ein Track- und Hold-Glied auf, das in Abhängigkeit von einer Differenzspannung zwischen Sensorsignal und Referenzspannung betätigt wird. Beispielsweise kann ein elektronischer Schalter zwischen einer Quelle des Sensorsignals und dem Tiefpass angeordnet sein.In a conceivable embodiment of the peripheral device according to the invention, the first signal connection has a track and hold element that is actuated as a function of a differential voltage between the sensor signal and the reference voltage. For example, an electronic switch can be arranged between a source of the sensor signal and the low-pass filter.

Auf vorteilhafte Weise trennt dann der Schalter den Sensorsignalpfad zum Tiefpass auf, wenn die Sensorsignalspannung die Referenzspannung aufgrund der schnellen Modulation unterschreitet, wodurch die Referenzspannung solange konstant gehalten wird, bis die Sensorsignalspannung aufgrund des Modulationsinhalts die Referenzspannung wieder überschreitet.The switch then advantageously separates the sensor signal path to the low-pass filter when the sensor signal voltage falls below the reference voltage due to the rapid modulation, whereby the reference voltage is kept constant until the sensor signal voltage exceeds the reference voltage again due to the modulation content.

Der erfindungsgemäße Magnetresonanztomograph weist einen optischen Sender mit einer Amplitudenmodulation auf. Der optische Sender ist ausgelegt, ein Taktsignal und/oder Steuersignal mittels eines optischen Freiluftübertragung eines optischen Signals an ein erfindungsgemäßes Peripheriegerät in einer Umgebung oder einem Untersuchungsbereich des Magnetresonanztomographen zu übertragen. Beispielsweise kann ein Taktsignal als Trägersignal mit einem Multiplizierer als Amplitudenmodulator mit einem Datensignal amplitudenmoduliert werden und dann verstärkt an eine LED angelegt werden, die dann ein in seiner Intensität moduliertes optisches Signal mit Takt- und Steuer-Signal als Datensignal für das Peripheriegerät emittiert. Denkbar ist aber auch eine digitale Modulation durch Ein- und Ausschalten einer Lichtquelle und damit des optischen Signals. Für das optische Signal gelten die zu dem korrespondierenden Peripheriegerät gemachten Angaben in gleicher Weise.The magnetic resonance tomograph according to the invention has an optical transmitter with an amplitude modulation. The optical transmitter is designed to transmit a clock signal and/or control signal to a peripheral device according to the invention in an environment or an examination area of the magnetic resonance tomograph by means of an optical free-air transmission of an optical signal. For example, a clock signal can be amplitude-modulated as a carrier signal with a multiplier as an amplitude modulator with a data signal and then amplified and applied to an LED, which then emits an optical signal modulated in its intensity with a clock and control signal as a data signal for the peripheral device. However, digital modulation by switching a light source and thus the optical signal on and off is also conceivable. The information given for the corresponding peripheral device applies to the optical signal in the same way.

Auf vorteilhafte Weise sind optische Signale einfach zu erzeugen und zu empfangen sowie unterliegen sie in den verwendeten Intensitäten keiner Regulierung, sodass keine zusätzlichen Zulassungskriterien zu berücksichtigen sind.Advantageously, optical signals are easy to generate and receive and they are not subject to any regulation in the intensities used, so that no additional approval criteria have to be taken into account.

In einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen weist der optische Sender einen Amplitudenmodulator auf. Der Amplitudenmodulator ist ausgelegt, eine Lichtintensitätsänderung zur Modulation des optischen Signals für die Übertragung des Taktsignals und des Steuersignals synchron auszuführen. Beispielsweise könnte der Amplitudenmodulator ein Sample and Hold-Glied oder Flip-Flop aufweisen, das eine Änderung des Steuersignals nur mit einer Flanke des Taktsignals auf einen Multiplizierer des Amplitudenmodulators schaltet. Insbesondere wird hier unter dem Amplitudenmodulator eine Vorrichtung verstanden, die ausgelegt ist, bei dem optischen Signal auch Zwischenstufen zwischen den Zuständen „Aus“ ohne Lichtemission und „Ein“ mit maximaler Intensität einzustellen und unterscheidet sich damit im Sinne der vorliegenden Erfindung von dem nachfolgend beschriebenen Schalter zur digitalen Modulation.In a possible embodiment of the magnetic resonance tomograph according to the invention, the optical transmitter has an amplitude modulator. The amplitude modulator is designed to synchronously perform a light intensity change for modulation of the optical signal for transmission of the clock signal and the control signal. For example, the amplitude modulator could have a sample and hold element or flip-flop that switches a change in the control signal to a multiplier of the amplitude modulator only with an edge of the clock signal. In particular, the amplitude modulator is understood to mean a device that is designed to also set intermediate stages in the optical signal between the states “off” without light emission and “on” with maximum intensity and thus differs from the switch described below in the context of the present invention to digital modulation.

Auf vorteilhafte Weise führt eine synchrone Modulation durch das Steuersignals dazu, dass dadurch die Phase des modulierten Taktsignals nicht verändert wird und ein PLL auf der Empfangsseite nicht gestört wird.Advantageously, synchronous modulation by the control signal means that the phase of the modulated clock signal is not changed and a PLL on the receiving side is not disturbed.

In einer denkbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen ist der Sender ausgelegt, zur Übertragung des Steuersignals und des Taktsignals das optische Signal mit einer Modulationsfrequenz ein- und auszuschalten (Amplitudenumtastung oder Amplitude On/Off Keying), wobei der Magnetresonanztomograph ausgelegt ist, zur Übertragung des Steuersignals eine Frequenz des Modulationssignals von einer ersten Modulationsfrequenz zu einer zweiten Modulationsfrequenz ungleich der ersten Modulationsfrequenz zu ändern.In a conceivable embodiment of the magnetic resonance tomograph according to the invention, the transmitter is designed to switch the optical signal on and off with a modulation frequency to transmit the control signal and the clock signal (amplitude shift keying or amplitude on/off keying), with the magnetic resonance tomograph being designed to transmit the control signal Changing the frequency of the modulation signal from a first modulation frequency to a second modulation frequency unequal to the first modulation frequency.

Da die Intensität des optischen Signals im Takt der Modulationsfrequenz hart umgeschaltet wird, liefert der Lichtsensor ein rechteckförmiges Sensorsignal, dessen Grundfrequenz der ersten bzw. zweiten Modulationsfrequenz entspricht. In Verbindung mit einem Bandpassfilter wie in Anspruch 3 als Teil des Signalweges für das Sensorsignal oder einem anderen Filter mit frequenzabhängiger Dämpfung wird eine Spektralkomponente (Harmonische oder auch Grundfrequenz) des rechteckförmigen Signals zur weiteren Verarbeitung selektiert.Since the intensity of the optical signal is switched sharply in time with the modulation frequency, the light sensor supplies a square-wave sensor signal whose fundamental frequency corresponds to the first or second modulation frequency. In conjunction with a bandpass filter as part of the signal path for the sensor signal or another filter with frequency-dependent attenuation, a spectral component (harmonic or fundamental frequency) of the square-wave signal is selected for further processing.

Die Änderung der Modulationsfrequenz lässt sich bei nichtlinearen Lichtquellen wie z.B. LED oder Halbleiterlaser wesentlich einfacher und genauer als eine direkte Steuerung der Leuchtstärke realisieren. Vorzugsweise wird lediglich die Modulationsfrequenz geändert, mit der ein Schalter die Lichtquelle ein- und ausschaltet.With non-linear light sources such as LEDs or semiconductor lasers, changing the modulation frequency can be implemented much more easily and precisely than direct control of the luminosity. Preferably, only the modulation frequency with which a switch turns the light source on and off is changed.

In einer denkbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen ist eine Frequenz des Taktsignals ein ungeradzahliges Vielfaches der Modulationsfrequenz. Beispielsweise kann das Taktsignal eine Frequenz von 10 MHz haben. Die Modulationsfrequenz wird dann vorzugsweise zwischen einer ersten Modulationsfrequenz und einer zweiten Modulationsfrequenz umgeschaltet, wobei die erste Modulationsfrequenz in dem Beispiel 10 MHz betrifft und die zweite Modulationsfrequenz ein Drittel davon, also die Frequenz des Taktsignals gleich die erste Modulationsfrequenz multipliziert mit 1 ist und gleich der zweiten Modulationsfrequenz multipliziert mit 3 ist. Das Umschalten der Modulationsfrequenz erfolgt dabei phasenneutral, also im Zeitraster der Taktfrequenz bzw. ersten Modulationsfrequenz.In a conceivable embodiment of the magnetic resonance tomograph according to the invention, a frequency of the clock signal is an odd multiple of the modulation frequency. For example, the clock signal can have a frequency of 10 MHz. The modulation frequency is then preferably switched between a first modulation frequency and a second modulation frequency, the first modulation frequency being 10 MHz in the example and the second modulation frequency being a third of this, i.e. the frequency of the clock signal being equal to the first modulation frequency multiplied by 1 and equal to the second modulation frequency multiplied by 3. The modulation frequency is switched over in a phase-neutral manner, ie in the time frame of the clock frequency or the first modulation frequency.

Bei einer Modulation des optischen Signals durch Ein- bzw. Ausschalten wird ein Rechtecksignal generiert, das Harmonische auf ungeradzahligen Vielfachen der Modulationsfrequenz aufweist. Ist also die zweite Modulationsfrequenz ein Drittel der Taktsignalfrequenz, so ist die dritte Harmonische bei einem dreifachen der Modulationsfrequenz bzw. genau auf der Frequenz des Taktsignals. Durch ein Bandpassfilter kann dabei die Spektralkomponente bei der Taktsignalfrequenz selektiert und sämtliche weiteren Harmonischen unterdrückt bzw. gedämpft werden, z.B. um mehr als 24 dB, 30 dB oder 36 dB. Es wird also sowohl mit erster Modulationsfrequenz als auch mit zweiter Modulationsfrequenz ein Taktsignal von beispielsweise 10 MHz bereitgestellt. Durch das phasenneutrale Umschalten zwischen den beiden Modulationsfrequenzen bleibt dabei auch die Phase des übertragenen Taktsignals unverändert, sodass beispielsweise nachgeschaltete PLL-Schaltungen ein phasenstabiles Ausgangssignal für das Peripheriegerät liefern. Gleichzeitig ist aber bei einem gleichanteilfreien, symmetrischen Rechtecksignal die Amplitude der dritten Harmonischen nur ein Drittel so groß im Vergleich zu der Amplitude der Grundwelle (erste Harmonische), wodurch sich bei der Frequenzumtastung eine Amplitudenmodulation des bandpassgefilterten Empfangssignals zwischen einem Drittel und der vollen Amplitude ergibt. Mit dieser Amplitudenmodulation der selektierten Spektralkomponente kann ein Steuersignal übertragen werden, wie z.B. zum Aktivieren des Peripheriegeräts oder zur Ausgabe einer Nachricht an einen Bediener. Bei einem mit dieser Amplitudenmodulation übertragenen digitalen Code können entsprechend unterschiedliche Steuerbefehle übertragen werden, und gleichzeitig ein phasenstabiles Taktsignal bereitgestellt werden, wobei vorzugsweise die Modulation durch einen einfachen Schalter bereitgestellt werden kann.When the optical signal is modulated by switching it on or off, a square-wave signal is generated which has harmonics at odd-numbered multiples of the modulation frequency. If the second modulation frequency is one third of the clock signal frequency, then the third harmonic is three times the modulation frequency or exactly at the frequency of the clock signal. A bandpass filter can be used to select the spectral component at the clock signal frequency and to suppress or attenuate all other harmonics, e.g. by more than 24 dB, 30 dB or 36 dB. A clock signal of, for example, 10 MHz is therefore provided both with the first modulation frequency and with the second modulation frequency. Due to the phase-neutral switching between the two modulation frequencies, the phase of the transmitted clock signal also remains unchanged, so that downstream PLL circuits, for example, supply a phase-stable output signal for the peripheral device. At the same time, however, in the case of a symmetrical square-wave signal with no direct component, the amplitude of the third harmonic is only a third as large as the amplitude of the fundamental wave (first harmonic), which results in an amplitude modulation of the bandpass-filtered received signal between a third and the full amplitude during frequency shift keying. With this amplitude modulation of the selected spectral component, a control signal can be transmitted, such as for activating the peripheral device or for issuing a message to an operator. With a digital code transmitted with this amplitude modulation, correspondingly different control commands can be transmitted and at the same time a phase-stable clock signal can be provided, with the modulation preferably being able to be provided by a simple switch.

Es ist aber auch denkbar, dass der erste Sensor 51 kein optischer Sensor ist, sondern ein Empfänger für Radiowellen zum Empfang des elektromagnetischen Datensignals. Die Radiowellen übernehmen dabei die Funktion der Lichtwellen als Trägersignal für die erste Modulationsfrequenz und die zweite Modulationsfrequenz. Das Ausgangssignal des Sensors kann dann durch Gleichrichten der empfangenen Radiowelle oder einer daraus abgeleiteten Zwischenfrequenz erzeugt werden. Vorzugsweise ist dabei die Frequenz des elektromagnetischen Datensignals, der Zwischenfrequenz bzw. der Radiowelle wesentlich größer als die erste Modulationsfrequenz und die zweite Modulationsfrequenz, beispielsweise um mehr als den Faktor 10, 100 oder 1000.However, it is also conceivable that the first sensor 51 is not an optical sensor but a receiver for radio waves for receiving the electromagnetic data signal. The radio waves assume the function of the light waves as a carrier signal for the first modulation frequency and the second modulation frequency. The output signal of the sensor can then be generated by rectifying the received radio wave or an intermediate frequency derived therefrom. The frequency of the electromagnetic data signal, the intermediate frequency or the radio wave is preferably significantly greater than the first modulation frequency and the second modulation frequency, for example by more than a factor of 10, 100 or 1000.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorgesehen zum drahtlosen Übertragen eines Taktsignals und eines Steuersignals mit einem System aus einem erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen und einem Peripheriegerät nach Anspruch 4. Das Verfahren weist den Schritt auf, ein elektromagnetische Datensignal mit einer ersten Modulationsfrequenz zu modulieren und das erste modulierte elektromagnetische Datensignal auszusenden. Beispielsweise kann durch einen elektronischen Schalter eine LED oder ein Halbleiterlaser im Takt der ersten Modulationsfrequenz ein- und ausgeschaltet werden, wodurch ein optisches Signal mit der ersten Modulationsfrequenz erzeugt und ausgesendet wird. Denkbar ist aber auch, dass in einem Sender ein Hochfrequenzsignal mit einer Frequenz im Radiowellenbereich ein- und ausgeschaltet wird oder zwischen zwei Amplitudenwerten geschaltet wird und über eine Antenne in eine Umgebung des Peripheriegeräts als Radiowelle abgestrahlt wird.The method according to the invention is provided for the wireless transmission of a clock signal and a control signal with a system made up of a magnetic resonance tomograph according to the invention and a peripheral device according to claim 4. The method has the step of modulating an electromagnetic data signal with a first modulation frequency and transmitting the first modulated electromagnetic data signal . For example, an LED or a semiconductor laser can be switched on and off in time with the first modulation frequency by an electronic switch, as a result of which an optical signal with the first modulation frequency is generated and transmitted. However, it is also conceivable that a high-frequency signal with a frequency in the radio wave range is switched on and off in a transmitter or is switched between two amplitude values and is emitted as a radio wave via an antenna into an area surrounding the peripheral device.

In einem weiteren Schritt wird das elektromagnetische Datensignal mit der ersten Modulationsfrequenz mit dem ersten Sensor empfangen und in ein elektrisches Signal umgewandelt.In a further step, the electromagnetic data signal with the first modulation frequency is received with the first sensor and converted into an electrical signal.

Der erste Sensor kann beispielsweise eine Fotodiode sein, die das optische Signal empfängt und es in ein elektrisches Signal wandelt, das nachfolgend auch als erstes Ausgangssignal bezeichnet wird. Denkbar ist auch, dass das elektrische Signal verstärkt und/oder mit elektrischen Signalen anderer Sensoren kombiniert wird.The first sensor can be a photodiode, for example, which receives the optical signal and converts it into an electrical signal, which is also referred to below as the first output signal. It is also conceivable that the electrical signal is amplified and/or combined with electrical signals from other sensors.

Der erste Sensor kann aber auch ein Empfänger für Radiowellen sein und ein erstes Ausgangssignal ausgeben, das, vorzugsweise proportional, von der Feldstärke des Radiosignals abhängt.However, the first sensor can also be a receiver for radio waves and a first off Output output signal, which depends, preferably proportionally, on the field strength of the radio signal.

In einem weiteren Schritt wird das erste Ausgangssignal des ersten Sensors anschließend mit dem Bandpassfilter gefiltert.In a further step, the first output signal from the first sensor is then filtered using the bandpass filter.

In gleicher Weise wird in weiteren Schritten das elektromagnetische Datensignal mit einer zweiten Modulationsfrequenz moduliert, die sich von der ersten Modulationsfrequenz unterscheidet, gesendet und mit dem ersten Sensor empfangen und mit dem Bandpass gefiltert.In the same way, in further steps, the electromagnetic data signal is modulated with a second modulation frequency that differs from the first modulation frequency, sent and received with the first sensor and filtered with the bandpass.

Das Ausgangssignal des ersten Sensors für die zweite Modulationsfrequenz wird dabei als drittes Ausgangssignal bezeichnet, da die Bezeichnung zweites Ausgangssignal bereits für das Ausgangssignal des zweiten Sensors genutzt wird. Generell ist das Verfahren dabei auch mit einem Ausgangssignal des zweiten Sensors denkbar oder mit einer erfindungsgemäßen Kombination beider Ausgangssignale beider Sensoren zur Störunterdrückung.The output signal of the first sensor for the second modulation frequency is referred to as the third output signal, since the term second output signal is already used for the output signal of the second sensor. In general, the method is also conceivable with an output signal from the second sensor or with a combination according to the invention of the two output signals of both sensors for interference suppression.

Vorzugsweise erfolgt dabei ein Wechsel zwischen erster Modulationsfrequenz und zweiter Modulationsfrequenz phasensynchron.A change between the first modulation frequency and the second modulation frequency preferably takes place in phase synchronism.

In einem weiteren Schritt wird eine Taktfrequenz eines Oszillators mit dem ersten Ausgangssignal und dem dritten Ausgangssignal des ersten Sensors stabilisiert. In einem anderen Schritt wird ein Steuersignal durch Demodulieren mit einem Amplitudenmodulator aus dem ersten Ausgangssignal und dem dritten Ausgangssignal gewonnen.In a further step, a clock frequency of an oscillator is stabilized with the first output signal and the third output signal of the first sensor. In another step, a control signal is obtained from the first output signal and the third output signal by demodulation with an amplitude modulator.

Ein wesentlicher Punkt für die Schritte ist dabei die Eigenschaft, dass eine Frequenz des Taktsignals ein ungeradzahliges Vielfaches der Modulationsfrequenz ist. Beispielsweise kann die erste Modulationsfrequenz der Taktfrequenz entsprechen, was einem einfachen Vielfachen entspricht. Die zweite Modulationsfrequenz könnte einem Drittel der Frequenz des Taktsignals entsprechen, sodass das die Frequenz des Taktsignals ein dreifaches der zweiten Modulationsfrequenz entspricht. Bei einer Modulation durch Ein- und Ausschalten entsteht ein Rechtecksignal, das Oberwellen mit Frequenzen aufweist, die einem ungeradzahligen Vielfachen der Grundfrequenz entsprechen. Es entsteht also sowohl bei einer ersten Modulationsfrequenz gleich der Frequenz des Taktsignals als auch bei einer zweiten Modulationsfrequenz gleich einem Drittel der Frequenz des Taktsignals ein Frequenzanteil gleich der Frequenz des Taktsignals. Das Bandpassfilter lässt dabei jeweils den Frequenzbereich des Taktsignals durch und unterdrückt andere Oberwellen bzw. die niedrigere Grundfrequenz. Es steht also immer ein Signal mit einer Frequenz des Taktsignals als Ausgangssignal des Sensors zur Verfügung, um einen Oszillator z.B. mittels eines PLL zu stabilisieren.An essential point for the steps is the property that a frequency of the clock signal is an odd multiple of the modulation frequency. For example, the first modulation frequency can correspond to the clock frequency, which corresponds to a simple multiple. The second modulation frequency could correspond to a third of the frequency of the clock signal, so that the frequency of the clock signal corresponds to three times the second modulation frequency. Modulation by switching on and off produces a square-wave signal that has harmonics with frequencies that correspond to an odd multiple of the fundamental frequency. A frequency component equal to the frequency of the clock signal thus arises both at a first modulation frequency equal to the frequency of the clock signal and at a second modulation frequency equal to one third of the frequency of the clock signal. The bandpass filter allows the frequency range of the clock signal to pass through and suppresses other harmonics or the lower fundamental frequency. A signal with a frequency of the clock signal is therefore always available as the output signal of the sensor in order to stabilize an oscillator, e.g. by means of a PLL.

Gleichzeitig hat das Ausgangssignal je nach Frequenz des Modulatorsignals aber eine unterschiedliche Amplitude, da die Oberwellen eine geringere Amplitude als die Grundwelle haben. Durch das Umtasten zwischen den beiden Modulationsfrequenzen kann so eine Amplitudenmodulation der selektierten Spektralkomponente aufgeprägt werden, die nachfolgend durch einen Amplitudendemodulator demoduliert und anschließend dekodiert werden kann. Bei phasensynchroner Umtastung zwischen den Modulationsfrequenzen ist dabei das übertragene Taktsignal ungestört.At the same time, the output signal has a different amplitude depending on the frequency of the modulator signal, since the harmonics have a lower amplitude than the fundamental. By switching between the two modulation frequencies, an amplitude modulation can be applied to the selected spectral component, which can then be demodulated by an amplitude demodulator and then decoded. In the case of phase-synchronous shift keying between the modulation frequencies, the transmitted clock signal is undisturbed.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.The properties, features and advantages of this invention described above, and the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the exemplary embodiments, which are explained in more detail in connection with the drawings.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen;
  • 2 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines optischen Senders eines erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen;
  • 3 eine schematische Darstellung von Komponenten zur Rückgewinnung eines Taktsignals eines erfindungsgemäßen Peripheriegeräts;
  • 4 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines optischen Senders eines erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen;
  • 5 eine schematische Darstellung einer Kombination von Sensoren eines erfindungsgemäßen Peripheriegeräts;
  • 6 eine schematische Darstellung eines Kompensationskreises einer möglichen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Peripheriegeräts;
  • 7 eine schematische Darstellung eines Senders einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen;
  • 8 ein schematisches Ablaufdiagramm für ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Verfahren.
Show it:
  • 1 a schematic representation of a magnetic resonance tomograph according to the invention;
  • 2 a schematic representation of an exemplary embodiment of an optical transmitter of a magnetic resonance tomograph according to the invention;
  • 3 a schematic representation of components for recovering a clock signal of a peripheral device according to the invention;
  • 4 a schematic representation of an exemplary embodiment of an optical transmitter of a magnetic resonance tomograph according to the invention;
  • 5 a schematic representation of a combination of sensors of a peripheral device according to the invention;
  • 6 a schematic representation of a compensation circuit of a possible embodiment of a peripheral device according to the invention;
  • 7 a schematic representation of a transmitter of a possible embodiment of the magnetic resonance tomograph according to the invention;
  • 8th a schematic flowchart for an exemplary method according to the invention.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen 1. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a magnetic resonance tomograph 1 according to the invention.

Die Magneteinheit 10 weist einen Feldmagneten 11 auf, der ein statisches Magnetfeld B0 zur Ausrichtung von Kernspins von Proben bzw. des Patienten 100 in einem Aufnahmebereich erzeugt. Der Aufnahmebereich zeichnet sich durch ein äußerst homogenes statisches Magnetfeld B0 aus, wobei die Homogenität insbesondere die Magnetfeldstärke bzw. den Betrag betrifft. Der Aufnahmebereich ist nahezu kugelförmig und in einem Patiententunnel 16 angeordnet, der sich in einer Längsrichtung 2 durch die Magneteinheit 10 erstreckt. Eine Patientenliege 30 ist in dem Patiententunnel 16 von der Verfahreinheit 36 bewegbar. Üblicherweise handelt es sich bei dem Feldmagneten 11 um einen supraleitenden Magneten, der magnetische Felder mit einer magnetischen Flussdichte von bis zu 3T, bei neuesten Geräten sogar darüber, bereitstellen kann. Für geringere Magnetfeldstärken können jedoch auch Permanentmagnete oder Elektromagnete mit normalleitenden Spulen Verwendung finden.The magnet unit 10 has a field magnet 11 that generates a static magnetic field B0 for aligning nuclear spins of samples or of the patient 100 in a recording area. The recording area is characterized by an extremely homogeneous static magnetic field B0, with the homogeneity particularly affecting the magnetic field strength or the amount. The recording area is almost spherical and is arranged in a patient tunnel 16 which extends through the magnet unit 10 in a longitudinal direction 2 . A patient couch 30 can be moved in the patient tunnel 16 by the traversing unit 36 . The field magnet 11 is usually a superconducting magnet that can provide magnetic fields with a magnetic flux density of up to 3T, and even more in the case of the latest devices. For lower magnetic field strengths, however, permanent magnets or electromagnets with normally conducting coils can also be used.

Weiterhin weist die Magneteinheit 10 Gradientenspulen 12 auf, die dazu ausgelegt sind, zur räumlichen Differenzierung der erfassten Abbildungsbereiche in dem Untersuchungsvolumen dem Magnetfeld B0 zeitlich und räumlich variable Magnetfelder in drei Raumrichtungen zu überlagern. Die Gradientenspulen 12 sind üblicherweise Spulen aus normalleitenden Drähten, die zueinander orthogonale Felder in dem Untersuchungsvolumen erzeugen können.Furthermore, the magnet unit 10 has gradient coils 12 which are designed to superimpose temporally and spatially variable magnetic fields in three spatial directions on the magnetic field B0 for spatial differentiation of the recorded imaging regions in the examination volume. The gradient coils 12 are usually coils made from normally conducting wires, which can generate mutually orthogonal fields in the examination volume.

Die Magneteinheit 10 weist ebenfalls eine Körperspule 14 auf, die dazu ausgelegt ist, ein über eine Signalleitung zugeführtes Hochfrequenzsignal in das Untersuchungsvolumen abzustrahlen und von dem Patient 100 emittierte Resonanzsignale zu empfangen und über eine Signalleitung abzugeben.The magnet unit 10 also has a body coil 14 which is designed to emit a high-frequency signal supplied via a signal line into the examination volume and to receive resonance signals emitted by the patient 100 and emit them via a signal line.

Eine Steuereinheit 20 versorgt die Magneteinheit 10 mit den verschiedenen Signalen für die Gradientenspulen 12 und die Körperspule 14 und wertet die empfangenen Signale aus.A control unit 20 supplies the magnet unit 10 with the various signals for the gradient coils 12 and the body coil 14 and evaluates the received signals.

So weist die Steuereinheit 20 eine Gradientenansteuerung 21 auf, die dazu ausgelegt ist, die Gradientenspulen 12 über Zuleitungen mit variablen Strömen zu versorgen, welche zeitlich koordiniert die erwünschten Gradientenfelder in dem Untersuchungsvolumen bereitstellen.Thus, the control unit 20 has a gradient control 21, which is designed to supply the gradient coils 12 with variable currents via supply lines, which provide the desired gradient fields in the examination volume in a time-coordinated manner.

Weiterhin weist die Steuereinheit 20 eine Hochfrequenzeinheit 22 auf, die ausgelegt ist, einen Hochfrequenz-Puls mit einem vorgegebenen zeitlichen Verlauf, Amplitude und spektraler Leistungsverteilung zur Anregung einer Magnetresonanz der Kernspins in dem Patienten 100 zu erzeugen. Dabei können Pulsleistungen im Bereich von Kilowatt erreicht werden. Die Anregungssignale können über die Körperspule 14 oder auch über eine lokale Sendeantenne in den Patienten 100 abgestrahlt werden.Furthermore, the control unit 20 has a high-frequency unit 22 which is designed to generate a high-frequency pulse with a predetermined time profile, amplitude and spectral power distribution for exciting a magnetic resonance of the nuclear spins in the patient 100 . Pulse powers in the kilowatt range can be achieved. The excitation signals can be radiated into the patient 100 via the body coil 14 or also via a local transmitting antenna.

Eine Steuerung 23 kommuniziert über einen Signalbus 25 mit der Gradientensteuerung 21 und der Hochfrequenzeinheit 22.A controller 23 communicates with the gradient controller 21 and the radio-frequency unit 22 via a signal bus 25.

Im Umfeld des Magnetresonanztomographen 1 gibt es eine Vielzahl von Peripheriegeräten 80 bzw. Zubehör-Geräten, die an der Erfassung einer Magnetresonanzaufnahme beteiligt sein können. Dies können Bedienelemente sein, Vorrichtungen zur Kommunikation mit oder Unterhaltung des Patienten oder auch Sensoren, die physiologische Parameter des Patienten 100 erfassen. Beispielhaft ist hier als Peripheriegerät 80 ein Tablet für die Bedienoberfläche dargestellt. Denkbar ist auch, dass das Peripheriegerät 80 die Lokalspule 50 ist.In the vicinity of the magnetic resonance tomograph 1 there is a large number of peripheral devices 80 or accessory devices which can be involved in the acquisition of a magnetic resonance recording. These can be operating elements, devices for communicating with or entertaining the patient, or also sensors that record physiological parameters of the patient 100 . A tablet for the user interface is shown here as an example of peripheral device 80 . It is also conceivable that the peripheral device 80 is the local coil 50 .

Viele dieser Peripheriegeräte 80 enthalten digitale Schaltungen oder Prozessoren, deren Taktsignale und davon abgeleitete Signale Störungen erzeugen können. Insbesondere werden auch bei der Signalverarbeitungen Frequenzen erzeugt, die unterhalb der Taktfrequenz liegen, üblicherweise mit Frequenzen, die ganzzahlige Bruchteile der Taktfrequenz sind, und wiederum Oberwellen aufweisen. Bei geeigneter Wahl der Taktfrequenz ist es aber möglich, dafür zu sorgen, dass diese Störsignale zwischen den Nutzfrequenzen des Signals oder eines nachfolgenden Signalverarbeitungspfades liegen und nicht stören. Die Taktfrequenzen müssen aber ausreichend stabil sein, damit sie nicht z.B. durch Temperaturänderung in störende Frequenzbereiche wandern. Der erfindungsgemäße Magnetresonanztomograph 1 weist deshalb eine Übertragungsvorrichtung zum drahtlosen Übertragen eines Taktsignals auf, beispielsweise den optischen Sender 70 in 1 oder auch einen Sender 73 für Radiowellen in 6. Das Taktsignal wird vorzugsweise von einem stabilen Mastertakt des Magnetresonanztomographen 1 abgeleitet, den die Steuereinheit 20 dem optischen Sender 70 bzw. dem Sender 73 bereitstellt.Many of these peripheral devices 80 contain digital circuits or processors whose clock signals and signals derived therefrom can generate interference. In particular, frequencies that are below the clock frequency are also generated during signal processing, usually with frequencies that are integer fractions of the clock frequency, and in turn have harmonics. With a suitable choice of the clock frequency, however, it is possible to ensure that these interference signals lie between the useful frequencies of the signal or a subsequent signal processing path and do not interfere. However, the clock frequencies must be sufficiently stable so that they do not migrate into disruptive frequency ranges, for example due to temperature changes. The magnetic resonance tomograph 1 according to the invention therefore has a transmission device for the wireless transmission of a clock signal, for example the optical transmitter 70 in 1 or a transmitter 73 for radio waves in 6 . The clock signal is preferably derived from a stable master clock of the magnetic resonance tomograph 1, which the control unit 20 provides to the optical transmitter 70 or the transmitter 73.

Zur Übertragung an das Peripheriegerät 80 weist die Steuereinheit 20 den optischen Sender 70 auf, wobei die Lichtemitter 71, die das Licht aussenden, dabei so in der Umgebung des Magnetresonanztomographen angeordnet sind, dass sie direkt oder indirekt das Peripheriegerät 80 ausleuchten. Vorzugsweise weist der Magnetresonanztomograph eine Mehrzahl an Lichtemittern 71 auf, die räumlich verteilt sind, oder eine lichtstreuende Oberfläche beleuchten, sodass eine Abschattung eines von den Lichtemittern 71 ausgesandten optischen Signals bei dem Peripheriegerät 80 vermieden wird. Die Lichtemitter 71 können dabei LEDs oder Halbleiterlaser sein, die ein elektrisches Signal von dem optischen Sender 70 zugeführt bekommen und dieses in das optische Signal wandeln und in die Umgebung aussenden. Denkbar wäre es aber auch, dass ein LED-Strahler oder Halbleiterlaser in dem optischen Sender 70 bereits eine Wandlung in Licht vornimmt und dieses über Glasfasern und optional optische Splitter zu Abstrahlpunkten in der Umgebung geführt wird.For transmission to the peripheral device 80, the control unit 20 has the optical transmitter 70, the light emitters 71, which emit the light, being arranged in the vicinity of the magnetic resonance tomograph in such a way that they directly or indirectly illuminate the peripheral device 80. The magnetic resonance tomograph preferably has a plurality of light emitters 71 that are spatially distributed or illuminate a light-scattering surface, so that shadowing of an optical signal emitted by the light emitters 71 is avoided in the peripheral device 80 . The light emitters 71 can be LEDs or semiconductor lasers, which receive an electrical signal from the optical transmitter 70 and convert this into the optical signal and emit it into the environment. However, it would also be conceivable for an LED emitter or semiconductor laser in the optical transmitter 70 to already convert it into light and for this to be guided to emission points in the area via glass fibers and optionally optical splitters.

In 2 ist eine beispielhafte Ausführungsform für einen optischen Sender 70 eines erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen 1 dargestellt.In 2 an exemplary embodiment for an optical transmitter 70 of a magnetic resonance tomograph 1 according to the invention is shown.

Der optische Sender 70 weist einen Amplitudenmodulator 72 auf, der ein hochfrequentes Taktsignal mit einem niederfrequenten Steuersignal moduliert. Beispielsweise kann der Amplitudenmodulator einen Multiplizierer aufweisen, der das Taktsignal mit einem niederfrequenten Steuersignal multipliziert. Vorzugsweise erfolgt eine Modulation des Taktsignals phasensynchron, d.h. mit ansteigender oder fallender Flanke des Taktsignals. Dies kann beispielsweise erreicht werden, in dem das Steuersignal über ein Sample- und Hold-Glied an den Multiplizierer durchgeschaltet wird, wobei das Sample- und Hold-Glied von dem Taktsignal gesteuert wird, z.B. bei einem Low-Pegel des Taktsignals durchschaltet.The optical transmitter 70 has an amplitude modulator 72 which modulates a high-frequency clock signal with a low-frequency control signal. For example, the amplitude modulator can have a multiplier that multiplies the clock signal by a low-frequency control signal. The clock signal is preferably modulated in phase synchronism, i.e. with a rising or falling edge of the clock signal. This can be achieved, for example, by switching the control signal through to the multiplier via a sample and hold element, the sample and hold element being controlled by the clock signal, e.g. switching through when the clock signal is at a low level.

Ein Ausgangssignal des Amplitudenmodulators wird direkt oder über eine Endstufe an eine oder mehrere LED bzw. LED-Strahler oder Halbleiterlaser zur Wandlung in ein optisches Signal ausgegeben.An output signal from the amplitude modulator is output directly or via an output stage to one or more LEDs or LED emitters or semiconductor lasers for conversion into an optical signal.

In 3 sind in einer beispielhaften Ausführungsform Komponenten des erfindungsgemäßen Peripheriegeräts 80 dargestellt, die an einer Übertragung bzw. Rückgewinnung des Taktsignals und Steuersignals beteiligt sind. Andere Elemente des Peripheriegeräts 80 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestelltIn 3 In an exemplary embodiment, components of the peripheral device 80 according to the invention are shown which are involved in transmission or recovery of the clock signal and control signal. Other elements of peripheral device 80 are not shown for the sake of clarity

Ein erster optischer Sensor 51, beispielsweise eine Fotodiode mit einem Vorverstärker, wandelt das optische Signal in ein elektrisches Signal um. Ein Filter 53, beispielsweise ein Bandpassfilter oder Tiefpassfilter, lässt bevorzugt ein Signal mit einer Frequenz des Taktsignals durch und dämpft Signale mit anderen Frequenzen beispielsweise um mehr als 24 dB, 30 dB, 36 dB.A first optical sensor 51, for example a photodiode with a preamplifier, converts the optical signal into an electrical signal. A filter 53, for example a bandpass filter or low-pass filter, preferably lets through a signal with a frequency of the clock signal and attenuates signals with other frequencies, for example by more than 24 dB, 30 dB, 36 dB.

Das gefilterte Signal wird in einem Demodulationszweig einem Amplitudendemodulator 54 zugeführt, um das auf das Taktsignal aufmodulierte Steuersignal zurückzugewinnen. Im einfachsten Fall kann der Amplitudendemodulator 54 aus einer Diode als Gleichrichter und einem Tiefpass bzw. Pufferkondensator bestehen.The filtered signal is fed to an amplitude demodulator 54 in a demodulation branch in order to recover the control signal modulated onto the clock signal. In the simplest case, the amplitude demodulator 54 can consist of a diode as a rectifier and a low-pass filter or buffer capacitor.

Das demodulierte Signal weist immer noch Schwankungen auf, die z.B. durch wechselnde Abschattungen auf dem Ausbreitungsweg verursacht werden. Diese Schwankungen werden mit einem Kompensationskreis 55 ausgeglichen, der zu einer nachfolgenden 6 erläutert wird.The demodulated signal still shows fluctuations, which are caused, for example, by changing shadows on the propagation path. These fluctuations are compensated with a compensation circuit 55, which leads to a subsequent 6 is explained.

Das gefilterte Signal wird auch parallel dazu in einen Zweig der Schaltung zugeführt, der der Erzeugung eines stabilen Mastertaktes für das Peripheriegerät 80 dient. Das gefilterte Signal des ersten Sensors 51 wird dabei zunächst in einem begrenzenden Verstärker 56 so verstärkt, dass die Amplitudenschwankungen durch die Amplitudenbegrenzung beseitigt werden und nur noch die Phaseninformation der Trägerwelle verbleiben. In einem PLL-Kreis (Phased-Lock-Loop-Regelkreis) wird damit die Frequenz und die Phase eines VCO 58 (Voltage-Controlled-Oscillator) stabilisiert, der vorzugsweise ein Quartz-stabilsierter VCO ist. Das Ausgangssignal des VCO 58 oder ein daraus abgeleitetes Signal ist der Mastertakt für das Peripheriegerät 80.The filtered signal is also fed in parallel to a branch of the circuit that is used to generate a stable master clock for the peripheral device 80 . The filtered signal of the first sensor 51 is first amplified in a limiting amplifier 56 in such a way that the amplitude fluctuations are eliminated by the amplitude limitation and only the phase information of the carrier wave remains. In a PLL circuit (phased-lock-loop control circuit), the frequency and the phase of a VCO 58 (voltage-controlled oscillator) are thus stabilized, which is preferably a quartz-stabilized VCO. The output of the VCO 58, or a signal derived from it, is the master clock for the peripheral device 80.

In 4 ist eine andere denkbare Ausführungsform für den optischen Sender 70 dargestellt. Diese Ausführungsform beruht auf dem Gedanken, dass Rechtecksignale Oberwellenanteile aufweisen, deren Frequenz einem ungeradzahligen Vielfachen der Grundfrequenz entsprechen. Beispielhaft dargestellt sind hier als Eingangssignale des optischen Senders ein Rechtecksignal mit hoher Frequenz, auch als erste Modulationsfrequenz bezeichnet, beispielsweise von 10 MHz, und ein Rechtecksignal mit niedrigerer Frequenz bzw. zweiter Modulationsfrequenz von (10/3) MHz, also ungefähr 3,33 MHz. Die Steuereinheit 20 stellt diese Signale mit hoher Genauigkeit abgeleitet von einem stabilen Mastertakt bereit. Auch wenn der optische Sender 70 also ein optisches Signal mit der zweiten Modulationsfrequenz abstrahlt, weist dieses dann Frequenzanteile mit der ersten Modulationsfrequenz von 10 MHz auf.In 4 another conceivable embodiment for the optical transmitter 70 is shown. This embodiment is based on the idea that square-wave signals have harmonic components whose frequency corresponds to an odd multiple of the fundamental frequency. A square-wave signal with a high frequency, also known as the first modulation frequency, for example 10 MHz, and a square-wave signal with a lower frequency or second modulation frequency of (10/3) MHz, i.e. approximately 3.33 MHz, are shown here as input signals of the optical transmitter . The control unit 20 provides these signals with high accuracy derived from a stable master clock. Even if the optical transmitter 70 emits an optical signal with the second modulation frequency, this then has frequency components with the first modulation frequency of 10 MHz.

Von dem ersten Modulationssignal oder dem zweiten Modulationssignal getaktet schaltet der optische Sender mittels eines elektronischen Schalters die Stromversorgung für die LED bzw. einen Halbleiterlaser als Lichtemitter 71 bzw. Lichtquelle ein und aus und erzeugt so ein mit dem Rechtecksignal moduliertes optisches Signal. Vorzugsweise werden eine Vielzahl von Lichtemittern 71 gleichzeitig geschaltet, um eine Abschattung des Sensors 51 zu vermeiden. Alternativ kann auf vorteilhafte Weise eine Wand oder ein Reflektor an dem Magnetresonanztomographen 1 lichtstreuend ausgestaltet werden und von einem oder mehreren Lichtemittern 71 angestrahlt werden. Auf vorteilhafte Weise ist eine Modulation mit einem Rechtecksignal durch einen Schalter einfach zu realisieren und effizienter als eine lineare Intensitätsmodulation.Clocked by the first modulation signal or the second modulation signal, the optical transmitter switches the power supply for the LED or a semiconductor laser as light emitter 71 or light source on and off by means of an electronic switch and thus generates an optical signal modulated with the square-wave signal. A large number of light emitters 71 are preferably switched on at the same time in order to avoid shadowing of the sensor 51 . Alternatively, a wall or a reflector on the magnetic resonance tomograph 1 can advantageously be designed to scatter light and be illuminated by one or more light emitters 71 . Advantageously, modulation with a square-wave signal can be implemented easily using a switch and is more efficient than linear intensity modulation.

Durch den Wechsel zwischen erster Modulationsfrequenz und zweiter Modulationsfrequenz steht dabei immer auch wegen der Oberwellen ein Signalanteil mit der ersten Modulationsfrequenz bereit, der durch das Filter 53 in dem Peripheriegerät 80 selektiert wird. Da die Oberwellenanteile immer eine geringere Amplitude als die Grundwelle aufweisen, führt der Wechsel zwischen den Modulationsfrequenzen zu einer Amplitudenmodulation in einem Spektralbereich der ersten Modulationsfrequenz, die beispielsweise mit dem erfindungsgemäßen Peripheriegerät 80 aus 3 ausgewertet werden kann. Sind die Signale von erster Modulationsfrequenz und zweiter Modulationsfrequenz in phasenstabiler Beziehung, vorzugsweise indem die Flanken des Signals mit der zweiten Modulationsfrequenz synchron zu Flanken des Signals mit der ersten Modulationsfrequenz sind, so wird das über eine PLL erzeugte Taktsignal durch die Frequenz-Umtastung nicht gestört Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem die zweite Modulationsfrequenz durch phasensynchrone Frequenzteilung aus der ersten Modulationsfrequenz gewonnen wird.Due to the change between the first modulation frequency and the second modulation frequency, a signal component with the first modulation frequency is always available, also because of the harmonics, which is selected by the filter 53 in the peripheral device 80 . Since the harmonic components always have a lower amplitude than the fundamental wave, the change between the modulation frequencies leads to an amplitude modulation in a spectral range of the first modulation frequency, which can be carried out, for example, with the peripheral device 80 according to the invention 3 can be evaluated. If the signals of the first modulation frequency and second modulation frequency are in a phase-stable relationship, preferably in that the edges of the signal with the second modulation frequency are synchronous with edges of the signal with the first modulation frequency, the clock signal generated via a PLL is not disturbed by the frequency shift keying can be achieved, for example, by obtaining the second modulation frequency from the first modulation frequency by phase-synchronous frequency division.

5 zeigt schematisch eine vorteilhafte Kombination eines ersten Sensors 51 und eines zweiten Sensors 52 zum Detektieren des optischen Signals. Die Kombination reduziert insbesondere elektromagnetische Störungen auf den Empfang des optischen Signals, die durch den Betrieb des Magnetresonanztomographen verursacht werden. 5 12 schematically shows an advantageous combination of a first sensor 51 and a second sensor 52 for detecting the optical signal. In particular, the combination reduces electromagnetic interference on the reception of the optical signal, which is caused by the operation of the magnetic resonance tomograph.

Zu diesem Zweck sind der erste Sensor 51 und der zweite Sensor 52 benachbart zueinander angeordnet, um eine Induktion in Verbindungsleitungen zu minimieren und beide Sensoren 51, 52 möglichst gleichen elektromagnetischen Feldern auszusetzen. Der Abstand ist vorzugsweise kleiner als 2 cm, 1 cm oder 5 mm.For this purpose, the first sensor 51 and the second sensor 52 are arranged adjacent to one another in order to minimize induction in connecting lines and to expose both sensors 51, 52 to the same electromagnetic fields as possible. The distance is preferably less than 2 cm, 1 cm or 5 mm.

Der erste Sensor 51, hier eine Fotodiode, ist dabei in 5 unmittelbar mit der positiven Versorgungsspannung in Sperrrichtung verbunden, während die Verbindung zum Massepotential über einen Widerstand erfolgt.The first sensor 51, here a photodiode, is in 5 connected directly to the positive supply voltage in reverse bias, while the connection to ground potential is made via a resistor.

Für den zweiten Sensor 52 sind die Rollen von Widerstand und Sensor vertauscht, der Widerstand ist also direkt mit der positiven Versorgungsspannung verbunden und der zweite Sensor 52 mit dem Massepotential. Durch das Vertauschen der Anordnung erzeugt ein gleiches optisches Signal in den beiden Sensoren 51, 52 ein elektrisches Signal mit vergleichbarer Amplitude, aber entgegengesetztem Vorzeichen.For the second sensor 52, the roles of resistor and sensor are reversed, ie the resistor is connected directly to the positive supply voltage and the second sensor 52 to ground potential. By interchanging the arrangement, an identical optical signal in the two sensors 51, 52 generates an electrical signal with a comparable amplitude but opposite sign.

Das von den Sensoren 51, 52 erzeugte elektrische Signal wird verstärkt und einem Differenzverstärker 49 am invertierenden bzw. am nicht-invertierenden Eingang zugeführt. Auf vorteilhafte Weise addieren sich so aufgrund des unterschiedlichen Vorzeichens die von dem optischen Signal an den Sensoren 51, 52 verursachten elektrischen Signale am Ausgang des Differenzverstärkers 59. Elektromagnetische Störungen hingegen induzieren vorzugsweise Störsignale mit gleichem Vorzeichen in beiden Zweigen, sodass sich diese in dem Differenzverstärker im Wesentlichen Aufheben. Gleichzeitig ist das Signal-zu-Rauschverhältnis des Summensignals um 3dB größer als das der Einzelsignale, da die Rauschbeiträge der elektrischen Komponenten unkorreliert sind und sich somit leistungsmäßig addieren, während sich die korrelierten Empfangssignale spannungsmäßig addieren.The electrical signal generated by the sensors 51, 52 is amplified and fed to a differential amplifier 49 at the inverting or non-inverting input. In an advantageous manner, the electrical signals caused by the optical signal at sensors 51, 52 add up at the output of differential amplifier 59 due to the different sign. Electromagnetic interference, on the other hand, preferably induces interference signals with the same sign in both branches, so that these are reflected in the differential amplifier in essential nullification. At the same time, the signal-to-noise ratio of the sum signal is 3 dB higher than that of the individual signals, since the noise contributions of the electrical components are uncorrelated and thus add up in terms of power, while the correlated received signals add up in terms of voltage.

In 6 ist eine mögliche Ausführungsform eines Kompensationskreises 55 schematisch dargestellt. Das gefilterte und demodulierte Sensorsignal wird dem invertierenden Eingang eines Komparators 60 zugeführt. Gleichzeitig wir das Sensorsignal durch einen resistiven Spannungsteiler reduziert, über ein RC-Glied tiefpassgefiltert und dem nicht-invertierenden Eingang des Komparators 60 zugeführt. Die Kapazität des RC-Gliedes dient gleichzeitig als Ladekapazität eines Track-and-Hold Gliedes, dessen elektrischer Schalter hier als MOS-FET ausgeführt ist. Das Track- und Hold-Glied wird dabei durch den Ausgang des Komparators 60 angesteuert, sodass der Schalter des Track- und Hold-Gliedes geöffnet wird, wenn das Sensor-Signal kleiner als das Referenz-Signal wird.In 6 a possible embodiment of a compensation circuit 55 is shown schematically. The filtered and demodulated sensor signal is fed to the inverting input of a comparator 60 . At the same time, the sensor signal is reduced by a resistive voltage divider, low-pass filtered via an RC element and fed to the non-inverting input of the comparator 60. The capacitance of the RC element is also used as the charging capacitance of a track-and-hold element whose electrical switch is designed here as a MOS-FET. The track and hold element is controlled by the output of the comparator 60, so that the switch of the track and hold element is opened when the sensor signal is smaller than the reference signal.

In 7 sind ein beispielhafter erfindungsgemäßer Magnetresonanztomograph 1 und Peripheriegerät 80 dargestellt, die anstelle eines optischen Signals eine Radiowelle zur Übertragung des elektromagnetischen Datensignals bzw. der ersten Modulationsfrequenz nutzen. Die Steuereinheit 20 weist dazu einen Sender 73 zum Aussenden einer Radiowelle auf. Ein Oszillator erzeugt ein Hochfrequenzsignal mit einer Frequenz, die höher als die Larmorfrequenz in einer Bildgebung mit dem Magnetresonanztomographen 1 zu erfassender Kernspins in dem statischen Magnetfeld des Magnetresonanztomographen 1 ist. Beispielsweise kann die Frequenz des Hochfrequenzsignals größer als ein Doppeltes, Fünffaches oder Zehnfaches der Larmorfrequenz sein. Vorzugsweise ist die Frequenz kleiner als 100 GHz, 50 GHz oder 10 GHz.In 7 an exemplary magnetic resonance tomograph 1 and peripheral device 80 according to the invention are shown, which use a radio wave for transmission of the electromagnetic data signal or the first modulation frequency instead of an optical signal. For this purpose, the control unit 20 has a transmitter 73 for emitting a radio wave. An oscillator generates a high-frequency signal with a frequency that is higher than the Larmor frequency in an imaging of nuclear spins to be detected with the magnetic resonance tomograph 1 in the static magnetic field of the magnetic resonance tomograph 1 . For example, the frequency of the radio frequency signal may be greater than two, five, or ten times the Larmor frequency. The frequency is preferably less than 100 GHz, 50 GHz or 10 GHz.

Der Sender 73 moduliert das Hochfrequenzsignal mit einem Taktsignal und/oder Steuersignal für das Peripheriegerät und sendet es über eine Antenne als Radiowelle in einer Umgebung des Magnetresonanztomographen 1 aus, in der sich Peripheriegeräte 80 befinden. Denkbar ist auch, dass die Frequenz einem Vielfachen der zu übertragenden Taktfrequenz entspricht, die durch einen Frequenzvervielfacher aus dem Taktsignal gewonnen wird.The transmitter 73 modulates the high-frequency signal with a clock signal and/or control signal for the peripheral device and emits it via an antenna as a radio wave in an area surrounding the magnetic resonance tomograph 1 in which the peripheral devices 80 are located. It is also conceivable that the frequency corresponds to a multiple of the clock frequency to be transmitted, which is obtained from the clock signal by a frequency multiplier.

Das Peripheriegerät empfängt die Radiowelle mit einem Empfänger 81. Das zu übertragende Taktsignal und/oder Steuersignal kann dabei von dem Peripheriegerät 80 durch Demodulation der Radiowelle wie bereits für das Ausgangssignal des Sensors 51, 52 zu 2 und 3 beschrieben gewonnen werden. Ist die Frequenz der Radiowelle bzw. des Hochfrequenzsignals ein Vielfaches des zu übertragenden Taktsignals, so ist es auch denkbar, dass das Taktsignal durch Frequenzteilung wiedergewonnen wird.The peripheral device receives the radio wave with a receiver 81. The clock signal and/or control signal to be transmitted can be transmitted by the peripheral device 80 by demodulating the radio wave, as already done for the output signal of the sensor 51, 52 2 and 3 described. If the frequency of the radio wave or the high-frequency signal is a multiple of the clock signal to be transmitted, it is also conceivable for the clock signal to be recovered by frequency division.

Das erfindungsgemäße Peripheriegerät 80 nutzt das wiedergewonnene Taktsignal als Mastertakt für interne Signalverarbeitung. So wird auch sichergestellt, dass wie bereits beschrieben, von der Signalverarbeitung erzeugte Störfrequenzen und deren Harmonische nicht auf Signalfrequenzen der Magnetresonanzsignale liegen.The peripheral device 80 according to the invention uses the recovered clock signal as a master clock for internal signal processing. This also ensures that, as already described, interference frequencies generated by the signal processing and their harmonics are not on signal frequencies of the magnetic resonance signals.

In 8 ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zum drahtlosen Übertragen eines Taktsignals und eines Steuersignals mit einem Magnetresonanztomographen in einem Ablaufplan schematisch dargestellt.In 8th a method according to the invention for the wireless transmission of a clock signal and a control signal with a magnetic resonance tomograph is shown schematically in a flow chart.

In einem Schritt S10 wird ein elektromagnetisches Datensignal mit einer ersten Modulationsfrequenz moduliert. Beispielsweise kann ein elektronischer Schalter mit der ersten Modulationsfrequenz von der Steuereinheit 20 ein- und ausgeschaltet werden, der eine oder mehrere LED mit einer Versorgungsspannung verbindet. Die LED sendet dann ein mit der ersten Modulationsfrequenz moduliertes optisches Signal aus. Es ist aber auch denkbar, dass in einem Sender 73 ein Hochfrequenzsignal mit einer Frequenz im Radiowellenbereich ein- und ausgeschaltet wird oder zwischen zwei Amplitudenwerten geschaltet wird und über eine Antenne in eine Umgebung des Peripheriegeräts 80 als Radiowelle abgestrahlt wird.In a step S10, an electromagnetic data signal is modulated with a first modulation frequency. For example, an electronic switch that connects one or more LEDs to a supply voltage can be switched on and off by the control unit 20 with the first modulation frequency. The LED then emits an optical signal modulated with the first modulation frequency. However, it is also conceivable for a high-frequency signal with a frequency in the radio wave range to be switched on and off in a transmitter 73 or switched between two amplitude values and emitted as a radio wave via an antenna into the surroundings of the peripheral device 80 .

In einem weiteren Schritt S20 empfängt ein erster Sensor 51, beispielsweise eine Fotodiode das optische Signal und wandelt es in ein elektrisches Signal, auch als erstes Ausgangssignal bezeichnet. Denkbar ist auch, dass das elektrische Signal verstärkt und/oder mit elektrischen Signalen anderer Sensoren kombiniert wird. Der erste Sensor kann aber auch ein Empfänger für Radiowellen sein und ein erstes Ausgangssignal ausgeben, das vorzugsweise proportional, von der Feldstärke des Radiosignals abhängt. Dies kann z.B. durch Gleichrichten mit einer Diode und Filtern des empfangenen Radiosignals oder einer daraus erzeugten Zwischenfrequenz mit einem Pufferfilter erreicht werden. Der Pufferfilter, beispielsweise ein RC-Glied, weist dabei einen Frequenzgang auf, der ausgelegt ist, zwischen zwei Halbwellen des Hochfrequenzsignals bzw. des Zwischenfrequenzsignals die Ausgangsspannung im Wesentlichen konstant zu halten und für beide nachfolgend genannte Modulationsfrequenzen eine im wesentlich gleiche Durchgangsdämpfung aufweist, z.B. einen Unterschied in der Dämpfung kleiner 1 dB.In a further step S20, a first sensor 51, for example a photodiode, receives the optical signal and converts it into an electrical signal, also referred to as the first output signal. It is also conceivable that the electrical signal is amplified and/or combined with electrical signals from other sensors. However, the first sensor can also be a receiver for radio waves and output a first output signal which is preferably proportional to the field strength of the radio signal. This can be achieved, for example, by rectifying with a diode and filtering the received radio signal or an intermediate frequency generated from it with a buffer filter. The buffer filter, for example an RC element, has a frequency response which is designed to keep the output voltage essentially constant between two half-waves of the high-frequency signal or the intermediate-frequency signal and has essentially the same transmission loss for both of the modulation frequencies mentioned below, e.g Difference in attenuation less than 1 dB.

In einem anderen Schritt S30 wird das erste Ausgangssignal des ersten Sensors mit dem Bandpassfilter gefiltert. Das Bandpassfilter weist vorzugsweise ein Minimum einer Durchlassdämpfung bei einer Frequenz des Taktsignals auf.In another step S30, the first output signal from the first sensor is filtered using the bandpass filter. The bandpass filter preferably has a minimum insertion loss at a frequency of the clock signal.

In einem anderen Schritt S40 wird das elektromagnetische Datensignal wie in Schritt S10 moduliert, allerdings mit einer zweiten Modulationsfrequenz, die sich von der ersten Modulationsfrequenz unterscheidet. Eine Frequenz des Taktsignals ist dabei ein ungeradzahliges Vielfaches der ersten und der zweiten Modulationsfrequenz, wobei die Multiplikatoren sich bei erster und zweiter Modulationsfrequenz unterscheiden. Beispielsweise ist der Multiplikator bei der ersten Modulationsfrequenz gleich 1, sodass die erste Modulationsfrequenz der Frequenz des Taktsignals entspricht. Der Multiplikator der zweiten Modulationsfrequenz kann beispielsweise 3 sein, die zweite Modulationsfrequenz ist also ein Drittel der Frequenz des Taktsignals. Das elektromagnetische Datensignal mit der zweiten Modulationsfrequenz wird ebenfalls wie beschrieben vom Sender 73 ausgesendet.In another step S40, the electromagnetic data signal is modulated as in step S10, but with a second modulation frequency that differs from the first modulation frequency. A frequency of the clock signal is an odd multiple of the first and the second modulation frequency, the multipliers differing at the first and second modulation frequency. For example, the multiplier is equal to 1 at the first modulation frequency, so that the first modulation frequency corresponds to the frequency of the clock signal. The multiplier of the second modulation frequency can be 3, for example, so the second modulation frequency is one third of the frequency of the clock signal. The electromagnetic data signal with the second modulation frequency is also sent out by the transmitter 73 as described.

In einem Schritt S50 wird das elektromagnetische Datensignal mit der zweiten Modulationsfrequenz wie bereits zu Schritt S20 beschrieben mit dem ersten Sensor 51 empfangen und in ein drittes elektrisches Ausgangssignal gewandelt. Der Begriff zweites Ausgangssignal ist dabei bereits für das Ausgangssignal des zweiten Sensors 52 genutzt und vorbelegt. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, das Verfahren mit einer zuvor beschriebenen Kombination aus erstem Sensor 51 und zweiten Sensor 52 zur Störunterdrückung zu nutzen, wobei der Begriff erstes Ausgangssignal entsprechend Anwendung auf das kombinierte Ausgangssignal der Sensoren bei der ersten Modulationsfrequenz findet, analog für das dritte Ausgangssignal bei der zweiten Modulationsfrequenz.In a step S50, the electromagnetic data signal with the second modulation frequency is received with the first sensor 51, as already described in step S20, and converted into a third electrical output signal. The term second output signal is already used and preassigned for the output signal of the second sensor 52 . In principle, however, it is also conceivable to use the method with a previously described combination of first sensor 51 and second sensor 52 for interference suppression, with the term first output signal being applied accordingly to the combined output signal of the sensors at the first modulation frequency, analogously for the third Output signal at the second modulation frequency.

In einem Schritt S60 wird ein drittes Ausgangssignals des ersten Sensors mit dem Bandpassfilter gefiltert. Da das Bandpassfilter ein Minimum der Dämpfung bei der Frequenz des Taktsignals hat, lässt das Bandpassfilter bevorzugt eine Oberwelle des zweiten Modulationssignals durch, die bei der Frequenz des Taktsignals liegt.In a step S60, a third output signal from the first sensor is filtered using the bandpass filter. Because the bandpass filter has a minimum of attenuation at the frequency of the clock signal, the bandpass filter preferably passes a harmonic of the second modulation signal that is at the frequency of the clock signal.

In einem Schritt S70 stabilisiert ein Empfänger 81 des Peripheriegeräts 80, beispielsweise mittels eines PLL-Kreises, eine Taktfrequenz eines Oszillators mit dem ersten Ausgangssignals und dem dritten Ausgangssignal des ersten Sensors. Dies wird dadurch ermöglicht, dass auch das erste Modulationssignal Signalanteile aufweist, die bei der Frequenz des Taktsignals liegen und von dem Bandpassfilter bevorzugt weitergereicht werden.In a step S70, a receiver 81 of the peripheral device 80 stabilizes, for example by means of a PLL circuit, a clock frequency of an oscillator with the first output signal and the third output signal of the first sensor. This is made possible by the fact that the first modulation signal also has signal components which are at the frequency of the clock signal and are preferably passed on by the bandpass filter.

In einem anderen Schritt S80 wird ein Steuersignal aus dem ersten Ausgangssignal und dem dritten Ausgangssignal mit einem Amplitudendemodulator demoduliert. Die Amplitudenunterschiede des ersten und des dritten elektrischen Ausgangssignals ergeben sich dadurch, dass die Signalanteile von Oberwellen mit zunehmender Ordnung abnehmen.In another step S80, a control signal is demodulated from the first output signal and the third output signal with an amplitude demodulator. The amplitude differences of the first and the third electrical output signal result from the fact that the signal components of harmonics decrease with increasing order.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims (14)

Peripheriegerät für einen Magnetresonanztomographen (1), wobei das Peripheriegerät (80) einen ersten Sensor (51) zum Empfang eines elektromagnetischen Datensignals aus der Umgebung des Peripheriegeräts (80) aufweist, wobei das Peripheriegerät (80) ausgelegt ist, eine Signalverarbeitung in Abhängigkeit von dem elektromagnetischen Datensignal auszuführen und eine Frequenz des elektromagnetischen Datensignals größer ist als eine Larmorfrequenz des Magnetresonanztomographen (1).Peripheral device for a magnetic resonance tomograph (1), the peripheral device (80) having a first sensor (51) for receiving an electromagnetic data signal from the environment of the peripheral device (80), the peripheral device (80) being designed to process signals as a function of the perform electromagnetic data signal and a frequency of the electromagnetic data signal is greater than a Larmor frequency of the magnetic resonance tomograph (1). Peripheriegerät nach Anspruch 1, der erste Sensor (51) zum Empfang eines optischen Datensignals aus der Umgebung des Peripheriegeräts (80) vorgesehen ist.peripheral device claim 1 , the first sensor (51) for receiving an optical data signal from the environment of the peripheral device (80) is provided. Peripheriegerät nach Anspruch 2, wobei das Peripheriegerät (80) einen zu dem ersten Sensor (51) benachbarten zweiten Sensor (52) aufweist, wobei der erste Sensor (51) ausgelegt ist, aus dem optischen Datensignal ein erstes Ausgangssignal zu erzeugen und der zweite Sensor (52) ausgelegt ist, aus dem gleichen optischen Datensignal ein zweites Ausgangssignal zu erzeugen, wobei das erste Ausgangssignal eine zu dem zweiten Ausgangssignal inverse Amplitude aufweist, wobei das Peripheriegerät (80) einen Inverter aufweist, der das Ausgangssignal des ersten Sensors (51) invertiert, und ein Summierglied, das ausgelegt ist, das invertierte Ausgangssignal des ersten Sensors (51) und das Ausgangssignal des zweiten Sensors (52) zu einem Sensorsignal zu addieren.peripheral device claim 2 , wherein the peripheral device (80) has a second sensor (52) adjacent to the first sensor (51), the first sensor (51) being designed to generate a first output signal from the optical data signal and the second sensor (52) being designed is to generate a second output signal from the same optical data signal, the first output signal having an amplitude inverse to the second output signal, the peripheral device (80) having an inverter which inverts the output signal of the first sensor (51) and a summing element , which is designed to add the inverted output signal of the first sensor (51) and the output signal of the second sensor (52) to form a sensor signal. Peripheriegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Peripheriegerät (80) einen Filter (53) aufweist, der ausgelegt ist, eine Modulationsfrequenz des Sensorsignals zu selektieren, und einen schmalbandigen Phase-Lock-Loop-Schaltkreis (57), der ausgelegt ist, einen Oszillator in Abhängigkeit von der Modulationsfrequenz und vorzugsweise der Modulationsphase zu stabilisieren.Peripheral device according to one of the preceding claims, wherein the peripheral device (80) has a filter (53) which is designed to select a modulation frequency of the sensor signal, and a narrow-band phase-lock loop circuit (57) which is designed to have a To stabilize the oscillator depending on the modulation frequency and preferably the modulation phase. Peripheriegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Peripheriegerät (80) einen Amplitudendemodulator (54) mit einem Kompensationskreis (55) aufweist, der ausgelegt ist, einen im Vergleich zu einer Modulationsfrequenz des Modulationssignals niederfrequenten Signalanteil des Sensorsignals zu kompensieren.Peripheral device according to one of the preceding claims, wherein the peripheral device (80) has an amplitude demodulator (54) with a compensation circuit (55) which is designed to compensate for a low-frequency signal component of the sensor signal compared to a modulation frequency of the modulation signal. Peripheriegerät nach Anspruch 5, wobei der Kompensationskreis (55) einen Komparator (60) mit einem Referenzspannungseingang aufweist, der über einen Tiefpass in erster Signalverbindung mit dem Sensorsignal steht.peripheral device claim 5 , wherein the compensation circuit (55) has a comparator (60) with a reference voltage input which is in first signal connection with the sensor signal via a low-pass filter. Peripheriegerät nach Anspruch 6, wobei die erste Signalverbindung ein Track- und Hold-Glied aufweist, das in Abhängigkeit von einer Differenzspannung zwischen Sensorsignal und Referenzspannung betätigt wird.peripheral device claim 6 , The first signal connection having a track and hold element which is actuated as a function of a differential voltage between the sensor signal and the reference voltage. Magnetresonanztomograph, wobei der Magnetresonanztomograph (1) einen Sender (73) aufweist, wobei der Sender (73) ausgelegt ist, ein Taktsignal und/oder Steuersignal drahtlos mittels eines elektromagnetischen Datensignals an ein Peripheriegerät (80) in einer Umgebung des Magnetresonanztomographen zu übertragen, wobei eine Frequenz des elektromagnetischen Datensignals größer ist als eine Larmorfrequenz des Magnetresonanztomographen (1).Magnetic resonance tomograph, wherein the magnetic resonance tomograph (1) has a transmitter (73), wherein the transmitter (73) is designed to transmit a clock signal and/or control signal wirelessly by means of an electromagnetic data signal to a peripheral device (80) in the vicinity of the magnetic resonance tomograph, wherein a frequency of the electromagnetic data signal is greater than a Larmor frequency of the magnetic resonance tomograph (1). Magnetresonanztomograph nach Anspruch 8, wobei der Sender ein optischer Sender (70) ist, der ausgelegt ist, ein Taktsignal und/oder Steuersignal mittels eines optischen Freiluftübertragung eines optischen Signals an das Peripheriegerät (80) zu übertragen.magnetic resonance tomography claim 8 wherein the transmitter is an optical transmitter (70) adapted to transmit a clock signal and/or control signal to the peripheral device (80) by means of an optical over-the-air transmission of an optical signal. Magnetresonanztomograph nach Anspruch 9, wobei der optische Sender (70) einen Amplitudenmodulator (72) aufweist, der ausgelegt ist, eine Amplitudenänderung zur Modulation des optischen Signals für die Übertragung des Taktsignals und des Steuersignals synchron auszuführen.magnetic resonance tomography claim 9 , wherein the optical transmitter (70) has an amplitude modulator (72) which is designed to synchronously carry out an amplitude change for modulating the optical signal for the transmission of the clock signal and the control signal. Magnetresonanztomograph nach Anspruch 9 mit dem optischen Sender (70) zur Übertragung des Taktsignals und des Steuersignals, wobei der optische Sender (70) ausgelegt ist, zur Übertragung des Steuersignals und des Taktsignals das optische Signal mit einer Modulationsfrequenz zu modulieren, wobei der Magnetresonanztomograph (1) ausgelegt ist, zur Übertragung des Steuersignals eine Modulationsfrequenz von einer ersten Modulationsfrequenz zu einer zweiten Modulationsfrequenz ungleich der ersten Modulationsfrequenz zu ändern.magnetic resonance tomography claim 9 with the optical transmitter (70) for transmitting the clock signal and the control signal, the optical transmitter (70) being designed to modulate the optical signal with a modulation frequency for transmitting the control signal and the clock signal, the magnetic resonance tomograph (1) being designed, to transmit the control signal Change modulation frequency from a first modulation frequency to a second modulation frequency unequal to the first modulation frequency. Magnetresonanztomograph nach Anspruch 11, wobei eine Frequenz des Taktsignals ein ungeradzahliges Vielfaches der Modulationsfrequenz ist.magnetic resonance tomography claim 11 , wherein a frequency of the clock signal is an odd multiple of the modulation frequency. Magnetresonanztomograph nach Anspruch 9, wobei der optische Sender (70) ausgelegt ist, das optische Signal in eine Umgebung des Magnetresonanztomographen (70) zu strahlen und durch Streuung an einer Oberfläche zu verteilen.magnetic resonance tomography claim 9 , wherein the optical transmitter (70) is designed to radiate the optical signal into an area surrounding the magnetic resonance tomograph (70) and to distribute it on a surface by scattering. Verfahren zum drahtlosen Übertragen eines Taktsignals und eines Steuersignals mit einem Magnetresonanztomographen (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 13 und einem Peripheriegerät (80) nach Anspruch 4, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: (S10) Modulieren eines elektromagnetischen Datensignals mit einer ersten Modulationsfrequenz und Aussenden des ersten modulierten elektromagnetischen Datensignals mit dem Sender (73) ; (S20) Empfangen des elektromagnetischen Datensignals mit dem ersten Sensor (51); (S30) Filtern des ersten Ausgangssignals des ersten Sensors (51) mit dem Filter (53); (S40) Modulieren des elektromagnetischen Datensignals mit einer zweiten Modulationsfrequenz und Aussenden des zweiten modulierten elektromagnetischen Datensignals mit dem Sender (73) ; (S50) Empfangen des optischen Signals mit dem ersten Sensor (51) ; (S60) Filtern eines dritten Ausgangssignals des ersten Sensors (51) mit dem Filter (53); (S70) Stabilisieren einer Taktfrequenz eines Oszillators mit dem ersten Ausgangssignal und dem dritten Ausgangssignal des ersten Sensors (51); (S80) Demodulieren eines Steuersignals aus dem ersten Ausgangssignal und dem dritten Ausgangssignal mit einem Amplitudendemodulator (54), wobei eine Frequenz des Taktsignals ein ungeradzahliges Vielfaches der ersten und der zweiten Modulationsfrequenz ist.Method for the wireless transmission of a clock signal and a control signal with a magnetic resonance tomograph (1) according to one of Claims 8 until 13 and a peripheral device (80). claim 4 , wherein the method comprises the steps of: (S10) modulating an electromagnetic data signal with a first modulation frequency and transmitting the first modulated electromagnetic data signal with the transmitter (73); (S20) receiving the electromagnetic data signal with the first sensor (51); (S30) filtering the first output signal of the first sensor (51) with the filter (53); (S40) modulating the electromagnetic data signal with a second modulation frequency and transmitting the second modulated electromagnetic data signal with the transmitter (73); (S50) receiving the optical signal with the first sensor (51); (S60) filtering a third output signal of the first sensor (51) with the filter (53); (S70) stabilizing a clock frequency of an oscillator with the first output signal and the third output signal of the first sensor (51); (S80) demodulating a control signal from the first output signal and the third output signal with an amplitude demodulator (54), wherein a frequency of the clock signal is an odd multiple of the first and second modulation frequencies.
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