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      用于磁共振射頻線圈的前置放大器的制造方法

      文檔序號(hào):6046099閱讀:416來(lái)源:國(guó)知局
      用于磁共振射頻線圈的前置放大器的制造方法
      【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于磁共振射頻線圈的前置放大器,包括由第一晶體管、第二晶體管組成的共射-共基放大電路,第一晶體管并聯(lián)布置有第三晶體管,第一晶體管、第三晶體管的輸入端分別與天線的輸出端相連,第一晶體管、第三晶體管的輸出端分別與第二晶體管的輸入端相連。本實(shí)用新型能夠在不破壞該裝置的噪聲匹配條件下增加接上放大器后的天線的整體等效阻抗,具有互感消除能力強(qiáng)、隔離效果好的優(yōu)點(diǎn)。
      【專利說明】用于磁共振射頻線圈的前置放大器
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本實(shí)用新型涉及醫(yī)學(xué)成像設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】,具體涉及一種用于磁共振射頻線圈的前置放大器。
      【背景技術(shù)】
      [0002]磁共振射頻接收線圈所使用的前置放大器大部分屬于低輸入阻抗的共射-共基放大器。這類放大器除了具有低噪聲放大信號(hào)功能外,還有一些專門的特性,如它們的輸入阻抗一般小于3歐姆,通過簡(jiǎn)單的匹配網(wǎng)絡(luò)和線圈(天線)相連。在有負(fù)載的情況下,從它們的往線圈方向輸入端的阻抗為50歐姆左右,而從線圈(天線)端往放大器方向則是幾百歐姆以上大阻抗,相當(dāng)于線圈(天線)線路中串入一個(gè)高阻抗的單元。這個(gè)高阻抗單元使得線圈(天線)在工作時(shí)的流經(jīng)的感應(yīng)電流大大減小,這使得不同線圈(各個(gè)天線)相互間的耦合效應(yīng)(互感)明顯減弱。這就是在磁共振線圈中得到廣泛應(yīng)用的通過前置放大器提高各個(gè)線圈和天線的隔離度方法的原理。由于現(xiàn)在的磁共振的線圈通道數(shù)(天線單元)越來(lái)越多(16-32個(gè)天線單元已常見于臨床應(yīng)用中),各個(gè)天線單元相互耦合效應(yīng)是多通道線圈要克服的最大技術(shù)難題,其它的提高隔離度方法如重疊面積、共用電感和電容等方法將由于多個(gè)單元高密度聚集,技術(shù)實(shí)現(xiàn)的難度變得極其大。所以應(yīng)用前置放大器提高隔離度是被認(rèn)為是最有潛力的方法。但是僅常規(guī)采用這種方法提高的隔離度是有限的,不能完全地消除各個(gè)通道單元的互感。比如一般通道間的隔離度需要_16dB以上,而這種方法一般僅能保證互感效應(yīng)最大天線單元之間(一般為物理位置為相鄰或近鄰的天線單元)的隔離度-1OdB左右,離-16dB,還差6dB。怎樣提高這種方法的效率和效果就顯得尤其重要。
      [0003]現(xiàn)有技術(shù)用于磁共振射頻線圈的前置放大器為由第一晶體管FET1、第二晶體管FET2組成的共射一共基放大電路。如圖1所示,其中左側(cè)框內(nèi)為天線的串聯(lián)諧振電路的等效電路。其中為天線在工作時(shí)的等效電阻,左邊的電感jXc為天線的等效電感,電容_jXc為天線的等效電容,它們是工作在諧振頻率的天線串聯(lián)諧振電路,是天線的線路主體,也是物理主體。該框中偏右邊的電感為天線輸出匹配電感其值等于天線的等效電感jXc。如圖1所示,其中右側(cè)框內(nèi)為現(xiàn)有技術(shù)的前置放大器的等效電路。其中-jXp為放大器輸入匹配網(wǎng)絡(luò)等效電容,jXp為等效電感,和為等效電阻,它們也諧振在天線的工作頻率上?,F(xiàn)有技術(shù)的前置放大器由第一晶體管FET1、第二晶體管FET2組成的典型的共射一共基放大電路。在現(xiàn)有技術(shù)的前置放大器里,為了滿足噪聲系數(shù)匹配關(guān)系、使噪聲系數(shù)最小,各個(gè)晶體管的輸入負(fù)載應(yīng)是一個(gè)大阻抗。對(duì)于常用的晶體管該值500-10000hm的范圍內(nèi)。通過分析,可以計(jì)算出,在該設(shè)計(jì)里該阻抗由式確定。其中由天線的物理特性和工作的電磁環(huán)境決定的,一般為IOOhm左右。可由輸出匹配電感設(shè)置。通常根據(jù)為了讓天線輸出阻抗為500hm的條件,其值設(shè)定為,在20到250hm之間。那么為了滿足和第一晶體管FETl噪聲匹配條件,應(yīng)設(shè)置在150至2500hm之間。為放大器的輸入網(wǎng)絡(luò)等效電阻,由該網(wǎng)絡(luò)電氣性能決定,一般為30hm左右。正如前文,決定放大器增加隔離度效應(yīng)的重要參數(shù):接上放大器后的天線的整體等效阻抗,可通過分析得出其是由+2/決定。利用以上各個(gè)參數(shù)經(jīng)驗(yàn)值可得其值為1500hm左右。在前文已經(jīng)提到這個(gè)值還不夠大,它限制住了放大器增加隔離度效應(yīng)的作用(該阻抗值越大,增加隔離度的效果越好),不能滿足線圈內(nèi)單元數(shù)增多和密集的技術(shù)趨勢(shì)的使用要求。因此,如何在不破壞該裝置的噪聲匹配條件下增加接上放大器后的天線的整體等效阻抗,從而增強(qiáng)不同線圈之間隔離度,已經(jīng)成為一項(xiàng)亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。
      實(shí)用新型內(nèi)容
      [0004]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠在不破壞該裝置的噪聲匹配條件下增加接上放大器后的天線的整體等效阻抗、互感消除能力強(qiáng)、隔離效果好的用于磁共振射頻線圈的前置放大器。
      [0005]為了解決上述技術(shù)問題,本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:
      [0006]一種用于磁共振射頻線圈的前置放大器,包括由第一晶體管、第二晶體管組成的共射一共基放大電路,其特征在于:所述第一晶體管并聯(lián)布置有第三晶體管,所述第一晶體管、第三晶體管的輸入端分別與天線的輸出端相連,所述第一晶體管、第三晶體管的輸出端分別與第二晶體管的輸入端相連。
      [0007]進(jìn)一步地,所述第一晶體管、第三晶體管均為N溝道場(chǎng)效應(yīng)管,所述第二晶體管為三極管,所述第一晶體管的柵極、第三晶體管的柵極分別作為輸入端與天線的輸出端相連,所述第一晶體管的漏極、第三晶體管的漏極分別與第二晶體管的發(fā)射極相連,所述第一晶體管的源極、第三晶體管的源極、第二晶體管的基極分別接地,所述第二晶體管的集電極為前置放大器的輸出端。
      [0008]本實(shí)用新型用于磁共振射頻線圈的前置放大器具有下述優(yōu)點(diǎn):本實(shí)用新型在第一晶體管并聯(lián)布置有第三晶體管,第一晶體管、第三晶體管的輸入端分別與天線的輸出端相連,第一晶體管、第三晶體管的輸出端分別與第二晶體管的輸入端相連,使得第一晶體管、第三晶體管之間相互等效和對(duì)稱,前置放大器等效阻抗增加了一倍,因此天線單元間的互感效應(yīng)也因此減小了一倍(感應(yīng)電壓一定,感應(yīng)電流減半),又因?yàn)闈M足了噪聲系數(shù)匹配的條件,所以沒有使工作點(diǎn)的噪聲系數(shù)變大,對(duì)放大器的噪聲沒有任何不良影響,從而能夠在不破壞該裝置的噪聲匹配條件下增加接上放大器后的天線的整體等效阻抗,具有互感消除能力強(qiáng)、隔離效果好的優(yōu)點(diǎn)。
      【專利附圖】

      【附圖說明】
      [0009]圖1為現(xiàn)有技術(shù)用于磁共振射頻線圈的前置放大器與天線相連后的等效電路示意圖。
      [0010]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例與天線相連后的等效電路示意圖。
      【具體實(shí)施方式】
      [0011]如圖2所示,本實(shí)施例用于磁共振射頻線圈的前置放大器包括由第一晶體管FETl、第二晶體管FET2組成的共射一共基放大電路,第一晶體管FETl并聯(lián)布置有第三晶體管FET3,第一晶體管FET1、第三晶體管FET3的輸入端分別與天線的輸出端相連,第一晶體管FET1、第三晶體管FET3的輸出端分別與第二晶體管FET2的輸入端相連。
      [0012]圖2中左側(cè)為天線的串聯(lián)諧振電路的等效電路,其中等效電路元器件與現(xiàn)有技術(shù)表達(dá)的含義相同,即電感jXc為天線的等效電感,電容-jXc為天線的等效電容。由于第一晶體管FET1、第三晶體管FET3的輸入端分別與天線的輸出端相連,因此天線的串聯(lián)諧振電路的等效電路有所變化,而對(duì)天線諧振主體電路部份等效圖做出的修改,是將現(xiàn)有技術(shù)天線的串聯(lián)諧振電路的等效電路變成一對(duì)等效電感和等效電容,分別用兩對(duì)相等的等效電感和等效電容表示,但是天線的串聯(lián)諧振電路物理結(jié)構(gòu)并未發(fā)生變化,實(shí)際變化的是該天線的輸出匹配網(wǎng)絡(luò),本實(shí)施例的等效電路中,有兩個(gè)值大小為jXc電感輸出信號(hào),且有兩個(gè)輸出端,分別對(duì)應(yīng)連接第一晶體管FET1、第三晶體管FET3的輸入端。與現(xiàn)有技術(shù)相比,天線的串聯(lián)諧振電路主體沒有發(fā)生變化,但由于有兩個(gè)輸出匹配它電感,它可以等效看作被均分成兩個(gè)串聯(lián)的串聯(lián)諧振電路(在新的設(shè)計(jì)里由一對(duì)一組jXc和-jXc等效電感和電容組成)。相應(yīng)這兩個(gè)天線輸出端,圖中右邊框新型的放大器也有兩個(gè)的輸入網(wǎng)絡(luò)。為了平衡和對(duì)稱這兩個(gè)輸入網(wǎng)絡(luò)是設(shè)置成等效一致的。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)末端接上與現(xiàn)有技術(shù)相同的第一級(jí)晶體管(第一晶體管FET1、第三晶體管FET3),使得第一晶體管FET1、第三晶體管FET3組成并聯(lián)的共射一共基放大電路的第一級(jí)。這兩個(gè)第一級(jí)晶體管(第一晶體管FET1、第三晶體管FET3)輸出再共接到第二晶體管FET2。這些晶體管的接法是原來(lái)經(jīng)典設(shè)計(jì)的共射一共基的簡(jiǎn)單變形(第一級(jí)的一個(gè)共射晶體管由共輸出端的由兩個(gè)同樣的晶體管取代)。為了滿足第一晶體管FET1、第三晶體管FET3的噪聲匹配條件,我們需要考察第一晶體管FET1、第三晶體管FET3的輸入負(fù)載(它們是等效和對(duì)稱的)。在本實(shí)施例中,可分析得出該負(fù)載由決定。由于前文已經(jīng)提到一般為30hm左右,因此為了實(shí)現(xiàn)讓負(fù)載大小在500-10000hm的范圍內(nèi),那么則應(yīng)設(shè)置在20到600hm范圍內(nèi)。因此,該值很顯然小于現(xiàn)有技術(shù)的(在150至2500hm之間)。通過圖2的等效電路可以看出,天線的整體等效阻抗由公式+2/+ 2/決定。將等于lOOhm、等于500的開方根、等于30hm等經(jīng)驗(yàn)值,我們可得該等效電阻為3000hm左右,因此是現(xiàn)有技術(shù)對(duì)應(yīng)值1500hm的兩倍。由于的值相對(duì)較小,在現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計(jì)里來(lái)該阻抗約為2/,現(xiàn)在為兩個(gè)2/。由此可見,在本實(shí)施例中,等效阻抗增加了一倍,也因此天線單元間的互感效應(yīng)也因此減小了一倍(感應(yīng)電壓一定,感應(yīng)電流減半),又因?yàn)闈M足了噪聲系數(shù)匹配的條件,所以沒有使工作點(diǎn)的噪聲系數(shù)變大,對(duì)放大器的噪聲沒有任何不良影響,而且本實(shí)施例通過輸入端的兩個(gè)共射的放大晶體管及其匹配網(wǎng)絡(luò),并且通過匹配網(wǎng)絡(luò)具體阻抗的確定,實(shí)現(xiàn)兩個(gè)晶體管的輸入負(fù)載滿足噪聲系數(shù)匹配條件。
      [0013]參見圖2,本實(shí)施例的第一晶體管FET1、第三晶體管FET3均為N溝道場(chǎng)效應(yīng)管,第二晶體管FET2為三極管,第一晶體管FETl的柵極、第三晶體管FET3的柵極分別作為輸入端與天線的輸出端相連,第一晶體管FETl的漏極、第三晶體管FET3的漏極分別與第二晶體管FET2的發(fā)射極相連,第一晶體管FETl的源極、第三晶體管FET3的源極、第二晶體管FET2的基極分別接地,第二晶體管FET2的集電極為前置放大器的輸出端。
      [0014]以上僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式,本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例,凡屬于本實(shí)用新型思路下的技術(shù)方案均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出,對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說,在不脫離本實(shí)用新型原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾,這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
      【權(quán)利要求】
      1.一種用于磁共振射頻線圈的前置放大器,包括由第一晶體管、第二晶體管組成的共射一共基放大電路,其特征在于:所述第一晶體管并聯(lián)布置有第三晶體管,所述第一晶體管、第三晶體管的輸入端分別與天線的輸出端相連,所述第一晶體管、第三晶體管的輸出端分別與第二晶體管的輸入端相連。
      2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于磁共振射頻線圈的前置放大器,其特征在于:所述第一晶體管、第三晶體管均為N溝道場(chǎng)效應(yīng)管,所述第二晶體管為三極管,所述第一晶體管的柵極、第三晶體管的柵極分別作為輸入端與天線的輸出端相連,所述第一晶體管的漏極、第三晶體管的漏極分別與第二晶體管的發(fā)射極相連,所述第一晶體管的源極、第三晶體管的源極、第二晶體管的基極分別接地,所述第二晶體管的集電極為前置放大器的輸出端。
      【文檔編號(hào)】G01R33/36GK203773036SQ201420045209
      【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月24日
      【發(fā)明者】吳勇 申請(qǐng)人:上海辰光醫(yī)療科技股份有限公司
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