【技术实现步骤摘要】
一种用于磁共振系统的快速同步扫频波源装置及方法
[0001]本专利技术涉及磁共振
，特别涉及一种用于磁共振系统的快速同步扫频波源装置及方法。
技术介绍
[0002]磁共振技术是一门关于电磁波操控自旋的科学方法，通过射频场激励样品产生共振现象，从而实现对样品的特性探测。其能够在不对被测样品造成损害的情况下探测其微观尺度上的物质单元的组成、结构以及动力学性质。近年来，随着傅里叶变换波谱学、二维谱、磁共振成像等技术的发展，磁共振技术在信息科学、材料、化学、生物和医疗等诸多领域得到重要而广泛的运用。例如，应用于量子精密测量领域中的光探测磁共振技术，射频源通过扫频来为磁共振系统提供连续变化、没有间断的激励信号，对样品进行磁共振测量，最终准确获得目标色心的自旋磁共振频率。
[0003]然而，随着磁共振系统集成度、复杂度的提高，激励信号和探测设备的同步性至关重要。尤其在量子精密测量领域，以基于NV色心的量子实验系统为例，其系统所集成的设备主要包含波源，脉冲发生器以及采集卡等。为了准确获得NV色心的共振频率，波源在扫频的过程中...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于磁共振系统的快速同步扫频波源装置，其特征在于：包括PC上位机、FPGA核心模块、直接数字合成器波源模块、混频滤波模块；所述PC上位机与FPGA核心模块进行通讯，用于设置直接数字合成器波源输出频率数据，以及通过软件端复位、开始和暂停系统；所述FPGA核心模块包括上位机数据缓冲模块、锁相环驱动模块、频率调谐字主存、直接数字合成器波源初始化只读存储器、数据输出控制模块、直接数字合成器波源控制模块、数据选择器模块、快速同步模块；所述上位机数据缓冲模块连接所述锁相环驱动模块、频率调谐字主存和数据输出控制模块，所述数据输出控制模块连接所述快速同步模块、频率调谐字主存、直接数字合成器波源初始化只读存储器和直接数字合成器波源控制模块，所述频率调谐字主存、直接数字合成器波源初始化只读存储器和直接数字合成器波源控制模块均与数据选择器模块连接；所述快速同步模块提供外部同步使能接口和外部同步触发接口；所述FPGA核心模块，用于初始化直接数字合成器波源，输出控制直接数字合成器波源的频率调谐字数据，切换直接数字合成器波源的工作模式，控制直接数字合成器波源的输出、复位、开始和暂停；所述直接数字合成器波源模块和混频滤波模块中各有一个锁相环，使用FPGA内部时钟管理器 IP核，创建时钟源，用于锁相环工作时的参考时钟。2.如权利要求1所述的一种用于磁共振系统的快速同步扫频波源装置，其特征在于：PC上位机将频率数据打包并发送给FPGA的频率调谐字主存中存储；通过软件触发FPGA核心模块，输出控制直接数字合成器波源的控制信号；实时读取当前输出的频率数据；和/或，所述上位机数据缓冲模块用于缓冲上位机发送的频率调谐字数据以及驱动锁相环的数据和软件触发信号、全局复位信号、系统开始或暂停信号。3.如权利要求1所述的一种用于磁共振系统的快速同步扫频波源装置，其特征在于：所述锁相环驱动模块用于驱动直接数字合成器波源模块、混频滤波模块中的锁相环；其中，直接数字合成器波源模块中的锁相环输出的时钟信号，用于直接数字合成器波源模块的参考时钟；混频滤波模块中的锁相环输出的时钟信号，用于混频滤波模块混频时所需的本振信号；和/或，所述频率调谐字主存用于存储PC上位机计算完成的频率调谐字频率调谐字，在每一次接收到触发信号时，输出一个新地址中的频率调谐字数据。4.如权利要求1所述的一种用于磁共振系统的快速同步扫频波源装置，其特征在于：所述直接数字合成器波源初始化只读存储器中存储了初始化直接数字合成器波源的数据，在工作之前对直接数字合成器波源中的寄存器进行初始化；和/或，所述数据输出控制模块用于管理频率调谐字主存输出、直接数字合成器波源初始化只读存储器输出以及直接数字合成器波源控制模块输出，并接收PC上位机数据缓冲模块的软件触发信号以及快速同步模块的快速同步触发信号。5.如权利要求1所述的一种用于磁共振系统的快速同步扫频波源装置，其特征在于：所述直接数字合成器波源控制模块用于配置直接数字合成器波源工作模式，复位直接数字合成器波源，直接数字合成器波源输出使能脉冲以及对功能端口的控制；和/或，所述快速同步模块的外部同步使能接口用于同步复位频率调谐字主存中地址数据，所述外部同步触发接口接收触发脉冲，更新频率调谐字主存地址数据，输出新地址中的频率调谐字数据，实现快速同步触发扫频。
6.如权利要求1所述的一种用于磁共振系统的快速同步扫频波源装置，其特征在于：...
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