专利名称：磁共振设备的线圈装置、相关接收电路和相应磁共振设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于磁共振设备的、带有一个线圈的线圈装置，其磁共振信号能够被传输到传输电缆上。本发明还涉及一种带有模拟数字转换器的接收电路，所述线圈的磁共振信号可通过传输电缆传输给该模拟数字转换器。最后，本发明还涉及一种带有这些组件的磁共振设备。
背景技术：
在磁共振设备中为了测取信号通常需要多个线圈装置。为此每个线圈装置通过自己的电缆与接收电路连接。这在实际中导致要敷设多条电缆，其中每条电缆还附加地需要一个壳式陷波器(Mantelwellensperre)。
现有技术的解决方法烦琐、工作量大且费用高，此外还易引起错误。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种用于磁共振设备的线圈装置和与其相关的接收电路，使敷设电缆的费用明显降低。
根据本发明，上述线圈装置的技术问题是这样解决的，即在线圈后设置一个调制器，借助该调制器可以在载波频率上对磁共振信号进行调制，并且在该调制器后设置一个供电元件，借助这个供电元件在载波频率上调制的磁共振信号被输送到传输电缆上。
根据本发明，与此相关的接收电路的技术问题是这样解决的，即在模拟数字转换器前设置一个解调器，借助该解调器将在载波频率上调制的、并通过传输电缆传输给接收电路的磁共振信号进行解调。
调制器的载波频率可以是固定的。但前提是载波频率能够通过手动或控制指令来改变。同样，解调器的载波频率也是可变的。因为这样就尤其不是要求设置多个并联的解调电路，而仅仅是安装合适的解调器。
当在该调制器前面设置用于对磁共振信号进行带通滤波的频率滤波器时，则在接收电路里磁共振信号就能够清楚地分离。当在该频率滤波器后还附加地设置一个解调器时，则这种分离就会更好。在此，该线圈装置中的频率滤波器将拉莫尔频率作为中频。
当在调制器和频率滤波器之间设置一个混频器时(借助该混频器可将滤波后的磁共振信号与基频混合)，则要调制的频率范围较小。因此在接收电路中可以有更好的对所涉及的调制信号的分离。当基频靠近拉莫尔频率时，尤其如此。在这种情况下尤其可借助设置在解调器后的频率滤波器对解调的磁共振信号在中频处进行带通滤波，该中频明显小于比拉莫尔频率。此外，在这种情况下，接收电路的模拟数字转换器具有一个明显小于拉莫尔频率的截止频率。
当在混频器后面设置一个为了过滤拉莫尔频率和基频的和频率的中频带通滤波器时，就可通过和频率杜绝产生可能出现的干扰。
基频可以在线圈装置内部产生。但优选地是将基频通过传输电缆传输给混频器。由于基频可以对所有的线圈装置都一样，并且对接收电路是已知的，因此这是特别有效的。优选地，其输出信号具有基频的频率发生器甚至是接收电路的一部分。
当在混频器和传输电缆之间设置一个用于在传输电缆上的信号中过滤基频的频率滤波器时，则其它可能干扰影响传输到调制器的信号的频率就被预先过滤掉。优选地是在频率发生器和传输电缆之间也设置一个频率滤波器。
当在调制器前面设置一个动态压缩器时，则所要求的调制器的控制范围就会较小。所要求的仅是较小的信噪比。由此引起的磁共振信号的失真通过在接收电路的模拟数字转换器后设置一个相应的解压缩器进行补偿。
当在调制器前面设置一个用于过滤输入调制器的输入信号的输入带通滤波器时，则从调制器输出的信号被频带截止。当在调制器后面附加设置一个用于过滤从调制器输出的输出信号的输出带通滤波器时，频带边界会更窄。
可以通过一个变压器把调制器和/或解调器连接到传输电缆上。
当对线圈装置通过传输电缆供电时，还会降低敷设电缆的费用。在此接收电路相应地具有一个给传输电缆供电的供电装置。
当线圈装置具有一个通过传输电缆传输控制指令的控制电路时，敷设电缆的费用还能够被降低。在此接收电路相应地具有一个控制电路，借助该控制电路可将控制指令传送到传输电缆上。
控制电路可以和传输电缆电连接，并且为了测定预定的控制信号通过传输电缆传输给线圈装置的供电电压的电平和/或符号要能够被测取。在这种情况下对应地用于传输预定控制信号的控制电路可以改变输送到传输电缆的供电电压电平和/或符号。
当用于测取控制信号的控制电路分析一个通过传输电缆传输给线圈装置的交流电压的变化时，则可用特别简单和容易的方式传输多个控制指令。在此相应地用于传输控制信号的控制电路把交流电压的变化传输到传输电缆上。
当在控制电路之前设置一个频率滤波器时，可特别简单而可靠地将控制指令与其它频率的信号分离开来。
本发明一个特别常见的应用情况是将所述线圈设计为局部线圈。
还可将调制器和解调器设计成频率调制器或变频器。
本发明的其它优点和细节将在下面结合附图对实施方式说明中更加清楚。其中，在原理示意图中示出图1一个磁共振设备示意图，图2一个线圈装置和图3一个接收电路。
具体实施例方式
按照图1，所示磁共振设备具有一个接收电路1。该接收电路1设置在屏蔽仓2外。该屏蔽仓2内设置了多个线圈装置3，这些线圈装置通过公共传输电缆4和相关的连接元件5与接收电路1相连。传输电缆4优选地设计成同轴电缆。在传输电缆4上至少有一个设置在线圈装置3和接收电路1之间的壳式陷波器6。
按照图2，每个线圈装置3具有一个线圈7。该线圈7可以是固定安装在磁共振设备上的线圈。但是线圈7优选地设计为局部线圈。
在线圈7后设置了一个前置放大器8。该前置放大器8的输出信号被传输到频率滤波器9上。在频率滤波器9里对预放大的线圈7的输出信号(即磁共振信号)进行带通滤波。频率滤波器9为此以拉莫尔频率作为中频。
滤波后的磁共振信号被从频率滤波器9传输到混频器10。在混频器10中将滤波后的磁共振信号与基频混合。在此该基频通过另一个频率滤波器11通过传输电缆4传输到混频器10。基频借助频率滤波器11被过滤。即频率滤波器11仅允许基频通过，所有其它频率都禁止通行。
按照图3，基频为此通过一个频率滤波器12从频率发生器13被传输到传输电缆4上。根据图3频率发生器13和频率滤波器12为接收电路1的组成部分。
视基本磁场强度而定，拉莫尔频率一般位于8到125MHz之间。例如对于1.5T的基本磁�。德饰�63.6MHz。基频优选地应该靠近拉莫尔频率。这两个频率之间的差应该在例如1到3MHz之间，如1.4MHz。
混频器10的输出信号通过中间带通滤波器10′被传输到一个动态压缩器14。该中间带通滤波器10′被调准到拉莫尔频率与基频的差值上。只有这一区域的频率被允许通过。所有其它的频率，特别是拉莫尔频率与基频之和的频率将被过滤掉。
最后，所述动态压缩器14的输出信号通过输入带通滤波器15′被传输到调制器15。结果信号借助于调制器15在载波频率上被调制。在载波频率上调制后的信号将通过输出带通滤波器15″被传输到供电元件15a。从这个供电元件15a出来的在载波频率上调制的磁共振信号通过变压器16被传输到传输电缆4上。
通常，载波频率位于GHz范围内，例如在1到2GHz之间。载波频率对每个线圈装置3是独立的。直接相邻的载波频率例如有50到100MHz的频率差。每个线圈装置3的载波频率在此可以设置成固定的。但优选载波频率(如图2中用箭头A所示的)是可变的。
按照图3，接收电路1具有一个解调器17，它同样通过变压器18与传输电缆4连接起来。从调制器15传输到传输电缆4上的已调制的磁共振信号由解调器17解调。为了选择线圈装置3，解调器17的载波频率是可变的。图3中解调器17的载波频率用箭头B表示。
在解调器17后设置了一个频率滤波器19。在频率滤波器19中解调的磁共振信号将被中频带通滤波。该中频是被解调的磁共振信号的中间频率。它明显小于拉莫尔频率，并实际上等于拉莫尔频率与基频的差。该解调的磁共振信号典型地位于1到3MHz区域之间。
频率滤波器19的输出信号被传输到模拟数字转换器20。在该模拟数字转换器中，到此仍为模拟的磁共振信号被数字化。该模拟数字转换器20当然必须具有一个明显大于解调的磁共振信号所处的频段的截止频率。但该截止频率可以明显小于拉莫尔频率。例如，该模拟数字转换器20的截止频率可在10MHz左右。
在模拟数字转换器20后设置了一个解压缩器21。借助该解压缩器21对动态压缩器4所实施的压缩进行补偿。
可以设置多个解调器17和位于其后的组件19至21。这在图3中通过一个节点K示出，通过节点K其它解调器17也能连接到变压器上。在这种情况下，每个解调器17当然要调准到其它载波频率。
此外，按照图3，接收电路1具有一个供电装置21。借助该供电装置21通过一个轭流圈22可向传输电缆4供电。因此按照图2，线圈装置3也可以通过传输电缆4由另一个轭流圈23来供电。按照图2，轭流线圈23与一个供电装置24相连，供电装置发出的电能被分配在线圈装置3的各个负载电路上。
此外，按照图3，接收电路1具有一个控制电路25。在这种情况下，控制电路25将控制指令传输到传输电缆4上。各线圈装置3相应地具有一个控制电路26，其分析并执行通过传输电缆4传输的控制指令。
当控制电路26(直接地或例如通过供电装置24)和传输电缆4电连接时，则控制电路25例如可以控制供电装置21。借此例如能够改变输送到传输电缆4上的供电电压的电平和/或符号。然后控制电路26测取供电电压的电平和/或符号并且由此测定预定的控制信号。
此外，还可如图3中用一组波列27示出的那样，控制电路25将交流电压的变化传输到传输电缆4上。在这种情况下，线圈装置3的控制电路26从通过传输电缆4传输的交流电压变化确定控制信号。即控制电路分析交流电压的变化。交流电压的变化优选地位于一个既明显地远离GHz的载波频率范围也远离拉莫尔频率和基频的60MHz的频率范围。典型地它在一个很低的频率，并位于KHz频段内。特别是在控制电路26前设置一个当然处于KHz频段的频率滤波器28的情况下，这是可能的。
借助于交流电压变化可以传输许多控制指令。例如可以传输一条控制指令给控制电路26，根据这条指令来控制一个设置在线圈7中的PIN二极管29。然后线圈7由于控制而失调。借此例如可使各线圈装置3通过相应的失调从可能的接收线圈装置中被遮断。
借助本发明在避免电磁屏蔽问题情况下可以容易地通过公共传输电缆4将多个线圈装置3与公共的接收电路1连接。为此可以选择将调制器15和解调器17设计成调频器或者变频器。
权利要求
1.一种用于磁共振设备的线圈装置，其具有一个线圈(7)，在该线圈后设置了一个调制器(15)，借助该调制器可以将线圈(7)的磁共振信号调制到载波频率；以及一个设置在调制器(15)后的供电单元(15a)，借助该供电单元能够将调制到载波频率的磁共振信号传输到传输电缆(4)上。
2.根据权利要求1所述的线圈装置，其特征在于，所述调制器(15)的载波频率是可变的。
3.根据权利要求1或2所述的线圈装置，其特征在于，在调制器(15)前设置了一个对磁共振信号进行带通滤波的频率滤波器(9)。
4.根据权利要求3所述的线圈装置，其特征在于，所述频率滤波器(9)具有拉莫尔频率作为中频。
5.根据权利要求3或4所述的线圈装置，其特征在于，在所述调制器(15)和频率滤波器(9)之间设置了一个混频器(10)，借助该混频器(10)可将滤波后的磁共振信号和基频混合。
6.根据权利要求5所述的线圈装置，其特征在于，在所述混频器(10)后设置了一个用于过滤拉莫尔频率和基频的和频率的中间带通滤波器(10’)。
7.根据权利要求5或6所述的线圈装置，其特征在于，所述基频靠近拉莫尔频率。
8.根据权利要求5，6或7所述的线圈装置，其特征在于，所述基频可以通过传输电缆(4)传输到混频器(10)。
9.根据权利要求8所述的线圈装置，其特征在于，在所述混频器(10)和传输电缆(4)之间设置了一个用于过滤传输电缆上的信号中的基频的频率滤波器(11)。
10.根据上述权利要求之一所述的线圈装置，其特征在于，在所述调制器(15)前设置了一个动态压缩器(14)。
11.根据上述权利要求之一所述的线圈装置，其特征在于，在所述调制器(15)前设置了一个用于过滤传输到该调制器(15)的信号的输入带通滤波器(15′)。
12.根据上述权利要求之一所述的线圈装置，其特征在于，在所述调制器(15)后设置了一个用于过滤该调制器(15)输出的信号的输出带通滤波器(15″)。
13.根据上述权利要求之一所述的线圈装置，其特征在于，所述调制器(15)通过一个变压器(16)与传输电缆(4)相连。
14.根据上述权利要求之一所述的线圈装置，其特征在于，可以通过传输电缆(4)为其供电。
15.根据上述权利要求之一所述的线圈装置，其特征在于，它具有一个控制电路(26)，可以通过传输电缆(4)将控制指令传输给该控制电路(26)。
16.根据权利要求15所述的线圈装置，其特征在于，所述控制电路(26)和传输电缆(4)是电连接的，并且为了确定预定的控制信号，可以测取通过传输电缆(4)输送给线圈装置的供电电压的电平和/或符号。
17.根据权利要求15或16所述的线圈装置，其特征在于，所述用于测定控制信号的控制电路(26)对通过传输电缆(4)传输给线圈装置的交流电压的变化进行分析。
18.根据权利要求17所述的线圈装置，其特征在于，在所述控制电路(26)前设置了一个频率滤波器(28)。
19.根据权利要求15至18之一所述的线圈装置，其特征在于，所述线圈(7)可借助所述控制电路(26)来失调。
20.根据上述权利要求之一所述的线圈装置，其特征在于，所述线圈(7)被设计成局部线圈。
21.根据权利要求1至20之一所述的线圈装置，其特征在于，所述调制器(15)被设计成频率调制器。
22.根据权利要求1至20之一所述的线圈装置，其特征在于，所述调制器(15)被设计成变频器。
23.一种用于在载波频率上对磁共振信号进行调制的接收电路，其中，磁共振信号通过传输电缆(4)输送给该接收电路，该电路带有一个模拟数字转换器(20)，在该模拟数字转换器(20)前设置了一个解调器(17)，借助该解调器(20)可将磁共振信号解调。
24.根据权利要求23所述的接收电路，其特征在于，所述解调器(17)的载波频率是可变的。
25.根据权利要求23或24所述的接收电路，其特征在于，它具有一个可连接到传输电缆(4)上的频率发生器(13)，该频率发生器(13)的输出信号具有一个基频。
26.根据权利要求25所述的接收电路，其特征在于，在频率发生器(13)和传输电缆(4)之间设置了一个频率滤波器(12)。
27.根据权利要求25或26所述的接收电路，其特征在于，所述基频靠近拉莫尔频率。
28.根据权利要求23至27之一所述的接收电路，其特征在于，在所述解调器(17)后设置了一个频率滤波器(19)。
29.根据权利要求28所述的接收电路，其特征在于，所述解调后的磁共振信号借助频率滤波器(19)在明显小于拉莫尔频率的中频下可被带通滤波。
30.根据权利要求27和29之一所述的接收电路，其特征在于，所述中频等于基频与拉莫尔频率的差。
31.根据权利要求23至30之一所述的接收电路，其特征在于，所述模拟数字转换器(20)具有一个明显小于拉莫尔频率的截止频率。
32.根据权利要求29和31或者30和31所述的接收电路，其特征在于，所述截止频率明显大于中频。
33.根据权利要求23至32之一所述的接收电路，其特征在于，在模拟数字转换器(20)后设置了一个解压缩器(21)。
34.根据权利要求23至33之一所述的接收电路，其特征在于，所述解调器(17)通过变压器(18)与传输电缆(4)相连。
35.根据权利要求23至34之一所述的接收电路，其特征在于，它具有一个为传输电缆(4)供电的供电装置(21)。
36.根据权利要求23至35之一所述的接收电路，其特征在于，它具有一个控制电路(25)，借助该控制电路(25)可将控制指令传输到传输电缆(4)上。
37.根据权利要求36所述的接收电路，其特征在于，由所述用于传输预定控制信号的控制电路(25)可以改变输送到传输电缆(4)上的供电电压电平和/或符号。
38.根据权利要求36或37所述的接收电路，其特征在于，所述用于传输控制信号的控制电路(25)传输一个交流电压变化到传输电缆(4)上。
39.根据权利要求23至38所述的接收电路，其特征在于，所述解调器(17)被设计成频率调制器。
40.根据权利要求23至38所述的接收电路，其特征在于，所述解调器(17)被设计成变频器。
41.一种磁共振设备，它带有一个根据权利要求23至40之一所述的接收电路(1)和至少一个根据权利要求1至22之一所述的线圈装置(3)，其中，所述接收电路(1)和所述线圈装置(3)通过一个传输电路(4)互相连接。
全文摘要
本发明涉及一种用于磁共振设备的线圈装置(3)，它具有一个线圈(7)，在该线圈后设置了一个调制器(15)，借助该调制器可在载波频率上对线圈(7)的磁共振信号进行调制。在该调制器(15)后设置了一个供电单元(15a)，借助这个供电单元能够将在载波频率上调制的磁共振信号传输到传输电缆(4)上。在一个相关的接收电路(1)中一个解调器(17)设置在模拟数字转换器(20)的前面，借助该解调器(17)可将磁共振信号解调。
文档编号G01R33/36GK1409125SQ0214570
公开日2003年4月9日 申请日期2002年9月30日 优先权日2001年10月1日
发明者彼得·费尔德, 沃尔夫冈·伦兹 申请人:西门子公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
