一種射頻發(fā)射線圈阻抗匹配電路及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種射頻發(fā)射線圈阻抗匹配電路及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 磁共振成像系統(tǒng)的射頻線圈按照功能可以分為射頻接收線圈和射頻發(fā)射線圈。所 述射頻接收線圈用于對磁共振信號進(jìn)行接收。所述射頻發(fā)射線圈，可以僅用于發(fā)射射頻信 號，也可以既用于發(fā)射射頻信號又用于接收磁共振信號。
[0003] 在磁共振成像系統(tǒng)中，為了保證磁共振圖像的質(zhì)量，要求射頻發(fā)射線圈的阻抗與 射頻傳輸線的阻抗匹配，此時，所述射頻發(fā)射線圈與所述射頻傳輸線的接口處對所述射頻 發(fā)射線圈的射頻信號的功率的反射最小，保證所述射頻發(fā)射線圈的射頻信號的輸出功率最 大。其中，所述射頻傳輸線是所述射頻發(fā)射線圈與射頻放大器之間的傳輸線。
[0004] -般情況下，將所述射頻發(fā)射線圈與射頻放大器之間的射頻傳輸線的阻抗設(shè)置為 50歐姆，將所述射頻發(fā)射線圈的阻抗也設(shè)置為50歐姆，實(shí)現(xiàn)所述射頻發(fā)射線圈與所述射頻 傳輸線的阻抗匹配。但是，當(dāng)磁共振成像系統(tǒng)對身材大小不同的被測患者進(jìn)行成像時，該磁 共振成像系統(tǒng)中的射頻發(fā)射線圈的等效電容會發(fā)生變化，從而改變所述射頻發(fā)射線圈的阻 抗，導(dǎo)致所述射頻發(fā)射線圈的阻抗與所述射頻傳輸線的阻抗不匹配，降低所述射頻發(fā)射線 圈發(fā)射的射頻信號的輸出功率。在所述射頻發(fā)射線圈與所述射頻傳輸線的接口處，大部分 所述射頻信號被反射回射頻放大器，造成所述射頻放大器的反射比過高。
[0005] 為了保證射頻發(fā)射線圈與射頻傳輸線的阻抗匹配，公開號為CN8585106858A的專 利公開了一種基于互感耦合技術(shù)的磁共振射頻線圈阻抗匹配裝置和方法。如圖1所示，該 裝置中，射頻發(fā)射線圈與耦合匹配線圈看作一個整體，將所述耦合匹配線圈設(shè)置于所述射 頻發(fā)射線圈在共振頻率下具有射頻磁通線密度最大的地方，通過手動旋轉(zhuǎn)所述耦合匹配線 圈的角度，改變耦合匹配線圈在射頻場中射頻磁通的有效面積，從而改變所述射頻發(fā)射線 圈與所述耦合匹配線圈之間的耦合系數(shù)。通過上述調(diào)解方法，間接的調(diào)節(jié)所述射頻發(fā)射線 圈的阻抗，將所述射頻發(fā)射線圈和所述耦合匹配線圈作為整體時的阻抗作為等效阻抗，使 得等效阻抗與所述射頻傳輸線的阻抗匹配，保證所述射頻發(fā)射線圈的射頻信號的輸出功率 最大。
[0006] 專利CN8585106858A中采用手動旋轉(zhuǎn)耦合匹配線圈的中心軸的方式，改變射頻發(fā) 射線圈與所述耦合匹配線圈的耦合系數(shù)，進(jìn)而改變所述射頻發(fā)射線圈和所述耦合匹配線圈 作為整體的等效阻抗，調(diào)節(jié)所述等效阻抗與射頻傳輸線阻抗匹配，保證所述射頻發(fā)射線圈 的射頻信號的輸出功率最大。上述手動調(diào)節(jié)方式速度慢，對阻抗匹配的調(diào)節(jié)精度低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于提供一種射頻發(fā)射線圈阻抗匹配電路及方法，從而能 夠解決現(xiàn)有技術(shù)中手動調(diào)節(jié)述等效阻抗與射頻傳輸線阻抗匹配時，調(diào)節(jié)速度慢，精度低的 問題。
[0008] 為此，本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案是：
[0009] -種射頻發(fā)射線圈阻抗匹配電路，所述電路包括：
[0010] 射頻發(fā)射線圈，線圈匹配電路，線圈接口電路，射頻功率檢測電路，射頻放大器以 及譜儀；
[0011] 所述線圈匹配電路的第一輸出端通過第一直流阻塞器與所述射頻發(fā)射線圈的第 一輸入端相連，所述線圈匹配電路的第二輸出端通過第二直流阻塞器與所述射頻發(fā)射線圈 的第二輸入端相連；
[0012] 所述線圈匹配電路的第一輸入端通過第三直流阻塞器與所述線圈接口電路的第 一輸出端相連，所述線圈匹配電路的第二輸入端通過第四直流阻塞器與所述線圈接口電路 的第二輸出端相連；
[0013] 所述線圈匹配電路包括可變電抗二極管和射頻阻塞器，所述線圈匹配電路的第三 輸入端與所述譜儀的第一輸出端相連；
[0014] 所述射頻功率檢測電路包括第一定向耦合器和第二定向耦合器，所述第一定向耦 合器的輸入端通過所述射頻放大器與所述譜儀的第二輸出端相連，所述第一定向耦合器的 輸出端與所述第二定向耦合器的輸出端相連，所述第一定向耦合器的耦合端與所述譜儀的 第一輸入端相連，所述第二定向耦合器的輸入端與所述線圈接口電路相連，所述第二定向 耦合器的耦合端與所述譜儀的第二輸入端相連；
[0015] 實(shí)現(xiàn)射頻發(fā)射線圈阻抗匹配時，所述譜儀的第一輸出端向所述線圈匹配電路的第 三輸入端依次輸出多個電壓，所述多個電壓通過所述射頻阻塞器反向施加在所述可變電抗 二極管上，改變所述線圈匹配電路的阻抗，所述譜儀的第一輸出端每次輸出一個電壓后，所 述譜儀的第二輸出端輸出射頻發(fā)射信號，所述第一定向耦合器的耦合端向所述譜儀的第一 輸入端輸出射頻前向信號的功率，所述第二定向耦合器的耦合端向所述譜儀的第二輸入端 輸出射頻反射信號的功率，所述譜儀獲取射頻前向信號的功率最大，射頻反射信號的功率 最小時，所述譜儀的第一輸出端輸出的電壓作為阻抗匹配電壓。
[0016] 可選的，
[0017] 所述線圈匹配電路包括一個可變電抗二極管和兩個射頻阻塞器；
[0018] 第一射頻阻塞器的第一端為所述線圈匹配電路的第三輸入端，所述第一射頻阻塞 器的第二端與所述可變電抗二極管的負(fù)極相連，所述可變電抗二極管的正極通過第二射頻 阻塞器接地，所述可變電抗二極管的負(fù)極為所述線圈匹配電路的第一輸入端，所述可變電 抗二極管的正極為所述線圈匹配電路的第一輸出端。所述線圈匹配電路的第二輸出端與所 述線圈匹配電路的第二輸入端短路。
[0019] 可選的，
[0020] 所述線圈匹配電路包括一個可變電抗二極管和兩個射頻阻塞器；
[0021] 所述線圈匹配電路的第一輸出端與所述線圈匹配電路的第一輸入端短路。第三射 頻阻塞器的第一端為所述線圈匹配電路的第三輸入端，所述第三射頻阻塞器的第二端與所 述可變電抗二極管的負(fù)極相連，所述可變電抗二極管的正極通過第四射頻阻塞器接地，所 述可變電抗二極管的負(fù)極為所述線圈匹配電路的第二輸入端，所述可變電抗二極管的正極 為所述線圈匹配電路的第二輸出端。
[0022] 可選的，
[0023] 所述線圈匹配電路包括兩個可變電抗二極管和四個射頻阻塞器；
[0024] 第一射頻阻塞器的第一端為所述線圈匹配電路的第三輸入端，所述第一射頻阻塞 器的第二端與第一可變電抗二極管的負(fù)極相連，所述第一可變電抗二極管的正極通過第二 射頻阻塞器接地，所述第一可變電抗二極管的負(fù)極為所述線圈匹配電路的第一輸入端，所 述第一可變電抗二極管的正極為所述線圈匹配電路的第一輸出端；
[0025] 所述第一射頻阻塞器的第二端與第三射頻阻塞器的第一端相連，所述第三射頻阻 塞器的第二端與第二可變電抗二極管的負(fù)極相連，所述第二可變電抗二極管的正極通過第 四射頻阻塞器接地，所述第二可變電抗二極管的負(fù)極為所述線圈匹配電路的第二輸入端， 所述第二可變電抗二極管的正極為所述線圈匹配電路的第二輸出端。
[0026] 可選的，
[0027] 所述線圈接口電路包括射頻功率分配/混合器，兩個射頻開關(guān)，四個直流阻塞器， 發(fā)射功率吸收負(fù)載，接收功率吸收負(fù)載以及前置放大器；
[0028] 所述射頻功率分配/混合器的第一端與第一射頻開關(guān)的第一端相連，所述第一射 頻開關(guān)的第二端通過第五直流阻塞器與所述射頻功率檢測電路相連；所述第一射頻開關(guān)的 第三端依次串聯(lián)第六直流阻塞器和所述接收功率吸收負(fù)載后接地；
[0029] 所述射頻功率分配/混合器的第二端與第二射頻開關(guān)的第一端相連，所述第二射 頻開關(guān)的第二端依次串聯(lián)第七直流阻塞器和所述發(fā)射功率吸收負(fù)載后接地，所述第二射頻 開關(guān)的第三端通過第八直流阻塞器與所述前置放大器相連，所述前置放大器與所述譜儀相 連。
[0030] 可選的，
[0031] 所述線圈接口電路包括兩個開關(guān)信號驅(qū)動器；
[0032] 第一開關(guān)信號驅(qū)動器的一端與所述譜儀相連，另一端通過第五射頻阻塞器與所述 射頻發(fā)射線圈相連，第一開關(guān)信號驅(qū)動器接收所述譜儀發(fā)送的線圈狀態(tài)控制信號，向所述 射頻發(fā)射線圈發(fā)送線圈失諧狀態(tài)驅(qū)動信號或諧振狀態(tài)驅(qū)動信號；
[0033] 第二開關(guān)信號驅(qū)動器的一端與所述譜儀相連，另一端通過第六射頻阻塞器分別與 所述第一射頻開關(guān)和所述第二射頻開關(guān)相連，第二開關(guān)信號驅(qū)動器接收所述譜儀發(fā)送的線 圈狀態(tài)控制信號，向所述第一射頻開關(guān)和所述第二射頻開關(guān)發(fā)送射頻發(fā)射狀態(tài)驅(qū)動信號。
[0034] -種射頻發(fā)射線圈