磁共振光纤谱仪及其射频接收装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种磁共振光纤谱仪的射频接收装置。在该射频接收装置中，信号调整单元包括至少两个对所接收的射频信号进行信号调整的信号调整子单元。每个模数变换器的输入端与一个信号调整子单元的输出相连。信号处理单元包括至少两个对模数变换器的输出信号进行下变频变换的数字下变频变换器以及并行处理控制器，并行处理控制器用于对至少两个数字下变频变换器输出的信号进行并行处理以及将从控制台接收的扫描序列信息传递给扫描控制单元。并行处理器、每个数字下变频变换器和每个模数变换器由经由扫描控制单元时钟接口接收的参考时钟信号进行时钟控制。利用该射频接收装置，可以提高数字光纤链路的带宽利用率以及射频接收单元的接收通道信噪比。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及核磁共振
，更具体地，涉及一种射频接收单元以及一种基于光纤通信的磁共振光纤谱仪。
技术介绍
磁共振成像设备的光纤谱仪通常由扫描控制单元和射频接收单元组成，扫描控制单元包含序列时序控制子系统、梯度信号产生子系统和射频信号产生子系统。光纤谱仪的扫描控制单元通过接收控制台计算机的系统信息实施扫描控制，获得成像数据，并且将所获得的成像数据上传至控制台计算机来进行医学图像重构。通常，控制台计算机位于操作间，射频接收单元位于屏蔽间，扫描控制单元位于仪器间。在现有技术中，光纤谱仪的射频接收单元与扫描控制单元之间，以及控制台计算 机与扫描控制单元通过两类物理传输介质实现数据传输。一类物理传输介质是比如同轴电缆或双绞线的电信号传输介质，一类物理传输介质是比如光纤的光信号传输介质。对于射频接收单元与扫描控制单元之间基于同轴电缆传输介质进行的数据传输，射频接收通道的信噪比受到电缆本身的电噪声和周围环境噪声的影响。此外，在多通道射频接收信号传输的应用中，由于需要使用与射频接收通道数目对应的多条同轴电缆，谱仪的制造成本也会大幅提高，同时由于大量射频连接器的引入，降低了系统互联的可靠性。对于射频接收单元与扫描控制单元之间基于光纤传输介质进行的数据传输，通常采用下述两种方法实现。一种方法是用单条或多条直接传输多通道射频模拟信号，在这种情况下，由于模拟信号传输的非线性，在电信号恢复过程中要增加非线性校正环节，因而增加了系统复杂度。另一种方法是用单条或多条传输多通道射频数字信号，这种方法在传输前未对信号的带宽进行处理，因而降低了光纤传输通道的带宽利用率，由此提高了传输成本。对于控制台与扫描控制单兀之间基于双绞线传输介质进行的数据传输，由于材料和周围环境噪声的限制，最大传输速率小于1000M，不能适用于多通道数据高速传输。对于控制台与扫描控制单元之间基于光纤传输介质进行的数据传输，传统的做法是采用单条光纤的以太网协议或多条光纤的多通道数据传输。采用以太网协议的光纤传输，由于数据需要进行打包和解包，数据传输的实时性难以实现。采用多条光纤的多通道数据传输，虽然传输的实时性较好，但制造成本较高。
技术实现思路
鉴于上述，本专利技术的目的在于提供一种射频接收单元，该射频接收单元能够提高射频接收单元和控制台之间的数字光纤链路的带宽利用率以及提高射频接收单元的接收通道信噪比。本专利技术的另一目的在于提供一种包括上述射频接收单元的磁共振光纤谱仪。根据本专利技术的一个方面，提供了一种磁共振光纤谱仪的射频接收装置，包括信号调整单元，包括至少两个信号调整子单元，每个信号调整子单元用于对所接收的射频信号进行信号调整；至少两个模数变换器，每个模数变换器的输入端与一个信号调整子单元的输出相连；信号处理单元，包括至少两个数字下变频变换器以及并行处理控制器，每个数字下变频变换器的输入端与一个模数变换器的输出端相连，输出端与并行处理器的一个输入端相连，所述并行处理控制器用于对所述的至少两个数字下变频变换器输出的信号进行并行处理以及将从控制台接收的扫描序列信息传递给所述磁共振光纤谱仪中的扫描控制单元；控制台数据光纤接口，与所述并行处理器的输出端相连并且经由第一数字光纤链路与控制台进行全双工通信，用于将并行处理器输出的信号传递给控制台，以及从控制台接收所述扫描序列信息；扫描控制单元数据光纤接口，与所述并行处理器的输出端相连并且经由第二数字光纤链路与扫描控制单元进行全双工通信，用于将从控制台接收的扫描序列信息传递给扫描控制单元以及从所述扫描控制单元接收射频接收控制指令；以及扫描控制单元时钟接口，用于经由参考时钟光纤链路，从扫描控制单元接收参考时钟信号，其中，所述并行处理器、每个数字下变频变换器和每个模数变换器由经由所述扫描控制单元时钟接口接收的参考时钟信号进行时钟控制。 在上述方面的一个或多个示例中，所述数字下变频变换器是基于FPGA的数字下变频变换器。在上述方面的一个或多个示例中，所述射频接收装置还可以包括时钟分配器，用于对从扫描控制单元接收的参考时钟信号进行同步锁相处理，并将经过同步锁相处理后的时钟信号分配给所述并行处理器、每个数字下变频变换器和每个模数变换器。在上述方面的一个或多个示例中，每个所述信号调整子单元包括低噪声放大器，用于对所接收的射频信号进行低噪声放大；带通滤波器，用于对经过低噪声放大后的射频信号进行带通滤波；以及增益控制器，用于对经过带通滤波后的射频信号进行增益调整，使得经过增益调整后的射频信号的最大幅度与模数变换器的满偏数值对应。在上述方面的一个或多个示例中，所述扫描序列信息包括扫描序列事件、时序以及成像参数。在上述方面的一个或多个示例中，所述扫描序列事件包括射频发送事件、梯度波形事件和/或射频接收事件，所述成像参数包括空间解剖参数和/或序列图像对比参数。在上述方面的一个或多个示例中，基于所述第一和第二数字链路的数据通信采用基于时间片同步采样与恢复的数据传输方法。在上述方面的一个或多个示例中，所述基于时间片采样与恢复的数据传输方法包括在进行数据发送时，将多个串行消息链与多个状态线和控制线并列在一起，形成由多个串行数据链构成的动态数据块，其中每个串行消息链，状态线和控制线是串行数据链中的独立数据通道；对于动态数据块中的每个独立数据通道，以至少大于最大数据变化率两倍的采样速率进行同步采样；将同一时间片内采样的各个通道采样数据依序排序，形成串行数据片；以及按照时间片采样顺序，将连续获得的串行数据片组成串行数据流，并经由第一或第二数字链路将所组成的串行数据流从发送端传输到接收端；以及在进行数据接收时，将所接收的串行数据流依照发送端数据通道的次序分别置于对应的重构数据链中；一旦数据片的数据被完全接收，则将后续接收到的数据依次链接到对应数据通道的数据链的尾端，重复上述操作，使得从各个数据片中按位提取的数据通道数据在对应数据链中依次链接，从而恢复出原始动态数据块。在上述方面的一个或多个示例中，所述第一和第二数字链路的链路接口是SFP迷你型千兆位接口转换器。根据本专利技术的另一方面，提供了一种磁共振光纤谱仪，包括如上所述的射频接收装置；以及扫描控制单元，用于生成所述射频接收装置的参考时钟信号，以及对从所述射频·接收装置接收的来自控制台的扫描序列信息进行编译以至少生成所述射频接收装置的射频接收控制指令。根据本专利技术的射频接收装置，通过对射频接收信号采用无中频变换的直接高速A/D欠采样，并在信号处理单元中对数字射频信号进行下变频处理，再经数字光纤链路向控制台传输，从而提高数字光纤链路带宽利用率和接收通道信噪比。 此外，在根据本专利技术的射频接收装置中，采用多级锁相环(PLL)技术对来自扫描控制单元的参考时钟进行同步锁相，从而使得射频接收装置获得来自扫描控制单元的、与系统参考时钟同步的、具有飞秒级相位抖动特性的本地时钟，由此为射频接收装置的高速模数A/D转换器提供具有高稳定性的时钟源，保证高速A/D采样条件下磁共振射频接收通道具有与理论值近乎一致的信噪比SNR。此外，在根据本专利技术的磁共振光纤谱仪中，射频接收单元与扫描控制单元及其与控制台之间采用基于时间片同步采样与恢复的数据通信方法，从而保证数据传输的实时性。为了实现上述以及相关目的，本专利技术的一个或多个方面包括后面将详本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁共振光纤谱仪的射频接收装置，包括：信号调整单元，包括至少两个信号调整子单元，每个信号调整子单元用于对所接收的射频信号进行信号调整；至少两个模数变换器，每个模数变换器的输入端与一个信号调整子单元的输出相连；信号处理单元，包括至少两个数字下变频变换器以及并行处理控制器，每个数字下变频变换器的输入端与一个模数变换器的输出端相连，输出端与并行处理器的一个输入端相连，所述并行处理控制器用于对所述的至少两个数字下变频变换器输出的信号进行并行处理以及将从控制台接收的扫描序列信息传递给所述磁共振光纤谱仪中的扫描控制单元；控制台数据光纤接口，与所述并行处理器的输出端相连并且经由第一数字光纤链路与控制台进行全双工通信，用于将信号处理单元输出的射频信号传递给控制台，以及从控制台接收所述扫描序列信息；扫描控制单元数据光纤接口，与所述并行处理器的输出端相连并且经由第二数字光纤链路与扫描控制单元进行全双工通信，用于将从控制台接收的扫描序列信息传递给扫描控制单元以及从所述扫描控制单元接收射频接收控制指令；以及扫描控制单元时钟接口，用于经由参考时钟光纤链路，从扫描控制单元接收参考时钟信号，其中，所述并行处理器、每个数字下变频变换器和每个模数变换器由经由所述扫描控制单元时钟接口接收的参考时钟信号进行时钟控制。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：史建华，胡红兵，李海泉，吴林，王艳，左红，孙容，王宏伟，
申请(专利权)人：东软飞利浦医疗设备系统有限责任公司，
类型：发明
国别省市：