具有有源反馈补偿的单级放大器制造技术

本发明专利技术涉及一种具有有源反馈补偿的单级放大器。本发明专利技术涉及一种用于磁共振断层成像装置的具有一个信号放大级的单级高频放大器，其特别是作为局部线圈中的低噪声前置放大器。高频放大器具有信号输入端、信号放大器、信号放大器的信号输出端和移相器。移相器与信号放大器的信号输出端和信号输入端信号连接，并且被设计为用于，以预先确定的相移，将信号放大器的输出信号的预先确定的部分，耦合到信号放大器的信号输入端中。

【技术实现步骤摘要】
具有有源反馈补偿的单级放大器
本专利技术涉及一种用于磁共振断层成像装置的天线线圈的前置放大器。
技术介绍
磁共振断层成像装置是如下成像装置，为了对检查对象进行成像，这些成像装置利用强的外部磁场将检查对象的核自旋对齐，并且通过交变磁场激励核自旋围绕该对齐进动。自旋从该激励状态到具有较小的能量的状态的进动或返回，作为响应又产生交变磁场，经由天线接收该交变磁场。借助梯度磁场对这些信号进行位置编码，位置编码随后使得接收到的信号能够与体积元相关联。然后，对接收到的信号进行分析，并且提供检查对象的三维成像显示。在此，要接收的磁共振信号极其微弱并且接近噪声极限。因此，优选直接在通常实施为天线线圈的天线上，通过低噪声前置放大器、也称为LNA(lownoiseamplifier，低噪声放大器)进行前置放大。在此，由于信号随着时间指数下降，因此除了小的噪声系数之外，还需要大的动态范围和高的线性性。这可以通过在需要相对大的静态电流的特征曲线的线性范围内运行来实现(也称为A类放大器)。同时，单个放大器级的放大例如由于寄生电容而受反馈趋势限制。因此，在现有技术中，通常使用由两个有源半导体元件构成的所谓的级联电路(Kaskode-Schaltung)，以将输出与输入解耦，但是这又导致功率消耗加倍以及相应的热产生，这种热产生特别是在直接在患者上的局部线圈的天线矩阵中导致不期望的发热。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题是，提供一种更好的天线前置放大器。上述技术问题通过根据本专利技术的高频放大器和根据本专利技术的局部线圈来解决。根据本专利技术的单级高频放大器具有信号输入端、信号放大器和信号放大器的信号输出端。在此，将如下有源元件视为信号放大器，该有源元件对施加在信号输入端处的信号的幅值进行放大，并且在信号放大器的信号输出端处将信号输出。在此，信号放大器可以是电压和/或电流放大器。在此，特别是将信号放大超过6dB、12dB、18dB、24dB、40dB或更多视为放大。此外，高频放大器具有移相器。移相器与信号放大器的信号输出端和信号输入端信号连接，并且被设计为用于，将具有预先确定的相移的信号放大器的输出信号的预先确定的部分，耦合到信号放大器的信号输入端中。在此，输出信号的该部分优选小于输出信号，换言之，在将输出信号耦合到信号输入端中之前，使输出信号衰减超过6dB、12dB、18dB或40dB。根据本专利技术的单级高频放大器尽管在一个级中进行大的放大，但是通过移相器仍然使得能够以有利的方式实现稳定的运行，因此通过省去第二放大器级，实现具有小的功率损耗的节能的运行。根据本专利技术的局部线圈具有根据本专利技术的单级高频放大器和天线线圈。此外，局部线圈具有信号输出端、混频器或者模拟/数字转换器。在此，仅一个信号放大器布置在天线线圈与信号输出端、混频器或者模拟/数字转换器之间的信号路径中。换言之，在通过模拟/数字转换器将天线线圈的信号数字化，或者经由信号输出端(必要时在通过混频器进行频率转换之后)经由信号线路或者以无线方式将天线线圈的信号转发到磁共振断层成像装置之前，仅通过一个信号放大器对天线线圈的信号进行前置放大。话虽如此，在信号路径中存在无源或者有源元件用于进行滤波或者适配。在此，特别是将信号放大超过6dB、12dB、18dB、24dB、40dB或更多视为前置放大。单级高频放大器和设置有单级高频放大器的局部线圈使得能够以有利的方式直接在信号源处对天线信号进行稳定并且大的前置放大，在此不会由于多个有源信号放大级而增大功率损耗，从而在患者上产生不期望的废热。下面给出其它有利的实施方式。在根据本专利技术的高频放大器的一个可以想到的实施方式中，移相器具有放大器元件。在此，特别是将双极型晶体管视为放大器元件，但是也可以想到被设计为用于对信号进行放大并且特别是将信号输入端与来自信号输出端的反馈解耦的其它有源元件，例如也可以想到场效应晶体管。在此，移相器被设计为用于，将根据反相信号的信号耦合到信号放大器的信号输入端中。在一个优选实施方式中，移相器具有使用放大器元件的电路，该电路使输入信号反相，并且由此借助无源元件，将输入信号耦合到信号放大器的信号输入端中。在此，放大器元件不一定作为狭义上的放大器起作用，在狭义上的放大器中，在移相器的信号输入端与信号输出端之间，信号的绝对值增大。相反，重要的是，从移相器的信号输出端到移相器的信号输入端的反馈明显减小或者得到抑制，例如减小6dB、12dB、18dB或40dB。移相器中的具有放大器元件的反相器以有利的方式防止输出端到输入端的不期望的反馈，并且在增益小的情况下，仍然能够以小的功率消耗提供反相器。在根据本专利技术的高频放大器的一个可能的实施方式中，在放大器元件与输入端之间，布置有具有复电阻的一个或多个无源元件。这例如可以是电阻、电容或电感或者其组合，其被设计为用于提供耦合到信号放大器的信号输入端中的信号的附加的预先确定的相移。以有利的方式，复电阻允许超过反相器的180度的相移的灵活的变化。在一个可以想到的实施方式中，高频放大器的信号放大器具有场效应晶体管。与双极型晶体管相比，场效应晶体管以有利并且简单的方式，使得能够以更低的功率需求和更小的噪声实现高频信号放大。在根据本专利技术的高频放大器的一个可能的实施方式中，放大器元件是共发射极电路(Emitterschaltung)中的双极型晶体管。发射极电路中的双极型晶体管以价格低廉并且节能的方式提供反相器，利用其，可以将输出信号的相位移动180度。附图说明结合对下面结合附图详细说明的实施例的描述，上面描述的本专利技术的特性、特征和优点以及其实现方式，将变得更清楚并且更容易理解。图1示出了具有根据本专利技术的局部线圈的磁共振断层成像装置的示意性概览图；图2示出了根据本专利技术的单级高频放大器的示例性电路的示意图；图3示出了根据本专利技术的单级高频放大器的示例性电路的示意图；图4示出了根据本专利技术的单级高频放大器的示例性电路的示意图。具体实施方式图1示出了具有根据本专利技术的局部线圈50的磁共振断层成像装置1的一个实施方式的示意图。磁体单元10具有场磁体11，场磁体11在记录区域中产生静磁场B0，用于对齐样品或患者100的核自旋。记录区域的特征在于极其均匀的静磁场B0，其中，均匀性特别是涉及磁场强度或者量值。记录区域几乎是球形的，并且布置在患者通道16中，患者通道16沿着纵向方向2延伸通过磁体单元10。移动单元36使患者床30在患者通道16中可移动。场磁体11通常是可以提供具有高达3T的磁通密度、在最新的设备的情况下甚至更高的磁场的超导磁体。然而，对于较低的场强，也可以使用永磁体或者具有正常导电的线圈的电磁体。此外，磁体单元10具有梯度线圈12，梯度线圈12被设计为用于将磁场B0与可变磁场在三个空间方向上叠加，以对所采集的检查体积中的成像区域进行空间区分。梯度线圈12通常是由正常导电的金属丝构成的线圈，其可以在检查体积中产生彼此正本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于磁共振断层成像装置(1)的具有一个信号放大级的单级高频放大器，其特别是作为局部线圈(50)中的低噪声前置放大器，其中，所述高频放大器具有：/n信号输入端(52)、信号放大器(53)、所述信号放大器(53)的信号输出端(55)和移相器(54)，其中，所述移相器(54)与所述信号放大器(53)的信号输出端(55)和信号输入端(51)信号连接，并且被设计为用于，以预先确定的相移，将所述信号放大器(53)的输出信号的预先确定的部分，耦合到所述信号放大器(53)的信号输入端(51)中。/n

【技术特征摘要】
20190410 DE 102019205114.61.一种用于磁共振断层成像装置(1)的具有一个信号放大级的单级高频放大器，其特别是作为局部线圈(50)中的低噪声前置放大器，其中，所述高频放大器具有：
信号输入端(52)、信号放大器(53)、所述信号放大器(53)的信号输出端(55)和移相器(54)，其中，所述移相器(54)与所述信号放大器(53)的信号输出端(55)和信号输入端(51)信号连接，并且被设计为用于，以预先确定的相移，将所述信号放大器(53)的输出信号的预先确定的部分，耦合到所述信号放大器(53)的信号输入端(51)中。


2.根据权利要求1所述的高频放大器，其中，所述移相器(54)具有放大器元件，所述放大器元件被设计为用于，由所述信号放大器(53)的输出信号产生反相信号，并且所述移相器(54)被设计为用于，根据所述反相信号将信号耦合到所述信号放大器(53)的信号输入端(51)中。


3.根据权利要求2所述的高频放大器，其中，在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：K休伯，M韦斯特，
申请(专利权)人：西门子医疗有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE