磁共振数字接收系统技术方案

磁共振数字接收系统，涉及磁共振数字信号处理。设有磁共振接收线圈、前置放大器、模数转换器、抽取滤波器、混频器、频率合成器、CIC滤波器、FIR滤波器、补偿滤波器、FPGA、存储器、上位机；磁共振接收线圈依次与前置放大器、模数转换器、抽取滤波器相连，抽取滤波器的输出端分别与第一、第二混频器的输入端相连，频率合成器的输出端分别与第一、第二混频器的输入端相连，第一混频器的输出端依次与第一CIC滤波器、第一FIR滤波器和第一补偿滤波器的输入端相连，第二混频器的输出端依次与第二CIC滤波器、第二FIR滤波器和第二补偿滤波器的输入端相连，第一、第二补偿滤波器的输出端分别与FPGA相连。

Magnetic resonance digital receiving system

Magnetic resonance digital receiving system, relating to digital signal processing. A magnetic resonance receiving coil, pre amplifier, analog-to-digital converter, decimation filter, mixer, frequency synthesizer, CIC filter, FIR filter, compensation filter, FPGA, memory, PC; magnetic resonance receiving coil connected with pre amplifier, analog-to-digital converter, decimation filter connected to the output filter are respectively connected with the first and the second the mixer input, the output end of the frequency synthesizer are respectively connected to the first and second mixer input, output of the first mixer is connected with the first CIC filter, FIR filter and the first the first compensation filter input, the output of the second mixer is connected with the second CIC filter, second FIR filter and second compensation filter the input and output terminals of the first and second compensation filter is respectively connected with the FPGA.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及磁共振数字信号处理，尤其是涉及一种磁共振数字接收系统。
技术介绍
随着软件无线电技术的发展和成熟，软件无线电技术正在被应用于磁共振数字信号处理领域。磁共振数字接收机常采用基于软件无线电中频数字化原理的数字中频接收机结构，FID(自由感应衰减)射频信号由磁共振接收线圈接收，经由模数转换器重采样过后转换为数字信号，再进行数字正交解调，并经过抽取滤波处理，最终得到较低速率的FID数字信号。CIC(级联积分梳状)滤波器具有实现结构简单、适合高倍率抽取等特点，因而被广泛应用于磁共振接收机的抽取滤波领域。然而，为了更加有效地应用重采样技术以达到提高接收机信噪比的目的，尤其是在静磁场强度较高的应用场合中，此时CIC滤波器将工作在较高速率下(可高达数百兆Hz)，这对器件的运算速度和稳定性提出了更高的要求；同时由于于CIC滤波器的积分器是位于抽取之前的结构，如此高速率的工作速度将使得积分器的运算负担增加，接收机的功耗随之增加。另外，传统的接收系统通常将用于数字下变频的混频器放置在模数转换器之后，在磁共振数字接收中应用重采样技术将会使得混频器工作在较高的频率下，对混频器的硬件工作稳定性造成压力，对混频器的性能提出了较高的要求。中国专利CN103135079A公开一种磁共振信号的接收方法，将接收线圈阵列中的线圈单元划分为不同的线圈单元组；对每个线圈单元，建立载频与该线圈单元组中各线圈单元所接收信号之间的对应关系；根据所述对应关系，对该线圈单元组中所有线圈单元接收的信号进行低噪声放大、滤波及混频，得到承载在同一信道的各对应载频上的中频信号；对所述中频信号进行放大及滤波后，输出给模数转换单元进行数字化采样，得到数字域信号。
技术实现思路
为了改善CIC滤波器应用在磁共振数字信号处理时存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种磁共振数字接收系统。本专利技术设有磁共振接收线圈、前置放大器、模数转换器、多相分解改进的抽取滤波器、第一混频器、第二混频器、直接数字式频率合成器、第一CIC滤波器、第二CIC滤波器、第一FIR(有限长单位冲击响应)滤波器、第二FIR滤波器、第一补偿滤波器、第二补偿滤波器、FPGA(现场可编程门阵列)、存储器、上位机；所述磁共振接收线圈的输出端与前置放大器的输入端相连，前置放大器的输出端与模数转换器的输入端相连，模数转换器的输出端与多相分解改进的抽取滤波器的输入端相连，多相分解改进的抽取滤波器的输出端分别与第一混频器的输入端和第二混频器的输入端相连，直接数字式频率合成器的输出端分别与第一混频器的输入端和第二混频器的输入端相连，第一混频器的输出端与第一CIC滤波器的输入端相连，第一CIC滤波器的输出端与第一FIR滤波器的输入端相连，第一FIR滤波器的输出端与第一补偿滤波器的输入端相连，第二混频器的输出端与第二CIC滤波器的输入端相连，第二CIC滤波器的输出端与第二FIR滤波器的输入端相连，第二FIR滤波器的输出端与第二补偿滤波器的输入端相连，第一补偿滤波器的输出端和第二补偿滤波器的输出端分别与FPGA的输入端相连，FPGA分别与上位机和存储器双向连接。所述前置放大器的输出端与模数转换器输入端之间可设有带通滤波器。本专利技术采用了多相分解改进的抽取滤波器，将整体抽取滤波器的工作速度降低。又为了改善多相分解滤波器抽取倍率较低、滤波系数修改不灵活等缺点，同时充分发挥CIC滤波器实现结构简单、抽取倍率较高等优点，本专利技术采用了在多相分解改进的抽取滤波器与CIC滤波器相结合的结构。为了改善传统方法将用于数字下变频的混频器放置在模数转换器之后而存在的不足，本专利技术采用将混频器放置于多相分解改进的抽取滤波器之后，使得混频器远离模数转换器，从而缓解混频器压力，降低了混频器工作频率。本专利技术大大降低了磁共振数字接收系统的一些关键模块的工作频率，提高了实时处理能力，更有效地满足于高静磁场环境和高倍率重采样技术。附图说明图1为本专利技术实施例的组成框图。图2为多相分解改进的抽取滤波器的原理框图。具体实施方式参见图1，本专利技术设有磁共振接收线圈1、前置放大器2、模数转换器4、多相分解改进的抽取滤波器5、第一混频器6、第二混频器7、直接数字式频率合成器8、第一CIC滤波器9、第二CIC滤波器10、第一FIR(有限长单位冲击响应)滤波器11、第二FIR滤波器12、第一补偿滤波器13、第二补偿滤波器14、FPGA(现场可编程门阵列)15、存储器16、上位机17；所述磁共振接收线圈1接收磁共振射频信号输入，磁共振接收线圈1的输出端与前置放大器2的输入端相连，前置放大器2的输出端与模数转换器4的输入端相连，模数转换器4的输出端与多相分解改进的抽取滤波器5的输入端相连，多相分解改进的抽取滤波器5的输出端分别与第一混频器6的输入端和第二混频器7的输入端相连，直接数字式频率合成器8的输出端分别与第一混频器6的输入端和第二混频器7的输入端相连，第一混频器6的输出端与第一CIC滤波器9的输入端相连，第一CIC滤波器9的输出端与第一FIR滤波器11的输入端相连，第一FIR滤波器11的输出端与第一补偿滤波器13的输入端相连，第二混频器7的输出端与第二CIC滤波器10的输入端相连，第二CIC滤波器10的输出端与第二FIR滤波器12的输入端相连，第二FIR滤波器12的输出端与第二补偿滤波器14的输入端相连，第一补偿滤波器13的输出端和第二补偿滤波器14的输出端分别与FPGA 15的输入端相连，FPGA 15分别与上位机16和存储器17双向连接。所述前置放大器2的输出端与模数转换器4输入端之间可设有带通滤波器3。在图1中，标记ssin(n)为第一混频器6的数字本振信号，标记scos(n)为第二混频器7的数字本振信号；I(n)为同相的FID数字基带信号，Q(n)为正交的FID数字基带信号。本专利技术提出了一种磁共振数字接收系统。利用N阶CIC滤波器设计多相分解改进的抽取滤波器。传统的N阶CIC滤波器传递函数为：H(z)＝[(1-z-R)/(1-z-1)]N，其中R为抽取因子。假设R＝2KM，其中K和M为正整数，则传递函数H(z)可分解为非递归部分 H 1 ( z ) = [ ( 1 - z - 2 K ) / ( 1 - z - 1 ) ] N = 本文档来自技高网...

【技术保护点】
磁共振数字接收系统，其特征在于设有磁共振接收线圈、前置放大器、模数转换器、多相分解改进的抽取滤波器、第一混频器、第二混频器、直接数字式频率合成器、第一CIC滤波器、第二CIC滤波器、第一FIR滤波器、第二FIR滤波器、第一补偿滤波器、第二补偿滤波器、FPGA、存储器、上位机；所述磁共振接收线圈的输出端与前置放大器的输入端相连，前置放大器的输出端与模数转换器的输入端相连，模数转换器的输出端与多相分解改进的抽取滤波器的输入端相连，多相分解改进的抽取滤波器的输出端分别与第一混频器的输入端和第二混频器的输入端相连，直接数字式频率合成器的输出端分别与第一混频器的输入端和第二混频器的输入端相连，第一混频器的输出端与第一CIC滤波器的输入端相连，第一CIC滤波器的输出端与第一FIR滤波器的输入端相连，第一FIR滤波器的输出端与第一补偿滤波器的输入端相连，第二混频器的输出端与第二CIC滤波器的输入端相连，第二CIC滤波器的输出端与第二FIR滤波器的输入端相连，第二FIR滤波器的输出端与第二补偿滤波器的输入端相连，第一补偿滤波器的输出端和第二补偿滤波器的输出端分别与FPGA的输入端相连，FPGA分别与上位机和存储器双向连接。...

【技术特征摘要】
1.磁共振数字接收系统，其特征在于设有磁共振接收线圈、前置放大器、模数转换器、多相分解改进的抽取滤波器、第一混频器、第二混频器、直接数字式频率合成器、第一CIC滤波器、第二CIC滤波器、第一FIR滤波器、第二FIR滤波器、第一补偿滤波器、第二补偿滤波器、FPGA、存储器、上位机；所述磁共振接收线圈的输出端与前置放大器的输入端相连，前置放大器的输出端与模数转换器的输入端相连，模数转换器的输出端与多相分解改进的抽取滤波器的输入端相连，多相分解改进的抽取滤波器的输出端分别与第一混频器的输入端和第二混频器的输入端相连，直接数字式频率合成器的输出端分别与第一混频器的输入端...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑振耀，郑泽寰，孙惠军，陈忠，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35