JP2002031673A - 多重周波数のｒｆ信号発生装置 - Google Patents

多重周波数のｒｆ信号発生装置

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JP2002031673A
JP2002031673A JP2001156048A JP2001156048A JP2002031673A JP 2002031673 A JP2002031673 A JP 2002031673A JP 2001156048 A JP2001156048 A JP 2001156048A JP 2001156048 A JP2001156048 A JP 2001156048A JP 2002031673 A JP2002031673 A JP 2002031673A
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Michel Weiss
ミシエル・ウエス
Jean-Max Tyburn
ジヤン−マツクス・テイビユルン
Christian Brevard
クリステイアン・ブルバール
Laurent Martinache
ロラン・マルテイナシユ
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Bruker SA
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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • H03B21/00—Generation of oscillations by combining unmodulated signals of different frequencies
    • H03B21/01—Generation of oscillations by combining unmodulated signals of different frequencies by beating unmodulated signals of different frequencies
    • H03B21/04—Generation of oscillations by combining unmodulated signals of different frequencies by beating unmodulated signals of different frequencies using several similar stages
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/46—Networks for connecting several sources or loads, working on different frequencies or frequency bands, to a common load or source

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、周波数が異なる少なくとも２個の
個別信号を、異なる一次ソースから送られて所定の利得
で増幅される信号として送る、無線周波数電気信号発生
装置に関する。 【解決手段】 この装置は、前記一次ソース２に加え
て、一次ソース２から送られる信号を互いに組み合わせ
る組み合わせ回路３と、と、単一チャンネルのパワー増
幅器４と、並列構造を備えた多重チャンネル選別ルーテ
ィング装置５とを含み、多重チャンネル選別ルーティン
グ装置５の各チャンネルが、出力で、ひとつの一次ソー
ス２の特徴周波数Ｆで増幅信号Ｓを供給するとともに、
様々な一次ソース２の様々な特徴周波数Ｆの一つを通過
調整する阻止回路６と、インピーダンス整合回路７と、
当該チャンネルの阻止回路６の通過周波数以外の周波数
を拒絶するリジェクション回路８とを含むことを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は、特に原子核磁気共鳴（ＲＭＮ）
を実施する科学機器の分野で、異なる周波数の中間のま
たは強力なパワーの無線周波（ＲＦ）信号を供給するこ
とに関し、多重周波数のＲＦ信号発生装置を目的とす
る。
【０００２】現在、異なる周波数のＲＦ信号を供給する
場合、大抵は、供給される異なる周波数の信号と同数の
［ソース／増幅器］対を構成することによって実施し、
各対のソースと増幅器は、対応する周波数帯域で構成さ
れ、また調整される。
【０００３】その結果、構造は複雑化し、各増幅器が個
別の供給（alimentation）を必要とし、特性およびパラ
メータ化の観点から、きわめて柔軟性がない。
【０００４】上記の欠点を克服するために、増幅器の数
を減らそうと試みることによって、さまざまな解決方法
が提案された。
【０００５】しかしながら、これらの解決方法は、満足
を与えるものではない。何故なら、生成される信号には
所望のパワー、品質およびまたは周波数純度がなく、あ
るいは、得られた実施形態の構成が、特に供給という観
点から、従来の解決方法よりもずっと、あるいは少なく
とも同程度に複雑化するからである。これは、構成され
るコンポーネントまたは作動回路が同数であることによ
る。
【０００６】従って、本発明で提起される問題は、従来
の解決方法と同等の特性を持ち、広帯域の増幅回路を一
個しか含まず、変調信号ソースを除いて他の付加的な作
動回路を含まない、上記のタイプの発生装置の構造を提
案することにある。
【０００７】このため、本発明は、周波数が異なる少な
くとも２個の個別信号を、異なる一次ソースから送られ
て所定の利得で増幅した信号として送る、無線周波数電
気信号発生装置を目的とし、この装置は、前記一次ソー
スに加えて、一次ソースから送られる信号を互いに組み
合わせる組み合わせ回路と、単一チャンネルの広帯域パ
ワー増幅器と、並列構造を備えた多重チャンネル選別ル
ーティング装置とを含み、多重チャンネル選別ルーティ
ング装置の各チャンネルが、ひとつの一次ソースの特徴
周波数をもつ増幅信号を出力で供給するとともに、様々
な一次ソースの様々な特徴周波数の一つを通過調整する
阻止回路と、インピーダンス整合回路と、当該チャンネ
ルの阻止回路の通過周波数以外の周波数を拒絶するリジ
ェクション回路とを含むことを特徴とする。
【０００８】従って、本発明の基本原理は、様々なソー
スから送られる基本信号を混合せずに組み合わせ、これ
らの信号を単一の増幅回路に向けて一個のチャンネルで
送り、次いで、増幅された組み合わせ信号の選別により
様々な基本信号を抽出し、増幅された基本信号を異なる
出力レベルで供給することからなる。
【０００９】本発明はまた、複数の測定センサまたはヘ
ッドを備えた原子核磁気共鳴分析装置に関し、測定ヘッ
ドまたはセンサが、上記の発生装置により供給されるこ
とを特徴とする。
【００１０】本発明は、限定的ではなく例として挙げら
れ、添付図面に関して説明される好適な実施形態に関す
る以下の説明を読めば、いっそう理解されるであろう。
【００１１】特に添付図１が示すように、発生装置１は
主に、無線信号ｓａ、ｓｂ、ｓｃの一次ソース２に加え
て、一次ソース２から送られる信号ｓを相互変調せずに
互いに組み合わせる組み合わせ回路３と、組み合わせ回
路３から送られる組み合わせ信号に存在する信号の様々
な周波数Ｆに通過帯域を整合した単一チャンネルの広帯
域パワー増幅器４と、並列構造の多重チャンネル選別ル
ーティング装置５とを含む。多重チャンネル選別ルーテ
ィング装置５の各チャンネルが、ひとつの一次ソース２
の特徴周波数Ｆをもつ増幅信号Ｓを出力で供給するとと
もに、様々な一次ソース２の様々な特徴周波数Ｆの一つ
を通過調整する阻止回路６と、インピーダンス整合回路
７と、当該チャンネルの阻止回路６の通過周波数以外の
周波数を拒絶するリジェクション回路８とを含む。
【００１２】増幅信号の様々な周波数の接近があまりに
多すぎるために判別が不十分になるという問題を回避
し、多重供給に関連する諸問題を著しく単純化する、実
際の有利な変形実施形態では、選別ルーティング装置５
が、少なくとも３個、好適には３〜５個のチャンネルを
含み、各チャンネルが、出力で増幅信号Ｓを送り、その
周波数Ｆが、特定の一次ソース２の周波数に対応する。
【００１３】添付図２に示された、特にコストの観点か
ら好適な実施形態によれば、各阻止回路６が、Ｌ−Ｃ直
列回路からなり、その可変容量Ｃ１は、前記阻止回路６
が当該チャンネルの出力周波数Ｆで共鳴するように調整
され、各整合回路が、π型のＣ−Ｌ−Ｃ回路からなり、
その可変容量Ｃ１、Ｃ２が、当該チャンネルを、このチ
ャンネルにより供給されるチャージＺに整合させるよう
に調整され、各リジェクション回路８が、並列接続され
る複数のＬ−Ｃ直列回路からなり、その各々が、選別ル
ーティング装置５の当該チャンネルの出力周波数以外
で、装置１の様々な出力周波数Ｆのうちの一個に共鳴さ
れるように調整される。
【００１４】リジェクション回路８は、阻止回路６を補
完し、拒絶周波数に調整される並列狭帯域カットバンド
フィルタとして、周波数間の判別または拒絶を促す。
【００１５】一個のチャンネルのリジェクション回路８
が、選別ルーティング装置５の他のチャンネルの阻止回
路６と同じＬ−Ｃ直列回路から形成されるので、こうし
た構成により得られる構造および調整の単純さに留意さ
れたい。
【００１６】３個の増幅信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃを供給す
るための、本発明の実施例に対応する図２に関して、選
別ルーティング装置５の各チャンネルまたは分枝は、イ
ンダクタンスＬ１および容量Ｃ１からなる阻止回路６
と、インダクタンスＬ２および２個の容量Ｃ２、Ｃ３か
らなる整合回路７と、２個の並列チャンネルまたは分枝
がそれぞれ、選別ルーティング装置５の他のチャンネル
の阻止回路６に対応するインダクタンスＬ１および容量
Ｃ１を有するリジェクション回路８とを含む。
【００１７】インデックスａ、ｂ、ｃは、選別ルーティ
ング装置５の３個のチャンネルを、一次信号ｓａ、ｓ
ｂ、ｓｃおよび増幅信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃの３個の周波
数Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃ、ならびに３個のチャージＺａ、Ｚ
ｂ、Ｚｃに割り当てて整合させることを示す。
【００１８】上記の実施形態の変形実施形態では、阻止
回路６およびリジェクション回路８の各Ｌ−Ｃ直列回路
が、同じ周波数調節を有する四分の一波長の同軸線によ
り代えられる。
【００１９】発生装置１を実際の実施に必要なコンポー
ネントと、コンポーネント調整の選択とは、供給する信
号の周波数および品質、ならびにチャージＺの値の指示
を与えられている場合（たとえばＦａ＝４０ＭＨｚ、Ｆ
ｂ＝１００ＭＨｚ、Ｆｃ＝４００ＭＨｚ）、当業者の理
解の及ぶところであり、従って、如何なる付加的な開発
も不要である。
【００２０】本発明の任意の特徴によれば、一次ソース
２の各々を搬送波発生装置から構成可能であり、周波数
Ｆの出力信号ｓが、組み合わせ回路３への伝送前に、た
とえばパルス信号により、対応する変調回路９のレベル
に変調される。
【００２１】本発明による装置の特に有効な適用によれ
ば、出力で供給される様々な信号Ｓが、原子核磁気共鳴
スペクトロメータの測定ヘッドからなるチャージＺに適
用される。
【００２２】増幅器４と選別ルーティング装置５との間
の干渉信号やノイズ信号の伝送を低減するために、本発
明の変形実施形態によれば、選別ルーティング装置５
が、様々なチャンネルの出力に対して共通入力Ｅのシー
ルド手段１０、１１を含むように構成することが有利で
ある。
【００２３】好適には、シールド手段が、好ましくはＰ
ＩＮ型の複数のダイオードからなり、第一のダイオード
１０が各チャンネルの入力（共通入力点Ｅの後段で各阻
止回路の前段）に直列接続され、第二のダイオード１１
が各チャンネルの出力（選別ルーティング装置５内で、
各リジェクション回路８の後段）に直列接続される。有
利には、各チャンネルのダイオード１０、１１の対が、
考慮された周波数Ｆに対してλ／４のところに固定され
る。
【００２４】同様に、添付図３に示した本発明の相補的
な特徴によれば、選別ルーティング装置５がさらに、た
とえば分離または仕切り壁として、チャンネル間に追加
電磁シールド手段１２を含むことが可能であり、選別ル
ーティング装置５は、それ自体が、図１〜３に破線で示
した電磁シールドジャケットまたはケーシング（少なく
とも部分的にファラデーケージを形成する）に取り付け
られる。
【００２５】本発明はまた、測定ヘッドまたはセンサ
が、上記のような発生装置１によって供給されることを
特徴とする分析装置、特に原子核磁気共鳴スペクトロメ
ータを目的とする。
【００２６】図３は、このような分光測定装置の送受信
システムを概略的に示しており、チャージＺａ、Ｚｂ、
Ｚｃが、サンプルまたは分析サンプルに結合されるヘッ
ドまたはセンサに対応する。
【００２７】このシステムは主に、サンプルまたは分析
サンプルを分極するためのパワーＲＦを供給する上記の
発生装置と、送信モードで対応するサンプルにパワーＲ
Ｆを切り換え、あるいは受信モードで受信機にサンプル
を結合可能な、各チャンネルの送受信切り換えシステム
１３と、スペクトロメータの信号処理ラインで処理前に
ＲＭＮ信号を前置増幅するための低ノイズ率受信機１４
とからなる。
【００２８】シールド手段１０、１１は、受信モードで
送信機と受信機を著しく（１００ｄＢ）遮断可能であ
る。これは、増幅器、切り換えシステムおよび受信機か
らなる「従来の」構成では、ＲＭＮスペクトロメータの
性能を著しく改善するものではないが、反対に新たな実
験を可能にし、この実験では、本発明による発生装置が
可能にするように、複数のチャンネルを同時使用するこ
とができる。
【００２９】この技術は、複数の切り換えシステムおよ
び複数の受信機を増幅器が制御可能である新しいスペク
トロメータ構成を可能にする。また、送信モードで停止
またはブロック（「ｂｌａｎｋｅｄ」されない）完全に
線形の増幅器４を使用可能にするものである。
【００３０】基本ＲＭＮ実験は、時間、パワー、および
位相を制御したＲＦパルスをサンプルに付与し、増幅器
４の信号を除去し（すなわちＨＦ供給を遮断してノイズ
を小さくする）、システムを受信モードに切り換えて受
信機が前置増幅した信号を記録することからなる。この
臨界受信位相中、増幅器４から送られる全ての干渉信号
が、従来のシールドの場合、容易に同じ大きさになり、
さらには、非常に弱いＲＭＮ信号より断然大きくなる。
本発明によりシールド原理が強化され、干渉信号による
受信機の飽和が不可能になるので、従来の信号処理によ
る除去が可能になる。
【００３１】さらに、本発明はまた、単一の発生装置１
を用いた、異なる周波数の無線周波数電気信号生成方法
に関し、前記信号が変調され、または変調されず、前記
方法が、複数の一次ソース２を用いて異なる周波数Ｆの
複数の信号ｓを供給し、これらの様々な信号を場合によ
っては変調し、組み合わせ回路３を介して、場合によっ
ては組み合わせまたは混合される前記信号ｓを相互変調
せずに互いに組み合わせ、帯域幅が広く、場合によって
は利得が可変であるパワー増幅器４を用いて組み合わせ
信号を増幅し、一次ソース２の様々な特徴周波数Ｆの一
つを通過調整する阻止回路６と、インピーダンス整合回
路７と、当該チャンネルの阻止回路６の通過周波数以外
の周波数を拒絶するリジェクション回路８とを各チャン
ネルが含む並列構造の選別ルーティング装置５の共通入
力Ｅに、増幅された組み合わせ信号を付与し、前記選別
ルーティング装置５の様々な各チャンネルの各出力レベ
ルで、一次ソース２の一つの特徴周波数Ｆを有する増幅
信号Ｓを供給することからなることを特徴とする。
【００３２】上記の発生装置１を構成する回路の様々な
特徴および変形実施形態も、同様に、本発明の範囲に適
用できる。
【００３３】もちろん、本発明は、記載および添付図面
に示した実施形態に制限されるものではない。特に各種
要素の構成の観点から、あるいは技術的な同等物、特に
同軸ケーブルを用いて構成されるλ／４線の代替によっ
て、本発明の保護範囲を逸脱せずに、さまざまな変更が
可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】３つの異なる周波数で増幅される３個の信号を
供給する、本発明による発生装置の原理図である。
【図２】図１に示された装置の一部をなす選別ルーティ
ング装置の電気回路図である。
【図３】本発明の変形実施形態による発生装置を含むＲ
ＭＮ分析装置の、図１と同様の部分原理図である。
【符号の説明】
１ 装置 ２ 一次ソース ３ 組み合わせ回路 ４ 広帯域パワー増幅器 ５ 多重チャンネル選別ルーティング装置 ６ 阻止回路 ７ インピーダンス整合回路 ８ リジェクション回路 ９ 変調回路 １０ 第一のダイオード １１ 第二のダイオード １２ 追加電磁シールド手段 Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ 増幅信号 ｓａ、ｓｂ、ｓｃ 一次信号 Ｌ１、Ｌ２ インダクタンス Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３ 容量 Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃ 出力周波数 Ｚａ、Ｚｂ、Ｚｃ チャージ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クリステイアン・ブルバール フランス国、67160・ウイサンブール、ル ート・ドウ・ウエレ・40 (72)発明者 ロラン・マルテイナシユ フランス国、67500・マリアンタル、リ ユ・レクザンスカ・９

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 周波数が異なる少なくとも２個の個別信
    号を、異なる一次ソースから送られて所定の利得で増幅
    した信号として送る、無線周波数電気信号発生装置であ
    って、前記一次ソース（２）に加えて、一次ソース
    （２）から送られる信号を互いに組み合わる組み合わせ
    回路（３）と、単一チャンネルの広帯域パワー増幅器
    （４）と、並列構造を備えた多重チャンネル選別ルーテ
    ィング装置（５）とを含み、多重チャンネル選別ルーテ
    ィング装置（５）の各チャンネルが、出力で、ひとつの
    一次ソース（２）の特徴周波数（Ｆ）で増幅信号（Ｓ）
    を供給するとともに、様々な一次ソース（２）の様々な
    特徴周波数（Ｆ）の一つを通過調整する阻止回路（６）
    と、インピーダンス整合回路（７）と、当該チャンネル
    の阻止回路（６）の通過周波数以外の周波数を拒絶する
    リジェクション回路（８）とを含むことを特徴とする装
    置。
  2. 【請求項２】 選別ルーティング装置（５）が、少なく
    とも３個、好適には３〜５個のチャンネルを含み、各チ
    ャンネルが、出力で増幅信号（Ｓ）を送り、その周波数
    （Ｆ）が、特定の一次ソース（２）の周波数に対応する
    ことを特徴とする請求項１に記載の発生装置。
  3. 【請求項３】 各阻止回路（６）が、Ｌ−Ｃ直列回路か
    らなり、その可変容量（Ｃ１）が、前記阻止回路（６）
    を当該チャンネルの出力周波数（Ｆ）で共鳴するように
    調整されることを特徴とする請求項１または２に記載の
    発生装置。
  4. 【請求項４】 各整合回路が、π型のＣ−Ｌ−Ｃ回路か
    らなり、その可変容量（Ｃ１、Ｃ２）が、当該チャンネ
    ルをこのチャンネルにより供給されるチャージ（Ｚ）に
    整合させるように調整されることを特徴とする請求項１
    から３のいずれか一項に記載の発生装置。
  5. 【請求項５】 各リジェクション回路（８）が、並列接
    続される複数のＬ−Ｃ直列回路からなり、その各々が、
    選別ルーティング装置（５）の当該チャンネルの出力周
    波数以外で、装置（１）の様々な出力周波数（Ｆ）のう
    ちの一個に共鳴されるように調整されることを特徴とす
    る請求項１から４のいずれか一項に記載の発生装置。
  6. 【請求項６】 阻止回路（６）およびリジェクション回
    路（８）の各Ｌ−Ｃ直列回路が、同じ周波数調整を有す
    る四分の一波長の同軸線により代えられることを特徴と
    する請求項３から５に記載の発生装置。
  7. 【請求項７】 一次ソース（２）の各々が、搬送波発生
    装置からなり、周波数（Ｆ）の出力信号（ｓ）が、組み
    合わせ回路（３）への伝送前に、たとえばパルス信号に
    より、対応する変調回路（９）のレベルに変調されるこ
    とを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の
    発生装置。
  8. 【請求項８】 出力で供給される様々な信号（Ｓ）が、
    原子核磁気共鳴スペクトロメータの測定ヘッドからなる
    チャージ（Ｚ）に付与されることを特徴とする請求項１
    から７のいずれか一項に記載の発生装置。
  9. 【請求項９】 選別ルーティング装置（５）が、様々な
    チャンネルの出力に対して共通入力（Ｅ）のシールド手
    段（１０、１１）を含むことを特徴とする請求項１から
    ８のいずれか一項に記載の発生装置。
  10. 【請求項１０】 好適には、シールド手段が複数のダイ
    オードからなり、第一のダイオード（１０）が各チャン
    ネルの入力に直列接続され、第二のダイオード（１１）
    が各チャンネルの出力に直列接続されることを特徴とす
    る請求項９に記載の発生装置。
  11. 【請求項１１】 選別ルーティング装置（５）がさら
    に、たとえば分離または仕切り壁として、チャンネル間
    に追加電磁シールド手段（１２）を含むことが可能であ
    り、選別ルーティング装置（５）は、それ自体が、電磁
    シールドジャケットまたはケーシングに取り付けられる
    ことを特徴とする請求項９または１０に記載の発生装
    置。
  12. 【請求項１２】 測定ヘッドまたはセンサが、請求項１
    から１１のいずれか一項に記載の発生装置（１）によっ
    て供給されることを特徴とする原子核磁気共鳴分析装
    置、特にスペクトロメータ。
  13. 【請求項１３】 単一の発生装置（１）を用いた、異な
    る周波数の無線周波数電気信号生成方法であって、前記
    信号が変調され、または変調されず、複数の一次ソース
    （２）を用いて異なる周波数（Ｆ）の複数の信号（ｓ）
    を供給し、これらの様々な信号を場合によっては変調
    し、組み合わせ回路（３）を介して、場合によっては組
    み合わせまたは混合される前記信号（ｓ）を相互変調せ
    ずに互いに組み合わせ、帯域幅が広く、場合によっては
    利得が可変であるパワー増幅器（４）を用いて組み合わ
    せ信号を増幅し、一次ソース（２）の様々な特徴周波数
    （Ｆ）の一つを通過調整する阻止回路（６）と、インピ
    ーダンス整合回路（７）と、当該チャンネルの阻止回路
    （６）の通過周波数以外の周波数を拒絶するリジェクシ
    ョン回路（８）とを各チャンネルが含む並列構造の選別
    ルーティング装置（５）の共通入力（Ｅ）に、増幅され
    た組み合わせ信号を付与し、前記選別ルーティング装置
    （５）の様々な各チャンネルの各出力レベルで、一次ソ
    ース（２）の一つの特徴周波数（Ｆ）で増幅信号（Ｓ）
    を供給することからなることを特徴とする方法。
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