一种多通道核磁共振射频信号发射机制造技术

本发明专利技术公开了一种多通道核磁共振射频信号发射机，包括基带信号调制模块、正交上变频模块和射频信号发生模块，其中基带信号调制模块包括现场可编程门阵列控制模块和直接数字信号合成器；正交上变频模块由功分器、正交调制器和可变增益放大器等组成；射频信号发生模块为正交上变频模块提供本振信号；基带信号调制模块至少为一个，正交上变频模块与基带信号调制模块连接且数量与基带信号调制模块的数量相同。本发明专利技术实现了多路射频信号的单独控制和并行发射；所有调制功能都在单片DDS中实现，提高了系统的集成度；能够进行宽频带的射频发射，实现了信号的全频段覆盖；射频信号的产生采用正交调制，有效的抑制镜像频带并提高射频功率利用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及核磁共振仪器
，具体涉及一种多通道核磁共振射频信号发射机，适用于核磁共振成像仪和核磁共振波谱仪中，用于产生频率、相位和幅度可以快速改变的射频激发信号。
技术介绍
射频信号发射装置是核磁共振仪器必不可少的组成部分，它产生频率、相位和幅度可以快速改变的射频信号，该信号经过功率放大器后发送到探头，使静磁场中的原子核发生共振从而获得磁共振信号。包括核磁共振成像在内的核磁共振仪器系统日益呈现向更高场强发展的趋势，这 些高场强核磁共振系统需要采用多通道并行发射技术，用以解决发射场不均匀性与射频能量吸收的难题，采用多通道并行发射技术要求发射多路并行的频率、相位、幅度可调的射频脉冲。多通道并行发射目前主要采用单路射频信号扩展为多路射频信号的方式实现，如图3所示。这种方案只有一个射频信号源，通过功分器将其分为多路信号，然后再使用移相器和衰减器来调整每一路信号的相位和幅度。该方案所实现的多路并行的射频信号输出主要存在两个问题1.射频移相器一般是窄带的，不能进行宽频的射频发射；2.不能实现各通道调制信号的独立调节，导致所有输出信号的调制方式都相同，仅存在相位和幅度上的差别，对于需要输出不同调制参数的应用场合这种方案将不能满足要求。为了解决现有技术方案只能用于窄带发射且不能独立调节各通道调制方式的问题，本专利技术采用多路射频信号并行发射的方案产生射频信号，如图4所示。这种方案采用多个并行的DDS电路实现了中频信号的产生和调制，由于各个信号单独使用一个DDS，所以可以实现对每一路信号的单独调制，然后将中频信号经过正交混频把载波频率搬移到观察核的共振频率附近，从而实现全频段的射频发射。DDS的相位偏移控制字为16bits，对应的最小可变相位步进为0.005°，能够满足多通道核磁共振发射机对相位精度的要求。另外，由于DDS中集成了现有技术方案中的移相器和衰减器，这将极大的提高设计的集成度和通道间的抗干扰能力，因此，本专利技术采用的多路射频信号并行发射的方案能够有效的解决现有技术方案只能用于窄带发射且不能独立调节各通道调制方式的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种多通道核磁共振射频信号发射机，本装置可进行宽频的射频发射，能实现各通道调制信号的独立调节。本专利技术的上述目的通过以下技术方案实现一种多通道核磁共振射频信号发射机，包括基带信号调制模块、正交上变频模块和射频信号发生模块，射频信号发生模块，用于为正交上变频模块提供本振信号；基带信号调制模块包括FPGA控制模块，用于发送基带IQ信号到DDS ;DDS，用于接收FPGA控制模块的基带IQ信号并产生频率、幅度和相位均可调的中频信号；和低通滤波器，用于抑制DDS输出的中频信号中的杂散分量；正交上变频模块包括功分器，用于将射频信号发生模块产生的本振信号分为多路信号，并传送到正交调制器；正交调制器，用于将基带信号调制模块输出的中频信号的载频通过正交调制的方式搬移到观察核的共振频率附近，抑制镜像频带并输出到可变增益放大器；和可变增益放大器,用于调整射频信号的输出功率。 如上所述的正交调制器包括高频带正交调制通路和低频带正交调制通路，基带信号调制模块输出的中频信号由FPGA控制模块进行控制以切换的方式输入到高频带正交调制通路和低频带正交调制通路中，高频带正交调制通路包括依次连接的第一正交功分器和高频正交调制器，低频带正交调制通路包括依次连接的第二正交功分器和低频正交调制器。如上所述的正交调制器至少为一个，DDS的个数与正交调制器相同。如上所述的FPGA控制模块控制可变增益放大器的功率放大倍数。如上所述的基带信号调制模块还包括用于接收脉冲序列同步信号并传送到FPGA控制模块的同步信号接口。如上所述的基带信号调制模块还包括用于存储脉冲序列数据和扩展FPGA控制模块的存储容量的SSRAM。如上所述的基带信号调制模块还包括用于接收脉冲序列数据的数据通讯接口模块。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点I、可实现多路射频信号的并行发射，能够单独控制每一路信号的调制方式；2、信号的所有调制功能都在单片DDS中实现，提高了系统的集成度；3、采用外部SSRAM来存储脉冲序列数据，能够极大的扩展数据存储容量；4、能够进行宽频带的射频发射，实现了信号的全频段覆盖；5、射频信号的产生采用正交调制，能够有效的抑制镜像频带并提高射频功率利用率；6、基带信号调制模块与正交上变频模块分布于不同的PCB上，最大程度的减小了数字信号与模拟信号之间的干扰。附图说明图I为本专利技术的原理示意图；图2为正交调制器的原理示意图；图3为传统多通道并行发射的原理示意图；图4为本专利技术的多通道并行发射的原理示意图。图中1_功分器；2_正交调制器；3_可变增益放大器；4_射频信号发生模块；DDS-直接数字频率综合器；LPF-低通滤波器；SSRAM-同步静态随机存储器。具体实施例方式以下结合附图对本专利技术的技术方案作进一步详细描述。实施例I如图I所示，一种多通道核磁共振射频信号发射机，包括基带信号调制模块、正交上变频模块和射频信号发生模块4，射频信号发生模块4，用于为正交上变频模块提供本振信号，本振信号为宽频本振信号； 基带信号调制模块包括FPGA控制模块，用于发送基带IQ信号到DDS ；DDS，用于接收FPGA控制模块的基带IQ信号并产生频率、幅度和相位均可调的中频f目号;和低通滤波器，用于抑制DDS输出的中频信号中的杂散分量；正交上变频模块包括功分器1，用于将射频信号发生模块4产生的本振信号分为多路信号，并传送到正交调制器2 ;多路信号的路数与预先设定的通道数匹配。正交调制器2，用于将基带信号调制模块输出的中频信号的载频通过正交调制的方式搬移到观察核的共振频率附近，抑制镜像频带并输出到可变增益放大器3 ;和可变增益放大器3，用于调整射频信号的输出功率。正交调制器2包括高频带正交调制通路和低频带正交调制通路，基带信号调制模块输出的中频信号由FPGA控制模块进行控制以切换的方式输入到高频带正交调制通路和低频带正交调制通路中，高频带正交调制通路包括依次连接的第一正交功分器和高频正交调制器，其中第一正交功分器核心器件为JYPQ-30，高频正交调制器核心器件为AD8345 ;低频带正交调制通路包括依次连接的第二正交功分器和低频正交调制器，其中第二正交功分器核心器件为JYPQ-30，低频正交调制器核心器件为ADE-IlX和TCP-2-10。正交调制器2至少为一个，DDS的个数与正交调制器2相同。FPGA控制模块控制可变增益放大器3的功率放大倍数。基带信号调制模块还包括用于接收脉冲序列同步信号并传送到FPGA控制模块的同步信号接口。基带信号调制模块还包括用于存储脉冲序列数据和扩展FPGA控制模块的存储容量的SSRAM。基带信号调制模块还包括用于接收脉冲序列数据的数据通讯接口模块。本专利技术采用可编程门阵列(FPGA,Field Programmable GateArray)作为系统的控制核心，完成控制参数的存储解析和各个模块电路的控制，结构紧凑，操作方便；采用多路并行的直接数字频率合成器(DDS,Direct Digital Synthesizer)产生已调制的中频信号，实现频率、相位和幅度灵活、快速的改变；采用正本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多通道核磁共振射频信号发射机，包括基带信号调制模块、正交上变频模块和射频信号发生模块(4)，其特征在于， 射频信号发生模块(4)，用于为正交上变频模块提供本振信号； 基带信号调制模块包括 FPGA控制模块，用于发送基带IQ信号到DDS ； DDS，用于接收FPGA控制模块的基带IQ信号并产生频率、幅度和相位均可调的中频信号；和 低通滤波器，用于抑制DDS输出的中频信号中的杂散分量； 正交上变频模块包括 功分器(1)，用于将射频信号发生模块(4)产生的本振信号分为多路信号，并传送到正交调制器(2); 正交调制器(2)，用于将基带信号调制模块输出的中频信号的载频通过正交调制的方式搬移到观察核的共振频率附近，抑制镜像频带并输出到可变增益放大器(3);和 可变增益放大器(3)，用于调整射频信号的输出功率。2.根据权利要求I所述的一种多通道核磁共振射频信号发射机，其特征在于，所述的正交调制器(2)包括高频带正交调制通路和低频带正交调制通路，基带信号调制模块输出的中频信号由FPGA控制模块进行控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘朝阳，张志，毛文平，
申请(专利权)人：中国科学院武汉物理与数学研究所，
类型：发明
国别省市：