JPS63269605A - ワンタ−ンル−プ共振回路 - Google Patents
ワンタ−ンル−プ共振回路Info
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- JPS63269605A JPS63269605A JP10379587A JP10379587A JPS63269605A JP S63269605 A JPS63269605 A JP S63269605A JP 10379587 A JP10379587 A JP 10379587A JP 10379587 A JP10379587 A JP 10379587A JP S63269605 A JPS63269605 A JP S63269605A
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- Japan
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- turn loop
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- 239000003990 capacitor Substances 0.000 abstract description 16
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/0485—Dielectric resonator antennas
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
- G01R33/32—Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
- G01R33/34—Constructional details, e.g. resonators, specially adapted to MR
- G01R33/343—Constructional details, e.g. resonators, specially adapted to MR of slotted-tube or loop-gap type
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
- Details Of Aerials (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明はＨＦ又はＶＨＦ領域においてワンターンループ
アンテナとして用いることのできる小型の共振回路に関
する。
アンテナとして用いることのできる小型の共振回路に関
する。
（従来の技術）
核磁気共鳴撮像装置の高周波磁界用に用いるボディコイ
ルとかヘッドコイルには色々な種類があるが、第６図に
示すバードケージ形Ｒ「コイルが用いられている。図は
、バードケージ形ＲＦコイルの中、バイパス形と称せら
れるものを示す図である。図において、１は被検体を収
容して高周波磁界を印加し又は検出するＲＦコイルで、
ループ素子２と３の円形の面は平行に配置されてセグメ
ント４により接続されており、ループ素子２と３には複
数のコンデンサ５が挿入されている。
ルとかヘッドコイルには色々な種類があるが、第６図に
示すバードケージ形Ｒ「コイルが用いられている。図は
、バードケージ形ＲＦコイルの中、バイパス形と称せら
れるものを示す図である。図において、１は被検体を収
容して高周波磁界を印加し又は検出するＲＦコイルで、
ループ素子２と３の円形の面は平行に配置されてセグメ
ント４により接続されており、ループ素子２と３には複
数のコンデンサ５が挿入されている。
このような周囲に電界を発生しないという特徴を有する
ワンターンコイルは、その同調を取るために第７図に示
すように既知のアンテナ又は共振器から変形され、送出
されたものである。図において、（イ）図はＶＨＦの送
受信に用いられる半波長ダイポールアンテナである。こ
れを（ロ）図のように先端部から逐次湾曲させると両端
部が近付いて先端部同志の静電容量が増え、共振周波数
が低くなる。同じ良さで共振周波数が低くなるのである
から、共振周波数を同じにすれば、アンテナ全体の寸法
は小さくなり、小型化される。〈ハ）図は分布容量の代
りに集中定数のコンデンサＣ１を挿入して一層小さくし
たものである。（ニ）図は（ハ）図の楕円形を円形にし
たものである。
ワンターンコイルは、その同調を取るために第７図に示
すように既知のアンテナ又は共振器から変形され、送出
されたものである。図において、（イ）図はＶＨＦの送
受信に用いられる半波長ダイポールアンテナである。こ
れを（ロ）図のように先端部から逐次湾曲させると両端
部が近付いて先端部同志の静電容量が増え、共振周波数
が低くなる。同じ良さで共振周波数が低くなるのである
から、共振周波数を同じにすれば、アンテナ全体の寸法
は小さくなり、小型化される。〈ハ）図は分布容量の代
りに集中定数のコンデンサＣ１を挿入して一層小さくし
たものである。（ニ）図は（ハ）図の楕円形を円形にし
たものである。
（ホ）図はコンデンサを２個所に分割して挿入したもの
で、その容はを０２＝２ＣＩに選べばそれらは直列に接
続されているため直列容量はＣ１となり、（ニ）図と（
ホ）図とは共振を得る目的には電気的に等価どなる。（
へ）図は第６図に示したバードケージ形ＲＦコイルに用
いるために、例えばコンデンサ８個を分割９分布せしめ
た例で０３＝８０ｔに選んで（ニ）図と等価なループを
得ている。このようにＣを分割９分布化して行くほど各
Ｃにかかる、又、ＣとＣの間の導体の成すインダクタン
スに生ずるＲＦ雷電圧減少し、全体として磁界は発生す
るが外部に電界を発する程度は少なくなる。それ故に問
題のバードケージ形ＲＦコイルの中に収容する被検物体
にかかる電界が減り、電界由来の損失が全体として減る
ためＱは上る。
で、その容はを０２＝２ＣＩに選べばそれらは直列に接
続されているため直列容量はＣ１となり、（ニ）図と（
ホ）図とは共振を得る目的には電気的に等価どなる。（
へ）図は第６図に示したバードケージ形ＲＦコイルに用
いるために、例えばコンデンサ８個を分割９分布せしめ
た例で０３＝８０ｔに選んで（ニ）図と等価なループを
得ている。このようにＣを分割９分布化して行くほど各
Ｃにかかる、又、ＣとＣの間の導体の成すインダクタン
スに生ずるＲＦ雷電圧減少し、全体として磁界は発生す
るが外部に電界を発する程度は少なくなる。それ故に問
題のバードケージ形ＲＦコイルの中に収容する被検物体
にかかる電界が減り、電界由来の損失が全体として減る
ためＱは上る。
（発明が解決しようとする問題点）
ところで、核磁気共鳴断層搬像装置のバードケージ形Ｒ
Ｆコイルに用いるループ素子に第７図の（へ）図又は第
６図に示すコイルのように、８個のコンデンサを挿入せ
んとすると、例えばこの場合Ｃ１の８倍もの大容量のコ
ンデンサ（数百ＰＦ）が必要となり、しかもそのコンデ
ンサのＱが問題になってくる。又、この用途に用いるコ
ンデンサは小型で大容量のものが必要で、且つ高精度の
ものが要求されるので入手困難であり、入手できるとし
ても高価である。
Ｆコイルに用いるループ素子に第７図の（へ）図又は第
６図に示すコイルのように、８個のコンデンサを挿入せ
んとすると、例えばこの場合Ｃ１の８倍もの大容量のコ
ンデンサ（数百ＰＦ）が必要となり、しかもそのコンデ
ンサのＱが問題になってくる。又、この用途に用いるコ
ンデンサは小型で大容量のものが必要で、且つ高精度の
ものが要求されるので入手困難であり、入手できるとし
ても高価である。
本発明は上記の点に鑑みでなされたもので、その目的は
、集中定数のコンデンサを使用しないで、しかも共振周
波数の波長よりも極めて小型のループアンテナに使用で
きるワンターンループ共振回路を実現することにある。
、集中定数のコンデンサを使用しないで、しかも共振周
波数の波長よりも極めて小型のループアンテナに使用で
きるワンターンループ共振回路を実現することにある。
（問題点を解決するための手段）
前記の問題点を解決する本発明は、比誘電率の大きな誘
電体材料を用いてループを形成し、その周回静電容量と
、そのループの持つインダクタンスとを共振せしめた状
態で使用することを特徴とするものである。
電体材料を用いてループを形成し、その周回静電容量と
、そのループの持つインダクタンスとを共振せしめた状
態で使用することを特徴とするものである。
（作用）
比誘電率の大きな材料を用いて簡単なワンターンループ
の共振回路を成形したので波長に比べて非常に小さなア
ンテナとして、又、外部に電界を及ぼさないワンターン
ループ共振回路として用いられる。
の共振回路を成形したので波長に比べて非常に小さなア
ンテナとして、又、外部に電界を及ぼさないワンターン
ループ共振回路として用いられる。
（実施例）
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明の一実施例の外観図である。図において
、１０は誘電体で作られたリングであって、容量Ｃとイ
ンダクタンスＬとが万遍なく円周上に分布し、共振点が
１−ＩＦ又はＶＨＦ領域に属するワンターンループ共振
回路である。
、１０は誘電体で作られたリングであって、容量Ｃとイ
ンダクタンスＬとが万遍なく円周上に分布し、共振点が
１−ＩＦ又はＶＨＦ領域に属するワンターンループ共振
回路である。
次に本実施例において、前記のバードケージ形１テ１＝
コイルに等価なループアンテナを作る場合の挿入コンデ
ンサに等しい分布容量を得るための材料の比誘電率を計
算により求める。第６図に示すようなバードケージ形Ｒ
ＦＩイルにおいて、ループ素子２に静電容量が８００ｐ
Ｆのコンデンサ５を８個円周上に４５°ずつの間隔で
分布させた場合の片側のループ素子２について考える。
コイルに等価なループアンテナを作る場合の挿入コンデ
ンサに等しい分布容量を得るための材料の比誘電率を計
算により求める。第６図に示すようなバードケージ形Ｒ
ＦＩイルにおいて、ループ素子２に静電容量が８００ｐ
Ｆのコンデンサ５を８個円周上に４５°ずつの間隔で
分布させた場合の片側のループ素子２について考える。
８個の直列接続コンデンサ５の合成値は５ｏｏｐＦ÷８
＝１００ｐＦで、第１図のワンターンループ共振回路１
０の分布静電容量の合成値が１００ｐＦのものを作れば
良い。
＝１００ｐＦで、第１図のワンターンループ共振回路１
０の分布静電容量の合成値が１００ｐＦのものを作れば
良い。
ループ素子２の直径は通常４０〜５Ｑｃｍ程度であり、
ループ素子２を切断して引伸した時の分布静電容置を計
算づ′る。第２図は切断して引伸した素子による比誘電
率計算のための説明図である。
ループ素子２を切断して引伸した時の分布静電容置を計
算づ′る。第２図は切断して引伸した素子による比誘電
率計算のための説明図である。
図において、長さを４．直径をｄ、切断した素子の断面
積をＳとすれば静電容量Ｃは次式で表わされる。
積をＳとすれば静電容量Ｃは次式で表わされる。
Ｃ−ε０ ・εγ ・ ＜８／ｌ ）
・・・ （１）ここで ε０；真空中の誘電率（８，８５４ｐ Ｆ／ｍ ）εｒ
；比誘電率 今、直径１インチのセラミック棒で直径５’Ｑｃｍのル
ープアンテナを作るとすると、 Ｓ−πＸ （２，５４／２） ２＝５．０６ｃｍ２！−
πＤ＝１５７ｃｍ（Ｄ＝５０ｃｍ）、’、Ｓ／Ｖ＝０．
０３２２ｃｍ＝３．２２ｘ１０″４ｎ＋故に Ｃ＝１０
０ｐＦとして （１）式からＣ−εγＸ８．８５４Ｘ３
．２２Ｘ１０−’−ＳｒＸ２．８５１ｘ１０−３＝１０
０．°、εｒ ＝１００／２． ８５１Ｘ１０−３＝
３５０７５ 即ち、１インチ径の材料により直径５Ｑｃｍの円形で分
布静電容量が１００ｐＦのワンターンコイルを作るには
比誘電率が３５０００程度の誘電体を用いればよい。
・・・ （１）ここで ε０；真空中の誘電率（８，８５４ｐ Ｆ／ｍ ）εｒ
；比誘電率 今、直径１インチのセラミック棒で直径５’Ｑｃｍのル
ープアンテナを作るとすると、 Ｓ−πＸ （２，５４／２） ２＝５．０６ｃｍ２！−
πＤ＝１５７ｃｍ（Ｄ＝５０ｃｍ）、’、Ｓ／Ｖ＝０．
０３２２ｃｍ＝３．２２ｘ１０″４ｎ＋故に Ｃ＝１０
０ｐＦとして （１）式からＣ−εγＸ８．８５４Ｘ３
．２２Ｘ１０−’−ＳｒＸ２．８５１ｘ１０−３＝１０
０．°、εｒ ＝１００／２． ８５１Ｘ１０−３＝
３５０７５ 即ち、１インチ径の材料により直径５Ｑｃｍの円形で分
布静電容量が１００ｐＦのワンターンコイルを作るには
比誘電率が３５０００程度の誘電体を用いればよい。
比誘電率が１００００以−ヒ、又は３５０００若しくは
４００００程度にも及ぶ誘電体の実現性について考えて
見ると、Ｑが数十程度のもので温度係数の悪いのを我慢
すれば、Ｓｒ Ｔｉ ０３系誘電体セラミックス又は半
導体セラミックスの境界層を利用したものとして存在す
るので実現できる。
４００００程度にも及ぶ誘電体の実現性について考えて
見ると、Ｑが数十程度のもので温度係数の悪いのを我慢
すれば、Ｓｒ Ｔｉ ０３系誘電体セラミックス又は半
導体セラミックスの境界層を利用したものとして存在す
るので実現できる。
次に、ワンターンループの共振回路に対する高周波電力
の授受の方法の数例を第３図に示す。図において、第１
図と同じ部分には同じ符号を付しである。〈イ）図〜（
ホ）図はそれぞれ異なった給電の方法を示した図である
。（イ）図において、２１は絶縁物のテープを巻いた上
に導体の帯を巻いて結合させた電極である。この電極２
１にケーブルを取り付けである。（ロ）図において、２
２はワンターンループの共振回路１０に穴を明け、絶縁
物を介して導体を突き刺した電極である。この電極２２
にケーブルを取り付けである。（ハ）図において、２３
は別に設けたカップリング用コイルで、これによってワ
ンターンループ共振回路１０と磁気結合させて高周波電
力の授受を行う。
の授受の方法の数例を第３図に示す。図において、第１
図と同じ部分には同じ符号を付しである。〈イ）図〜（
ホ）図はそれぞれ異なった給電の方法を示した図である
。（イ）図において、２１は絶縁物のテープを巻いた上
に導体の帯を巻いて結合させた電極である。この電極２
１にケーブルを取り付けである。（ロ）図において、２
２はワンターンループの共振回路１０に穴を明け、絶縁
物を介して導体を突き刺した電極である。この電極２２
にケーブルを取り付けである。（ハ）図において、２３
は別に設けたカップリング用コイルで、これによってワ
ンターンループ共振回路１０と磁気結合させて高周波電
力の授受を行う。
このカップリングコイルはこの図に示す他ワンターンル
ープ共振回路１０のリングの内側若しくは軸上の側方に
おいてもよい。（ニ）図と（ホ）図はワンターンループ
共振回路１０を切断した場合で、〈二）図は切断した空
間部にトロイダルコアでできた変成比が１：ｎのカレン
トトランス２４を挿入して結合している。２５は切断部
分を接続した導線である。（ホ）図の２６は切断部分に
接続して引き出した導線で、外付けするマツチングトラ
ンス２７に接続して、ループアンテナ１０に結合させて
いる。その他結合の方法は種々考えることができる。
ープ共振回路１０のリングの内側若しくは軸上の側方に
おいてもよい。（ニ）図と（ホ）図はワンターンループ
共振回路１０を切断した場合で、〈二）図は切断した空
間部にトロイダルコアでできた変成比が１：ｎのカレン
トトランス２４を挿入して結合している。２５は切断部
分を接続した導線である。（ホ）図の２６は切断部分に
接続して引き出した導線で、外付けするマツチングトラ
ンス２７に接続して、ループアンテナ１０に結合させて
いる。その他結合の方法は種々考えることができる。
このワンターンループ共振回路は、既述のように比誘電
率が数万のものはＱが低り、湿度係数も悪いが、短波放
送受信用のループアンテナに用いれば、Ｑが適度に低い
ので適度に共振性を有し、且つ広帯域なアンテナとなっ
て好都合で十分実用できる。又、Ｖ ｌ−Ｉ Ｆ領域で
Ｑが１０若しくはそれ以下になっても、例えばＦＭバン
ド全体をカバーするような用途には却で好ましい結果が
得られる。
率が数万のものはＱが低り、湿度係数も悪いが、短波放
送受信用のループアンテナに用いれば、Ｑが適度に低い
ので適度に共振性を有し、且つ広帯域なアンテナとなっ
て好都合で十分実用できる。又、Ｖ ｌ−Ｉ Ｆ領域で
Ｑが１０若しくはそれ以下になっても、例えばＦＭバン
ド全体をカバーするような用途には却で好ましい結果が
得られる。
このワンターンループ共振回路の共振周波数を微調整す
るには次のような手法が考えられる。
るには次のような手法が考えられる。
（１）使用材料のＳｒの温度係数が大きいのを利用して
共振回路自体の温度を変える。
共振回路自体の温度を変える。
（２）第４図に示すようにリングの一部を削り取る。図
において、３０は削り取り部分である。
において、３０は削り取り部分である。
共振特性を監視しながら削って行く。この場合、周回容
量は削れば削るほど減るが、リングの自己インダクタン
スはほとんど減らないので削るほど共振周波数は上昇す
る。
量は削れば削るほど減るが、リングの自己インダクタン
スはほとんど減らないので削るほど共振周波数は上昇す
る。
（３）第５図に示すように所々に導体のショートパー３
１を電気的に密なように貼布する。共振特性を監視しな
がらショートパー３１０艮さや数を変化させる。この場
合、ショートパーは各局所の電流を分流さけ、周回静電
容量を直列に見た場合、該局所で一部がショートされる
ように効果するので全体の周回静電容量は増加し、一方
、リングの自己インダクタンスはほとんど変わらないの
で、共振周波数はシ」−ドパ−の数が増え、又、その良
さが長くなるほど低下する。
１を電気的に密なように貼布する。共振特性を監視しな
がらショートパー３１０艮さや数を変化させる。この場
合、ショートパーは各局所の電流を分流さけ、周回静電
容量を直列に見た場合、該局所で一部がショートされる
ように効果するので全体の周回静電容量は増加し、一方
、リングの自己インダクタンスはほとんど変わらないの
で、共振周波数はシ」−ドパ−の数が増え、又、その良
さが長くなるほど低下する。
（４）第８図に示すように、リングに導体２８を近イ」
ケ、若しくは導体片をその内側又は軸上の近傍に配置す
ると、リングの自己インダクタンスが減るので共振周波
数は上昇覆る。
ケ、若しくは導体片をその内側又は軸上の近傍に配置す
ると、リングの自己インダクタンスが減るので共振周波
数は上昇覆る。
以上説明したように本発明及びその実施例によれば、寸
法から見て共振周波数が低く、構造が簡１１で小型のル
ープアンテナとして用いることのできるワンターン自己
共振磁気結合手段としての共振回路が得られる。誘電体
セラミックスが開発されてＱの高い、比誘電率の大きい
材料が入手できるようになれば、核磁気共鳴層像装置α
のＲ［コイルに止まらず種々の用途に使用又さ′る。
法から見て共振周波数が低く、構造が簡１１で小型のル
ープアンテナとして用いることのできるワンターン自己
共振磁気結合手段としての共振回路が得られる。誘電体
セラミックスが開発されてＱの高い、比誘電率の大きい
材料が入手できるようになれば、核磁気共鳴層像装置α
のＲ［コイルに止まらず種々の用途に使用又さ′る。
（発明の効果）
以上詳細に説明したように本発明によれば、極めて簡単
な構造で、コンデンサを使用する必要の無い、共振周波
数の波長に比して極めて小型のループアンテナとして使
用可能なワンターンループの共振回路を得ることができ
て、実用上の効果は大きい。
な構造で、コンデンサを使用する必要の無い、共振周波
数の波長に比して極めて小型のループアンテナとして使
用可能なワンターンループの共振回路を得ることができ
て、実用上の効果は大きい。
第１図は本発明の一実施例の外観図、第２図は比誘電率
計算のための説明図、第３図は実施例の共振回路に対す
る高周波電力授受の方法の図、第４図は共振周波数微調
整の方法の図、第５図は共振周波数微調整の他の方法の
図、第６図は核磁気共鳴撤像装置のＲＦコイルの図、第
７図は前記ＲＦコイルを得るまでの経過説明図、第８図
は共振周波数微調整の他の方法の図である。 １・・・核磁気共鳴撮像ｖｉ品のＲＦコイル２．３・・
・ループ素子 ４・・・セグメント５・・・コンデ
ンサ １０・・・ワンターンループ共振回路 第１図 第２図
計算のための説明図、第３図は実施例の共振回路に対す
る高周波電力授受の方法の図、第４図は共振周波数微調
整の方法の図、第５図は共振周波数微調整の他の方法の
図、第６図は核磁気共鳴撤像装置のＲＦコイルの図、第
７図は前記ＲＦコイルを得るまでの経過説明図、第８図
は共振周波数微調整の他の方法の図である。 １・・・核磁気共鳴撮像ｖｉ品のＲＦコイル２．３・・
・ループ素子 ４・・・セグメント５・・・コンデ
ンサ １０・・・ワンターンループ共振回路 第１図 第２図
Claims (1)
- 比誘電率の大きな誘電体材料を用いて環状構造（ループ
）を形成し、その環の内部の周回静電容量と、その環の
成す自己インダクタンスとの共振点の近傍において利用
されることを特徴とするワンターンループ共振回路。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10379587A JPS63269605A (ja) | 1987-04-27 | 1987-04-27 | ワンタ−ンル−プ共振回路 |
| PCT/JP1988/000411 WO1988008622A1 (en) | 1987-04-27 | 1988-04-27 | Single-turn loop resonator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10379587A JPS63269605A (ja) | 1987-04-27 | 1987-04-27 | ワンタ−ンル−プ共振回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63269605A true JPS63269605A (ja) | 1988-11-07 |
| JPH046123B2 JPH046123B2 (ja) | 1992-02-04 |
Family
ID=14363332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10379587A Granted JPS63269605A (ja) | 1987-04-27 | 1987-04-27 | ワンタ−ンル−プ共振回路 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63269605A (ja) |
| WO (1) | WO1988008622A1 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1988
- 1988-04-27 WO PCT/JP1988/000411 patent/WO1988008622A1/ja unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| WO1988008622A1 (en) | 1988-11-03 |
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