射频接收单元以及包括该射频接收单元的磁共振成像设备制造技术

本发明专利技术提供了一种射频接收单元和包括该射频接收单元的磁共振成像设备，其中，前述射频接收单元包括混频器、变压器和模拟运算放大器。混频器将射频信号下变频到中频，得到中频信号。变压器连接所述混频器，放大所述中频信号的电压。模拟运算放大器连接所述变压器，且放大所述中频信号。所述射频接收单元可用更低的功耗实现所需的高动态范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及信号处理领域，尤其涉及一种射频接收单元，本专利技术还涉及一种磁共振成像设备，其包括前述的射频接收单元。
技术介绍
磁共振成像(MRI，Magnetic Resonance Imaging)是核磁共振的重要应用领域，如今磁共振成像设备已成为医学临床诊断和基础科学研究的主要工具之一。磁共振成像仪的基本原理是将人体置于特殊的磁场中，用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量。在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被体外的接受器收录，经计算机处理获得图像。磁共振成像设备中，射频系统是实施射频激励并接收和处理射频信号的功能单元。射频系统包括射频发射单元和射频接收单元。射频发射单元在时序控制器的作用下，产生各种符合序列要求的射频脉冲的系统。射频接收单元在时序控制器的作用下，接收人体产生的磁共振信号。磁共振成像设备中的射频接收单元借鉴了通信领域的射频接收单元基本结构，一般地包括模拟混频、射频放大器等结构。由于从射频接收单元最前端的射频接收线圈感应得到的信号都极其微弱，为了将信号放大到适应后端的模数转换器的动态范围，至少需要两级放大。射频接收单元将接收的射频信号模拟混频至相对低一些的频段(例如大约50MHz)之后用射频放大器进行放大以及隔离跟随。但射频放大器属于高功耗器件(工作电流达到一百mA左右)，因而会造成接收电路功耗整体较高。同时一方面可能增加额外的散热结构件的成本，另一方面带来的发热问题会降低电路板的稳定性和寿命。在仪器仪表领域以及某些通信领域的射频接收单元中，同样存在降低接收电路功耗的需求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种射频接收单元，可用更低的功耗实现所需的高动态范围。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种射频接收单元，包括混频器、变压器和模拟运算放大器。混频器将射频信号下变频到中频，得到中频信号。变压器连接所述混频器，放大所述中频信号的电压。模拟运算放大器连接所述变压器，且放大所述中频信号。可选地，所述射频信号的载波频率为50-300MHz，所述中频信号的频率为0.5-20MHz。可选地，所述中频信号的频率为0.5-10MHz。可选地，射频接收单元还包括窄带滤波器，其连接于所述混频器的输入端，用于抑制杂散和噪声。可选地，射频接收单元还包括匹配网络，连接于所述混频器和所述变压器之间。匹配网络可以将功率最大效率地从所述混频器传输到所述变压器。可选地，射频接收单元还包括初级低噪声放大器，连接在所述射频接收单元的射频接收线圈和所述混频器之间。可选地，射频接收单元还包括次级放大器，连接在所述初级低噪声放大器和所述混频器之间。可选地，所述模拟运算放大器被配置成在数据采集时设定为打开状态以及在未进行数据采集时设定为关断状态。可选地，所述混频器为无源混频器。可选地，所述变压器的数量为一个或多个。可选地，所述模拟运算放大器的数量为一个。可选地，所述射频信号为单端信号或差分信号。本专利技术还提出一种磁共振成像设备，包括一射频系统，所述射频系统包括如上所述的射频接收单元。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1)显著降低电路功耗，进而提升电路硬件的可靠性，包含稳定性和寿命；2)节约额外的用于散热的结构件成本，至少可以降低接收电路硬件散热措施的
难度；3)可以通过单电源对模拟运算放大器进行供电，降低系统设计的外部供电要求，降低设计复杂度以及多电源供电带来的额外成本；4)由于工作电路热耗越小，工作温度越低，模拟器件的性能越好，因此低功耗的电路结构也有助于提升射频接收电路的噪声系数指标，进而提高整体动态范围。附图说明图1示出本专利技术第一实施例的射频接收单元。图2是本专利技术一实施例的模拟接收电路的结构框图。图3是本专利技术一实施例的模拟接收电路的电路图。图4是本专利技术一实施例的变压器组合结构图。图5是本专利技术另一实施例的模拟接收电路的电路图。图6是本专利技术第二实施例的射频接收单元。具体实施方式为让本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本专利技术的具体实施方式作详细说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。通常而言，模拟混频器下变频后的中频(IF)的频率在仍高达几十MHz，由于射频(RF)放大器可以适应较高频率范围的信号放大，一直作为射频接收的基本部件。因此传统射频接收单元中模拟混频器和射频放大器组合的基本结构能够有效放大信号，满足后级模数转换器大动态范围的要求，但其代价是功耗也较高。本专利技术的实施例描述一种射频接收单元，它可以不必使用大功耗的射频放大器。第一实施例图1示出本专利技术第一实施例的磁共振成像设备的射频接收单元。参考图1所示，射频接收单元100将放在磁共振成像设备射频接收链中描述。射频接收单元
100包括射频接收线圈101、低噪声放大器102、窄带滤波器103以及模拟接收电路104。射频接收单元100通过射频接收线圈101接收射频信号，经过处理后传输给后级的数字处理及控制电路200。在射频接收单元100中进行的是混频及信号放大。低噪声放大器102进行初级放大，然后在模拟接收电路104进行混频及进一步放大。在模拟接收电路104之前设置窄带滤波器，以抑制杂散和噪声。举例来说，比如，射频信号的频率为64MHz，模拟接收电路104中混频的本地振荡信号的频率为65MHz，经过混频之后会有1MHz的目标中频信号。不过，频率66MHz处的噪声/干扰/杂散也会被本地振荡信号混频到1MHz，因此需要在混频之前通过一个窄带滤波器104使得64MHz信号通过而将66MHz过滤。窄带滤波器104的带宽可以根据具体情形设置。图2是本专利技术一实施例的模拟接收电路的结构框图。参考图2所示，模拟接收电路104主要包括混频器201、变压器202以及模拟运算放大器203，三者依次连接。混频器201负责将射频信号下变频至中频，中频IF＝|LO-RF|)，LO为本地振荡信号的频率。混频器201的本地振荡信号由外部输入。可以理解，混频器201同时会产生额外的高频镜像(HF＝LO+RF)，这部分不是所需的信号。混频器201输出的中频信号将被进行放大。传统射频接收单元通常使用射频放大器，但是，如果选择合适的本地振荡信号，将经过混频器201后的中频的频率控制在合适的频率，就可以避免使用大功耗射频放大器，而可以改用本实施例的模拟运算放大器203。具体来说，可以设置合适的本地振荡信号，以将经过混频器201后的中频(IF)的频率控制在合适的低频率。一方面，这一低频率需要适应模拟运算放大器中对大信号摆率的限制。另一方面，由于模拟运算放大器203都有自身引入的低频1/f噪声，且频率越低该噪声越严重，因此中频的频率受到低频1/f噪声拐角频率的限制又不能过低。混频器201接收的射频信号，频率通常在50-300MHz之间。相应地，混频后的中频可以在0.5MHz-20MHz之间选取。较佳地，混频后的中频在0.5MHz-10MHz之间选取。不同模拟运算放大器能够工作的最高频率有所不同，因此可以根据具体模拟运算放大器203来选取合适的中频。举例来说，模拟运算放大器203的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种射频接收单元，包括：混频器，将射频信号下变频到中频，得到中频信号；变压器，连接所述混频器，放大所述中频信号的电压；以及模拟运算放大器，连接所述变压器，放大所述中频信号。

【技术特征摘要】
1.一种射频接收单元，包括：混频器，将射频信号下变频到中频，得到中频信号；变压器，连接所述混频器，放大所述中频信号的电压；以及模拟运算放大器，连接所述变压器，放大所述中频信号。2.如权利要求1所述的射频接收单元，其特征在于，所述射频信号的载波频率为50-300MHz，所述中频信号的频率为0.5-20MHz。3.如权利要求2所述的射频接收单元，其特征在于，所述中频信号的频率为0.5-10MHz。4.如权利要求1所述的射频接收单元，其特征在于，还包括窄带滤波器，其连接于所述混频器的输入端，用于抑制杂散和噪声。5.如权利要求1所述的射频接收单元，其特征在于，还包括匹配网络，其连接于所述混频器和所述变压器之间。6.如权利要求1所述的射频接收单元，其特征在于，还包括初级低噪声放大器，连接在所述射频接收单元的射...

【专利技术属性】
技术研发人员：关晓磊，周建帆，夏翔，
申请(专利权)人：上海联影医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31