本发明专利技术为一种用于脑部成像的微波多路收发系统，包括数据工作站、数字接口电路、多个收发器、多个收发一体天线和天线支架；数据工作站与数字接口电路连接；数字接口电路与多个收发器连接；多个收发器分别与多个收发一体天线连接；多个收发器间通过同轴线连接；多个收发一体天线均匀设在天线支架上，数据工作站发送指令选择一个收发器发射信号；收发器收到指令后发射信号，信号经被测试人脑模型吸收、反射和散射后到达各方位的收发一体天线，各方位的收发一体天线将收到的散射后的信号传给用于接收的收发器，收发器根据收到的信号测得此状态下的S参数矩阵；重复上述操作得到完整的S参数矩阵，数据工作站得到完整的S参数矩阵后经过处理形成报告。过处理形成报告。过处理形成报告。
【技术实现步骤摘要】
一种用于脑部成像的微波多路收发系统
[0001]本专利技术所属领域为：微波医学成像领域，射频/微波通信系统领域，医疗成像仪器领域，具体为一种用于脑部成像的微波多路收发系统。
技术介绍
[0002]众所周知，通过使用医学成像系统，医学专业人员能直观了解到患者内部组织、解剖体和器官切面的详细图像，从而减少对入侵性探查过程的需要，从而识别、诊断和评估患者的健康状况，对症下药。
[0003]微波成像技术是一种新兴的无损检测方法，有着无损、无辐射、较高准确率、低成本、小型便携等优点。近些年来，微波成像应用于初期出血/缺血型脑卒中检测、乳腺癌检测、肺部炎症检测、骨裂检测和其他无创无损癌症检测及便携健康监测方面的研究，已引起国内外学者的广泛关注。
[0004]目前主流的微波成像方法根据其原理主要分为微波逆散射层析成像方法和微波雷达成像方法，从信号处理的角度又可以分为时域与频域两类微波成像方法。不论用哪种微波成像方法，都需要微波信号的收发系统。而单独一路的信号收发所得到的人体组织的信息非常少，不能满足成像的需要，一般都会设计多路收发。
[0005]通常，微波脑卒中成像系统中的多路收发，采用的是商用矢量网络分析仪(VNA)+多端口矩阵开关的技术方案，如图1所示。这样的方案实际只有矢量网络分析仪两个端口的两路收发器，并不是每个连接天线的测试端口都有收发器，是一种“伪多路收发”方案。这种方案在实际使用过程中依靠商用矢量网络分析仪检测微波信号，所搭建的测试系统成本高、体积大、不便携，最重要的是同一时刻只能测试一路，采用多端口矩阵开关扫描测试，仍然会有获得信息误差较大的弊端。
[0006]合成孔径雷达(SAR)成像是利用合成孔径原理，实现高分辨的微波成像，具备全天时、全天候、高分辨、大幅宽等多种特点。合成孔径雷达成像也有人用于检测脑卒中，雷达成像由于是时域计算成像，因此比较适合远距离大目标成像，对于近距离人脑里的只有2cm
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2cm的脑卒中出血块或缺血组织进行成像，实现的技术难度大。
技术实现思路
[0007]针对脑卒中病发后的治疗技术成本高，部分技术检测耗时长，成像分辨率不高，极易延误脑卒中的最佳救助期等问题，本专利技术研发了一种用于脑部成像的微波多路收发系统，实现无创地检测由脑部缺血或出血性损伤症状引起的脑卒中疾病，辅助医疗机构做出及时的治疗判断，减少患者脑部创伤，提高检测精度和治疗效率。
[0008]本专利技术的目的是提出一种切实可行的用于脑部成像的微波多路收发系统，从而提高脑卒中微波扫描成像的检出精度，灵敏度及检测速度，并有效减小体积及成本。
[0009]为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：
[0010]一种收发器，包括：顶层结构件1、射频前端电路板2、电池3、中间结构件4、SDR收发
器电路板5和底层结构件6；
[0011]所述顶层结构件1与中间结构件4的上端配合安装，所述底层结构件6与中间结构件4的下端配合安装，
[0012]所述射频前端电路板2和电池3从上至下依次封装在顶层结构件1和中间结构件4构成的内部空间中；
[0013]所述SDR收发器电路板5封装在中间结构件4和底层结构件6构成的内部空间中；
[0014]所述射频前端电路板2用于处理SDR收发器电路板5产生的射频信号，并通过收发开关切换收发，将达到发射条件的信号发射出去，或处理接收到的信号；
[0015]所述SDR收发器电路板5用于产生所需的测试信号源，并对接收到的信号进行解调，再将解调后的信号处理成数字信号通过USB接口发送出去；
[0016]所述SDR收发器电路板5还用于时钟同步。
[0017]在上述方案的基础上，所述射频前端电路板2的右端设有微波收发SMA接口7，所述射频前端电路板2的左端设有扩展串口8；
[0018]所述射频前端电路板2上设有射频前端信号调理电路。
[0019]在上述方案的基础上，所述射频前端信号调理电路包括：发射通道、接收通道、功率检波电路、相位检波通道和收发开关；
[0020]所述发射通道的输入端通过50欧姆同轴线与SDR收发器电路板5的输出端相连，
[0021]所述发射通道包括：前级低通滤波器、多路放大器和数控衰减器、可调增益放大器、末级低通滤波器和双向定向耦合器；
[0022]SDR收发器电路板5发射出的信号经过前级低通滤波器、多路放大器和数控衰减器以及可调增益放大器调节功率，再经过末级低通滤波器滤除谐波，最后通过收发开关切换发射出去；
[0023]所述双向定向耦合器用于将发射信号和回波信号分离；
[0024]所述相位检波通道用于将发射信号和回波信号发送给SDR收发器电路板5进行相位测试或将发射信号和回波信号发送给功率检波电路计算功率值，具体包括：3个射频开关和2个数控衰减器；
[0025]所述接收通道包括：限幅器、前级低通滤波器、LNA放大器、定向耦合器、多路放大器和数控衰减器、可调增益放大器和末级低通滤波器；
[0026]所述定向耦合器用于得到接收信号的耦合值，并将耦合值发送给功率检波电路；
[0027]收发器接收到的信号通过收发开关切换至接收通道，接收到的信号经过限幅器和低通滤波器到达LNA放大器，再经过多路放大器和数控衰减器及可调增益放大器调整接收信号的幅度，最后经过末级低通滤波器和射频开关发送到SDR收发器电路板5进行相位测试；
[0028]所述功率检波电路包括：STM32控制器和3路ADC转换器、倍数放大器和RMS检波器；
[0029]STM32控制器与3路ADC转换器、倍数放大器和RMS检波器分别构成发射功率检波电路、回波功率检波电路和接收功率检波电路，发射功率检波电路用于测得发射信号的功率值，回波功率检波电路用于测得回波信号的功率值，接收功率检波电路用于根据接收信号的耦合值测得接收信号的功率值；
[0030]STM32控制器用于将发射信号功率值、回波信号功率值和接收信号功率值通过串
口发送给SDR收发器电路板5进行转发；还用于对各个元器件进行控制。
[0031]在上述方案的基础上，所述中间结构件4的前端设有相参时钟输出端口10，后端设有相参时钟输入端口9，左端设有电源开关11和充电指示灯12；相参时钟输入端口9和相参时钟输出端口10与SDR收发器电路板5连接，用于多个收发器之间的同步。
[0032]在上述方案的基础上，所述SDR收发器电路板5的左端从前至后依次设有充电接口14和USB接口13；
[0033]所述SDR收发器电路板5上设有FPGA芯片、宽带双收发通道软件无线电芯片和USB3.0专用接口芯片，所述FPGA芯片作为主控芯片，所述宽带双收发通道软件无线电芯片作为射频发射源，所述USB3.0专用接口芯片作为数字接口。
[0034]在上述方案的基础上，所述FPGA芯片的型号为EP4CE40F23或EP4CE30F23，宽带双收发通道软件无线电芯片的型号为LMS7002本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种收发器，其特征在于，包括：顶层结构件(1)、射频前端电路板(2)、电池(3)、中间结构件(4)、SDR收发器电路板(5)和底层结构件(6)；所述顶层结构件(1)与中间结构件(4)的上端配合安装，所述底层结构件(6)与中间结构件(4)的下端配合安装，所述射频前端电路板(2)和电池(3)从上至下依次封装在顶层结构件(1)和中间结构件(4)构成的内部空间中；所述SDR收发器电路板(5)封装在中间结构件(4)和底层结构件(6)构成的内部空间中。2.如权利要求1所述的收发器，其特征在于，所述射频前端电路板(2)的右端设有微波收发SMA接口(7)，所述射频前端电路板(2)的左端设有扩展串口(8)；所述射频前端电路板(2)上设有射频前端信号调理电路。3.如权利要求2所述的收发器，其特征在于，所述射频前端信号调理电路包括：发射通道、接收通道、功率检波电路、相位检波通道和收发开关；所述发射通道的输入端与SDR收发器电路板(5)的输出端相连。4.如权利要求3所述的收发器，其特征在于，所述发射通道用于对SDR收发器电路板(5)发射的信号进行处理，并通过收发开关切换后发射出去，包括：前级低通滤波器、多路放大器和数控衰减器、可调增益放大器、末级低通滤波器和双向定向耦合器；双向定向耦合器用于将发射信号和回波信号分离。5.如权利要求4所述的收发器，其特征在于，所述相位检波通道用于将发射信号和回波信号发送给SDR收发器电路板(5)进行相位测试或将发射信号和回波信号发送给功率检波电路计算功率值，包括：3个射频开关和2个数控衰减器。6.如权利要求5所述的收发器，其特征在于，所述接收通道用于对接收到的信号进行处理，并将处理好的信号通过射频开关发送到SDR收发器电路板(5)进行相位测试，包括：限幅器、前级低通滤波器、LNA放大器、定向耦合器、多路放大器和数控衰减器、可调增益放大器和末级低通滤波器。7.如权利要求6所述的收发器，其特征在于，所述定向耦合器用于得到接收信号的耦合值，并将耦合值发送给功率检波电路。8.如权利要求7所述的收发器，其特征在于，功率检波电路包括：控制器和3路ADC转换器、倍数放大器和RMS检波器；控制器与3路ADC转换器、倍数放大器和RMS检波器分别构成发射功率检波电路、回波功率检波电路和接收功率检波电路，发射功率检波电路用于测得发射信号的功率值，回波功率检波电路用于测得回波信号的功率值，接收功率检波电路用于根据接收信号的耦合值测得接收信号的功率值；控制器用于将发射信号功率值、回波信号...
【专利技术属性】
技术研发人员：张卉，陈意钒，丁亚辉，宫正，巫昆仑，汪秋珍，杨于民，赵兵妹，
申请(专利权)人：北京协同创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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