JPH04230126A - Pinダイオードを有する送信‐受信切換器 - Google Patents

Pinダイオードを有する送信‐受信切換器

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JPH04230126A
JPH04230126A JP3146710A JP14671091A JPH04230126A JP H04230126 A JPH04230126 A JP H04230126A JP 3146710 A JP3146710 A JP 3146710A JP 14671091 A JP14671091 A JP 14671091A JP H04230126 A JPH04230126 A JP H04230126A
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transmission
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    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/32Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
    • G01R33/36Electrical details, e.g. matching or coupling of the coil to the receiver
    • G01R33/3642Mutual coupling or decoupling of multiple coils, e.g. decoupling of a receive coil from a transmission coil, or intentional coupling of RF coils, e.g. for RF magnetic field amplification
    • G01R33/3657Decoupling of multiple RF coils wherein the multiple RF coils do not have the same function in MR, e.g. decoupling of a transmission coil from a receive coil
    • HELECTRICITY
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    • H04BTRANSMISSION
    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/38Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、送信器からアンテナへ
高周波電流を伝達するための送信チャネルを有する送信
−受信切換器であって、送信チャネルのなかにPINダ
イオードが配置されている送信−受信切換器に関する。
【0002】
【従来の技術】送信−受信切換器は、交互に送信器およ
び受信器を1つのアンテナと接続するために利用される
。従って、送信−受信切換器はアンテナ切換スイッチと
異なるものではなく、また電気的に機械的切換スイッチ
に相当する。アンテナ切換スイッチまたは送信−受信切
換器に対するPINダイオードの使用は図書“PINお
よびショットキダイオード”、Erich Renz著
、ハイデルベルグ出版、1976年、第121および1
22頁に提案されている。PINダイオードは高周波ス
イッチに良く適している。なぜならば、PINダイオー
ドはオン状態では低い挿入ダンピング値を有し、またオ
フ状態では高い絶縁ダンピング値を有するからである。 しかし、前記の文献では、送信チャネルのなかのPIN
ダイオードを制御するための制御電流は外部電圧源から
供給される。それにより送信−受信切換器が高価である
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、送信チャネルのなかのPINダイオードを制御する
ための別の電源装置を必要としない送信−受信切換器を
提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
れば、PINダイオードに対する制御電流を送信チャネ
ルのなかを流れる高周波電流から発生する整流器が設け
られていることにより解決される。
【0005】本発明は、PINダイオードが、その伝導
のためのキャリア寿命が長いために、小さい制御直流電
流しか必要としないという認識から出発する。
【0006】PINダイオードのなかに蓄積された電荷
が高周波電流の負の半波により排出されないように、下
式が成り立たなければならない:
【数1】 ここで、QPIN        PINダイオードの
なかに蓄積された電荷、        IDC   
      PINダイオードの制御直流電流、   
     τL          PINダイオード
のなかの電荷キャリアの寿命、        IHF
eff      高周波電流の実効値。
【0007】こうしてたとえばキャリア寿命τL=15
μsおよび周波数f=64MHzを有する高周波電流I
HFeff=17Aでは制御直流電流はとなる。
【0008】この小さい制御直流電流は、本発明によれ
ば、送信器から送信チャネルを介してアンテナへ伝達さ
れる高周波電流の小さい部分の整流により得られる。P
INダイオードは自動的に送信の場合に制御電流により
導通状態にされているので、制御電流のスイッチングの
ために追加的なスイッチは必要とされず、それによって
送信チャネルの構成が顕著に簡単化される。
【0009】本発明の有利な実施例は、送信チャネルの
なかに、制御電流が送信器へ流れ出ることを阻止するコ
ンデンサが配置されていることを特徴とする。それによ
り、高周波電流から発生されるPINダイオードに対す
る制御電流が完全にPINダイオードのなかを流れるこ
とが保証されている。
【0010】別の有利な実施例は、整流器が、PINダ
イオードに対して逆並列に配置された、PINダイオー
ドにくらべてキャリア寿命がはるかに短い整流ダイオー
ドを有する整流器部分を含んでいることを特徴とする。 PINダイオードに対する制御電流は容易に逆並列のス
イッチングダイオードから発生され得る。
【0011】別の有利な実施例では、整流ダイオードに
対して直列にインダクタンスが配置されており、その際
に整流ダイオードおよびインダクタンスの直列回路がP
INダイオードに対して並列に接続されている。このイ
ンダクタンスは整流ダイオードを過大な高周波電流から
保護する。PINダイオードの導線インダクタンスとこ
のインダクタンスとの比は制御直流電流の大きさを決定
する。
【0012】望ましくない振動のダンピングのために、
別の有利な実施例では、インダクタンスがダンピング抵
抗により橋絡されている。
【0013】受信の場合の送信器の擾乱ノイズを抑制す
るため、別の有利な実施例では、送信チャネルのなかに
、短い導体片を介して互いに接続されている多くのPI
Nダイオードがカスケード接続で配置されており、その
際該導体片のキャパシタンスは最高の作動周波数におい
てPINダイオードの阻止キャパシタンスよりもはるか
に大きく、またその際に各PINダイオードに対して逆
並列に整流器が接続されている。アンテナからの受信信
号はダイオードしきい値の下側に位置しているので、P
INダイオードは導通状態にない。送信器はこうして受
信器から脱結合されている。PINダイオードの間に配
置されている導体片がキャパシタンスとして作用するよ
うに、それらは半波長よりも短く構成されていなければ
ならない。
【0014】別の有利な実施例では、3つのPINダイ
オードがカスケード接続で配置されている。これは送信
器擾乱ノイズの実際上十分な抑制を生ずる。なぜならば
、送信器擾乱ノイズの全ダンピングはいまカスケード段
の3つの個別ダンピングの積であるからである。
【0015】送信−受信切換器は特に医学用核スピン共
鳴装置のなかに使用するために適している。なぜならば
、それはMHz範囲の周波数においてkW範囲の大きい
送信器電力をアンテナに伝達し得るからである。
【0016】
【実施例】以下、図面により本発明の実施例を説明する
。図1に示されている送信−受信切換器は医学用核スピ
ン共鳴装置において使用するために特に適している。 それは、広帯域で約10MHzないし90MHzの周波
数範囲、すなわち約80MHzの帯域幅を有する送信パ
ルスを15kWのパルス電力でアンテナに伝達すること
を許す。原理的には約150MHzまでのなお一層広い
帯域幅も可能である。送信器に対する端子は参照符号X
1を、アンテナに対する端子はX2を、また受信器に対
する端子はX3を付されている。送信端子X1とアンテ
ナ端子X2との間に送信−受信切換器の送信チャネル2
が、またアンテナ端子X2と受信端子X3との間に受信
チャネル4が配置されている。受信チャネル4は信号入
力端6を介して、端子X3に接続されている受信器が送
信の場合に端子X2に接続されているアンテナから脱結
合されるように制御される。それは図面中には、信号入
力端6を介して信号により制御可能であるスイッチ8に
より示されている。
【0017】送信チャネル2は、受信の場合に、受信信
号が送信器により不必要にダンピングされないように、
送信器をアンテナから脱結合する課題を有する。それは
ここでは、互いに短い導体片により接続されているカス
ケードまたは直列に配置された3つのしきい値回路10
により行われる。3つのしきい値回路10のカスケード
回路は一方ではコンデンサC1を介して送信器端子X1
と、また他方ではアンテナ端子X2および受信チャネル
4と接続されている。
【0018】しきい値回路10はそれぞれPINダイオ
ードV1と整流器14との並列回路から成っている。整
流器14はPINダイオードV1に対する制御電流を供
給し、それによってPINダイオードV1は高周波電流
の負の半波中にも導通状態にとどまる。PINダイオー
ドV1のなかのキャリア寿命が比較的長いために、たと
えば02Aの非常に小さい制御電流しか必要とされない
【0019】整流器14は、制御電流を直流電流として
供給する整流ダイオードV2を含んでいる。整流ダイオ
ードV2を通る高周波電流を制限するため、整流ダイオ
ードV2に対して直列にインダクタンスL1が接続され
ている。インダクタンスL1とPINダイオードV1の
導線インダクタンス(導線インダクタンスは半円16に
より示されている)との比はこうして制御直流電流の大
きさを決定する。インダクタンスL1における寄生的振
動をダンピングするためインダクタンスL1に対して並
列に抵抗R1が接続されている。
【0020】アンテナ端子X2と接続されているしきい
値回路値回路10はその他のしきい値回路値回路10に
対して逆並列に接続されている。それによりコンデンサ
C1もあまり強く充放電されない。
【0021】送信−受信切換器の機能を以下に説明する
。送信の際には高周波電流は主としてPINダイオード
V1を通ってしきい値回路10を流れる。PINダイオ
ードV1は、そのキャリア寿命が長いので、導通のため
に小さい制御直流電流しか必要としない。これは速い整
流ダイオードV2による高周波電流の小さい部分の整流
により得られる。制御電流と高周波電流との比はPIN
ダイオードV1への導線インダクタンスと整流器内のイ
ンダクタンスL1との比により決定される。ダンピング
抵抗R1はL1を有するインダクタンスのリアクタンス
よりも非常に大きく構成される。
【0022】しきい値回路10のなかのダイオードV1
およびV2の役割分担は有利である。PINダイオード
V1は確かに遅いが、大電流を流すのに向いている。さ
らに、それは非常に小さい導通抵抗を有し、それにより
挿入ダンピングがわずかである。それに対してダイオー
ドV2は、小さい電流しか流せないが、速いスイッチン
グダイオードである。
【0023】受信の際にはアンテナ端子X2における小
さい受信信号が、アンテナ端子X2と接続されているし
きい値回路10を不導通状態とし、従って送信チャネル
2のなかのすべてのしきい値回路10は阻止されている
。受信の場合に送信器の擾乱ノイズを実際上完全に抑制
するため、複数のしきい値回路10のカスケード接続が
設けられている。これは、ダイオードしきい値電圧の下
側では主としてたとえば3pFのPINダイオードV1
およびダイオードV2の小さいダイオード阻止キャパシ
タンスしか有効でないことにより達成される。しきい値
回路の間に配置されている導体片はその場合にほとんど
アイドル状態であり、また接地または基準電位に対する
キャパシタンスを形成する。こうしてたとえば導体上の
波長よりも非常に短い電気的長さを有する50Ω導体に
対して接地に対するキャパシタンスはたとえば30pF
である。送信器擾乱ノイズの全ダンピングはこうして個
々のカスケード段のダンピングの積に過ぎない。
【図面の簡単な説明】
【図1】3つのPINダイオードを有する送信−受信切
換器の送信チャネル。
【符号の説明】
C1    結合コンデンサ L1    インダクタンス R1    抵抗 V1    PINダイオード V2    整流ダイオード X1    送信器に対する端子 X2    アンテナに対する端子 X1    受信器に対する端子 2      送信チャネル 4      受信チャネル 6      信号入力端 8      スイッチ 10    しきい値回路 12    導体片 14    整流器 16    導線インダクタンス

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  送信器からアンテナへ高周波電流を伝
    達するための送信チャネル(2)を有する送信−受信切
    換器であって、送信チャネル(2)のなかにPINダイ
    オード(V1)が配置されている送信−受信切換器にお
    いて、PINダイオードに対する制御電流を送信チャネ
    ル(2)のなかを流れる高周波電流から発生する整流器
    (14)が設けられていることを特徴とする送信−受信
    切換器。
  2. 【請求項2】  送信チャネル(2)のなかに、制御電
    流が送信器へ流れ出ることを阻止するコンデンサ(C1
    )が配置されていることを特徴とする請求項1記載の送
    信−受信切換器。
  3. 【請求項3】  整流器(14)が、PINダイオード
    (V1)に対して逆並列に配置された、PINダイオー
    ド(V1)にくらべてキャリア寿命がはるかに短い整流
    ダイオード(V2)を有する整流器部分を含んでいるこ
    とを特徴とする請求項1または2記載の送信−受信切換
    器。
  4. 【請求項4】  整流ダイオード(V2)に対して直列
    にインダクタンス(L1)が配置されており、その際に
    整流ダイオード(V2)およびインダクタンス(L1)
    の直列回路がPINダイオード(V1)に対して並列に
    接続されていることを特徴とする請求項3記載の送信−
    受信切換器。
  5. 【請求項5】  インダクタンス(L1)がダンピング
    抵抗(R1)により橋絡されていることを特徴とする請
    求項3記載の送信−受信切換器。
  6. 【請求項6】  送信チャネル(2)のなかに、キャパ
    シタンスが最高の動作周波数においてPINダイオード
    (V1)の阻止キャパシタンスよりもはるかに大きい短
    い導体片(12)を介して互いに接続されている複数の
    PINダイオード(V1)がカスケード接続で配置され
    ており、またその際に各PINダイオード(V1)に対
    して逆並列に整流器(14)が接続されていることを特
    徴とする請求項1ないし5の1つに記載の送信−受信切
    換器。
  7. 【請求項7】  3つのPINダイオード(V1)が直
    列に接続されていることを特徴とする請求項6記載の送
    信−受信切換器。
  8. 【請求項8】  医学用核スピン共鳴装置において使用
    するために設けられていることを特徴とする請求項1な
    いし7の1つに記載の送信−受信切換器。
JP14671091A 1990-05-23 1991-05-21 Pinダイオードを有する送信‐受信切換器 Expired - Lifetime JP3347751B2 (ja)

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