磁共振射频电路设计

论文摘要

本课题提出了应用于磁共振系统的低噪声前置放大器、功率放大器、以及射频驱动单元的电路设计及制作方案。低噪声前置放大器是我们为磁共振接收机所设计制作的。其位于探头与后级放大器之间,用来接收探头中所感应出的极其微弱的电压信号,是对磁共振信号进行放大的第一级设备。所以,本课题所设计的低噪声前置放大器在充分考虑了其噪声对信噪比的影响后,特别在设计时加入了无源带通滤波器,对信号进行提取及噪声的抑制。除了低噪声前置放大器外,我们还设计、制作了用于磁共振发射机的功率放大器(功放)。功放是发射机的重要组成部分。它能够将激发样品所需的射频信号进行功率放大,满足不同情况下对发射功率的要求。以此保证在一定区域内的样品可以被足够的功率电平所激发,从而产生共振信号。由于我们为了能够将本课题所设计的功率放大器应用于一些便携式一体化设备。所以,我们对其功率进行了限制,目前该功率放大器的发射功率上限为10W。同时,为了提高其稳定性和可靠性,围绕着功率级我们还设计了一系列自我保护功能,如供电电压测量,输入、输出功率监测,以及对门信号占空比的检测等。在超导磁共振成像系统中,射频线圈通常有单线圈和双线圈两种工作状态,分别实现了体线圈发射和接收、头线圈发射和接收,以及体线圈发射和头线圈接收等多种工作模式。在双线圈工作状态下,在射频激发和磁共振信号检测期间,需要消除发射线圈和接收线圈之间的偶合：在单线圈工作状态下,则需要对发射通道和接收通道进行快速切换,同时保证射频功率不串入接收机前置放大器,以免破坏前放。为实现以上目的,本文设计了一个射频驱动单元,在门控信号和模式选择信号的控制下,对电源的输出进行快速切换,从而实现了射频线圈的工作模式选择和通道控制。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 磁共振成像技术的发展与应用
• 1.2 论文主要研究内容
• 第二章 磁共振成像系统结构
• 2.1 磁体系统
• 2.2 射频系统
• 2.3 梯度系统
• 2.4 计算机系统
• 第三章 低噪声射频前置放大器
• 3.1 低噪声前置放大器概述
• 3.2 放大器噪声的分类及特点
• 3.3 前置放大器中的噪声抑制技术
• 3.4 射频前置放大器的设计
• 3.5 实验结果讨论
• 第四章 10W射频功率放大器
• 4.1 功率放大器概述
• 4.2 功率放大器的特点及功能
• 4.3 10W射频功率放大器的结构及设计
• 4.4 样机及讨论
• 第五章 射频驱动单元
• 5.1 射频驱动单元功能及结构概述
• 5.2 高速开关的原理
• 5.3 射频驱动单元高速开关的设计
• 5.4 射频驱动单元PIN管驱动电路的设计
• 5.5 制作样机及讨论
• 参考文献
• 致谢