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专利名称：磁共振设备的天线装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种磁共振设备的天线装置，该天线装置具有一个至少包括一个天线单元的第一天线组，和一个同样至少包括一个天线单元的、与该第一天线组分离的第二天线组。此外，本发明涉及一种用于测量磁共振信号的、耦合该两个相互分离的天线组的方法，其中，天线组分别至少包括一个天线单元。
背景技术：
在对患者的确定器官或者身体部位进行的MR(磁共振)检查中，为了接收核自旋共振信号(MR信号)，越来越多地采用所谓的表面天线。这种表面天线在检查中相对靠近身体表面尽可能直接设置到待测患者的确定器官或者身体部位上。与通常用于产生通过患者的一个总的断面图的、较大的、与患者分开设置的天线相反，这种表面天线因此具有这样的优点，即其设置在更靠近感兴趣区域。由此，减少了在患者身体内部通过电气损失造成的噪声成分，这使得表面天线的所谓信噪比(SNR)原则上比分离天线的更好。但是，缺点是，一个单个表面天线只能在一个确定的空间延伸中产生有效的图像，该空间延伸处于表面天线线环直径的数量级上。因此，这种单个表面天线的应用可能性由于有限的观察区域受到极大的限制。虽然，通过将表面天线线环直径扩大可以扩展观察区域，但是，线环直径增加的同时又与在患者体内的电气损耗和由此同时变大的噪声相关联。因此，在应用一个单个的表面天线时总是必须一方面在尽可能好的分辨率和另一方面尽可能大的观察区域之间选择一个折中。一种扩大观察区域而不会以相同的规模降低分辨率的可能性在于，采用多个相邻设置的单个表面天线，即，采用一个共同构成一个表面天线的天线单元(天线阵列)的整个区域。
这种具有多个相邻天线单元的天线装置的问题在于，在一个天线单元中的高频由于所谓的感应耦合可能在一个相邻的天线单元中感应出电压。也就是说，在一个天线单元中产生的信号也自动地在一个相邻的天线单元中造成一个信号分量。这种感应耦合造成信噪比变坏。此外，对耦合天线单元信号的计算的开销比对没有耦合的天线单元的要大。因此，应该尽可能避免天线单元的感应耦合。
例如在US 4825162中描述了一种对相邻天线去耦合的方法。其中，这样实现了去耦合，即将相邻天线的线环以一定的程度重叠，从而使在所涉及的天线之间的总感应耦合为最小。由于所参与的天线单元之间强制性地需要重叠，这种去耦合方法并不在所有情况下适用于对相邻线圈去耦合。
一种这样的情况例如出现在，当相邻天线属于不同的天线组，例如处于分离的外壳中的不同天线阵列时。因为在MR检查中有意义的是，使天线的大小与待检查对象的大小以及与检查的方式和方法相适应，所以在MR设备中必须有多个不同大小的表面天线可供使用，其中，分别为特定的检查选择合适的大小。为了使需准备的天线大小的数量在一定的限度内，且对于不同的应用能够达到较高的可变性和更好的适应性，因此在实际中通常以�？榈男问焦钩商煜哒罅�。每个天线�？榫哂幸桓龃�有由多个单个天线组成的天线组的外壳，该天线组构成一个小的天线阵列。通过将天线模块相互结合可以构成不同大小的天线阵列。在这点上存在这样的问题，即相互结合的各天线组的分别处于相互对准的天线组末端的天线单元直接相邻，因此会相互感应地超临界耦合。
目前在实际中公知的是，用于天线组的外壳在其边缘上设置了匹配块，从而使在外壳耦合中两个相邻的边沿天线单元同样重叠。这在图1中示出。这里，在第一个外壳G1中有一个第一天线组，该天线组具有多个在第一天线平面E1上设置的单个天线单元A。在另一个外壳G2中有一个第二天线组，该天线组包括多个在第二天线平面E2上设置的单个天线单元A。两个外壳G1、G2的末端是这样成型的，即在两个外壳G1、G2精确匹配的耦合中两个天线组的边沿天线单元被强制地按适当的方式重叠，以便达到相邻边沿天线单元之间的去耦合。在该图中还示出，两个天线组的单个天线单元A分别设置在不同的天线平面E1、E1上。这意味着，这些天线组中的一个具有比另一个天线组距患者更远的距离，使得该天线组的信噪比在本质上更差。此外，外壳G1、G2必须构造得相对厚，由此还保证了与下一个靠近患者设置的天线组的要求的确定的安全距离。
建造在没有匹配块末端的简单外壳中的天线组的简单重叠，会造成在重叠区域天线装置的加厚。因此，这种装置仅仅在将天线放在患者身体上的检查中可以使用，而不能用在患者位于天线上的装置中。
图2示出了一个目前同样在实际中应用的另一种两个天线组耦合的选择。这里，不同外壳G1、G2之间的分离通过这样的方式实现，即给出一个共同的边界天线，其线路在外壳G1、G2的边沿上分别终止于一个插座接点S。在共同耦合时这两个边界天线的一半通过该插座接点S相互电气连接，从而共同形成一个完整的天线阵列。应用这种插座连接的问题在于，该电连接可能会被弄脏并会磨损，特别是如果有液体进入插座接点S时，而这在医学领域不能完全排除。

发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种对于这种公知现有技术的替代，该替代允许两个相邻天线组的可靠和简单的耦合，并在其中避免以上提到的缺点。
本发明的技术问题是通过一种用于磁共振设备的天线装置解决的，该天线装置包括一个第一天线组，其具有至少一个天线单元；和一个与该第一天线组分离的第二天线组，其同样具有至少一个天线单元，按照本发明，天线组分别包括共同起作用的耦合天线部件，该部件被这样构成和/或设置，即耦合天线部件在一个确定的天线组的相邻设置中这样相互感应地耦合，使得它们构成一个两个天线组的共同边界天线单元，该天线单元在所涉及的天线组内与其它天线单元是感应去耦合的。因此，两个天线组以及天线组处于其中的外壳必须仅按预定的设置相互定位，其中，自动地通过集成的耦合天线部件进行两个天线组的耦合。因为该耦合天线部件要构成一个共同的天线，显然，为此两个耦合天线部件中的至少一个必须具有一个适当的信号抽头，以便量取由边界天线单元所接收的MR信号。
其中，天线组优选这样构成，即在耦合设置中，两个天线组基本上处于一个天线平面。由此，对于所有天线组构成相同的测量特性，因而不需要在数据处理中进行开销很大的匹配。因为两个耦合天线部件仅仅是感应地相互耦合，所以也不需要可能磨损和弄脏的插头连接。
优选地，由耦合天线部件构成的边界天线单元与天线组的其它天线单元基本上对应。在这种情况下，可以将信号的接收和对通过该边界天线接收的数据的进一步处理，按照与天线组中其余天线单元相同的方式进行。
优选地，在至少一个耦合天线部件内部连接有电容组件和/或电感组件。借助于这些组件对所涉及的耦合天线部件这样地进行修正，即在与各相邻天线单元相孤立的对边界天线单元的考察中(即没有相邻边界天线单元的存在)，对所涉及的耦合天线部件上由于两个耦合天线部件的感应耦合产生的电流，采用与另一个耦合天线部件上的电流大致相同的值。因此，在耦合状态和没有外部天线单元的影响的情况下，两个耦合天线部件中流通相同的电流。
如果电容或者电感大体对应于这样一个乘积的倒数值，即待接收的MR信号的电路频率的平方与所涉及的耦合天线部件的电感和两个耦合天线部件之间的耦合电感之差的乘积时，则是这种情况。也就是说，电容或电感组件的最佳值，在已知MR频率、已知所涉及的耦合天线部件的电感以及已知两个耦合天线部件之间的耦合电感的条件下，可以精确地确定。但是遗憾的是，不仅耦合天线部件本身的电感而且两个耦合天线部件之间的耦合电感，通常都不能精确地根据耦合天线部件的几何数据来确定。因此，这样确定电容以及电感组件的适当的值，即在两个耦合天线部件的构造阶段，将这两个耦合天线部件相互置于正确的位置并与其它天线单元隔离地进行考察，其中，对一个可调电容或者电感组件进行调节，直到找到所希望的值。
此外，优选地将耦合天线部件这样地构成和/或设置，使得两个耦合天线部件与一个与该耦合天线部件之一直接相邻的天线单元的耦合电感在量上大致相等，在优化的情况下直到符号相同。即保证了，两个耦合天线部件以相同的程度与一个与该耦合天线部件之一相邻的天线单元感应耦合。这一条件应该在两个方向上成立，即，两个耦合天线部件与一个与其中第一耦合天线部件相邻的天线单元的耦合应该分别相同，以及两个耦合天线部件与一个与其中另一个耦合天线部件相邻的另一天线单元的耦合应该相同。
只要能满足耦合天线部件分别与相邻的天线单元同样强度地耦合的条件，以及此外在一个耦合天线部件中连接有适当的电容或者电感组件，则存在这样的优化条件，即耦合的耦合天线部件起到一个共同的天线单元的作用，并同时使在两个天线组中相邻天线单元的感应过耦合最小。
在构造阶段首先如所述通过一个可调组件的调整确定优化值之后，由于花费很�。�通常在天线装置的系列产品中使用具有固定值的电容或者电感组件。在具有高度可重复制造性的相应加工质量下，这点可以容易地实现。但在天线装置的制造中也可以采用可调组件，例如采用一个可调的微调电容器。按照这种方式，可以随时例如借助于一个MR设备的控制装置，在其它对耦合产生影响的参数出现变动时对该组件进行再次调整，以便设置优化耦合条件。
该两个耦合天线部件原则上可以是对称的，即构造同样的。但是，也可以使一个天线组具有第一类型的耦合天线部件，而另一天线组具有第二类型的耦合天线部件。然后这样构造这两种类型的耦合天线部件，即恰好由一个第一类型的耦合天线部件与一个第二类型的耦合天线部件构成一个边界天线单元。例如，第一类型的耦合天线部件可以具有一个适当的信号抽头，以便量取由共同构成的边界天线单元所接收的MR信号。在这种情况下，第二类型的耦合天线部件例如具有电容或者电感组件，以便按照上述条件将所涉及的耦合天线部件上的电流与另一个耦合天线部件中的电流相匹配。
此外，至少那个不具有用于接收的MR信号的抽头的耦合天线部件可以完全地没有电流接点。其含义是，该涉及的耦合天线部件没有接地，并没有与其它组件的电流连接，而是仅仅感应地与另一个耦合天线部件以及与天线组的相邻天线单元耦合。
优选地，将单个耦合天线部件这样构成，即将其自身共振频率相对于待接收的MR信号的频率进行失谐。这有这样的优点，即每个耦合天线部件在其不需要的情况下，即没有其它天线组耦合时，对于发射场是透明的，并且不必进行失谐。
但是，因为相互耦合的耦合天线部件应该构成一个完整的天线单元，所以至少一个耦合天线部件，例如第一类型的耦合天线部件或者第二类型的耦合天线部件，应至少具有一个调谐装置。然后在两个耦合天线部件的耦合状态中，借助于该调谐装置可以在接收时将边界天线单元的自身共振频率调谐到待接收的MR信号的频率，而在发射时，则相对于该MR信号的频率失谐。还可以使两个耦合天线部件都包括一个调谐装置，其中，这些调谐装置在耦合的情况下必须协调地运行，以便使共同构成的边界天线单元相应地处于共振或者对其进行失谐。
在本发明的另一种实施方式中，两个耦合天线部件中的至少一个具有用于使耦合天线部件进入运行状态的装置，其中，即便在没有耦合另外的耦合天线部件的情况下，也可以将耦合天线部件的自身共振频率调谐至待接收的MR信号的频率。也就是说，这里耦合天线部件可以在一个第一运行状态和一个第二运行状态之间来回转换，其中，在第一运行状态中耦合天线部件仅仅作为边界天线单元的部件工作，而在第二运行状态中天线单元本身构成完整的天线单元。
在该耦合天线部件的一种优选结构中，该耦合天线部件分别包括一个第一天线段，该天线段基本上在一个由这些天线单元构成的天线平面上展开。该天线段构成了MR信号的实际接收面积。此外，这些耦合天线部件还分别包括一个第二天线段，该天线段优选为右旋地从天线平面中突出。在耦合天线部件的一种耦合设置中(其中，耦合天线部件共同构成边界天线单元)，该第二天线段按一个确定的距离，优选地基本平行地相互定位。该第二天线段由此构成实际的耦合段，该耦合段保证了两个耦合天线部件的强耦合。
一个耦合天线部件的第一天线段，为了与一个在确定范围内的相邻天线单元去除感应耦合，设置为与有关天线组的相邻天线单元分别重叠。
多个这种天线组可构成一个可以在其它应用领域中普遍应用的磁共振天线系统，其中，这些天线组分别构成为一个按照本发明的天线装置并分别至少包括一个耦合天线部件，该耦合天线部件可以与一个其它天线组的对应耦合天线部件在构成一个共同的边界天线的情况下进行耦合。其中，各天线组可以�？榛�地通过简单的相互重叠和必要时的固定构成任意的天线面积。
这里，单个天线组优选地至少包括两个耦合天线部件，以便该天线组可与至少两个其它天线组耦合。只要该耦合通过两种不同共同作用类型的耦合天线部件实现，则天线组优选地既包括第一类型的耦合天线部件，又包括第二类型的耦合天线部件。当将耦合天线部件设置在有关天线组的不同的、例如相对的边沿上时，则可以使各单个的天线组链型耦合，以便构成任意大的总天线装置。
本发明的技术问题还通过一种用于耦合两个天线组以便测量磁共振信号的方法来解决，其中，所述天线组分别包括至少一个天线单元，其中，所述两个天线组按一个确定的预定设置相互定位，并且其中借助于在该两个天线组中分别集成的耦合天线部件感应地耦合，其中，所述耦合天线部件构成该两个天线组的公共边界天线单元，该边界天线单元与有关天线组内的其它天线单元去除了感应耦合。
这种磁共振天线系统原则上可以应用在各种任意的共振设备中，这些设备迄今为止也已经采用了按照本文开头所述的现有技术的表面天线�？楣ぷ�。


下面对照附图的提示结合本发明的实施方式对本发明作进一步的说明。图中，图1表示按照现有技术通过边界天线单元的重叠使两个天线组耦合的示意图，图2表示按照现有技术借助于电气插头接点使两个天线组耦合的设置的示意图，图3表示借助于按照本发明的耦合天线部件使两个天线组耦合的示意图，图4表示按照图3的、与相邻天线单元孤立的耦合天线部件的简化等效电路图，图5为在考虑相邻天线单元的情况下，按照图4的耦合天线部件的简化等效电路图。
具体实施例方式
图1和2分别表示了不同的实际方法，用来将处于不同外壳G1、G2中的两个分离的天线组相互耦合。具体的耦合方法以及其缺点已经在本文开头详细说明了。
如图3所示，在按照本发明的天线装置中为进行天线组的耦合采用了耦合天线部件2a、2b，这些耦合天线部件分别属于两个天线组11、12中的一个。这里，天线组11、12分别由一个单个天线单元1、3、4的区域组成。
在图3中为清楚起见仅示出了左侧天线组11的一个天线单元1和一个耦合天线部件2a，以及在右侧天线组12中的两个天线单元3、4和一个耦合天线部件2b。此外，一个天线组通常还包括其它天线单元，这些天线单元又可以连接在所示出左侧天线组11的最左侧天线单元1，和连接在右侧天线组12中的最右侧天线单元4。但是，原则上一个天线组为了与另一个天线组耦合也可以仅包括一个天线单元和一个耦合天线部件。
这里，单个天线单元1、3、4分别包括一个调谐电路5，以便将在接收时将有关天线单元1、3、4的自身共振频率调谐到待接收的MR信号的频率，而在发射时相对于该MR信号的频率失谐。由此保证了，天线单元1、3、4仅仅在接收时接收信号功率，而在发射时对于发射场透明。
天线组11、12在其外壳G1、G2内设置成同样的高度，以便在外壳G1、G2相连放置时基本上处于一个天线平面上E。“天线平面”的概念是这样理解的，即其中也包括了构造形式，在该构造形式中天线单元1、3、4的线环按两个相互邻接或者相互间在短距离内放置的、平行的平面相邻或者相互重叠地设置。一种典型的天线单元的构造举例是借助于一种多层锌铜合金或者多层线路薄膜的线路。这里，天线平面也可以按任意形状与天线外壳和/或其它环境条件，例如患者身体相适应，即，例如也围绕一个圆柱体缠绕或者按其它方式弯曲。
天线组11、12的耦合天线部件2a、2b分别靠近外壳13、14的相互指向的边沿15、16。其中，在左侧示出的天线组11中有一个第一类型的耦合天线部件2a(以下称为第一耦合天线部件2a)，而在右侧示出的天线组12中有一个第二类型的耦合天线部件2b(以下称为第二耦合天线部件2b)。
两个耦合天线部件2a、2b分别具有一个第一天线段7、9，这些天线段基本上在天线平面E中展开。与之相连的是一个垂直于天线平面E展开的第二天线段8、10，该天线段在图3中从天线平面E向下突出。
第二天线段8、10在示出的两个天线组11、12的共同耦合状态彼此平行。第一天线段7、9在天线平面E中分别与有关的相邻天线单元1、3重叠。
如随后还要具体表明的那样，两个耦合天线部件2a、2b在两个耦合天线部件2a、2b的适当构造中和设置中，以及在正确选择第二耦合天线部件2b中连接的电容C2的情况下，构成一个公共边界天线单元2，该边界天线单元2和其它天线单元1、3、4完全一样地接收MR信号，并通过第一天线段7、9与相邻的天线单元1、3的重叠，以同样的方式去耦合。
在此，第二耦合天线部件2b与任何测量设备没有电流连接、地电平等。它仅仅与相邻的天线组12的相邻天线单元3，以及在按照图3的耦合设置与在左侧天线组11中的第一耦合天线部件2a和其相邻的天线单元1感应耦合。
相反，第一耦合天线部件2a具有一个抽头6，以便量取由两个耦合天线部件2a、2b构成的边界天线单元2所接收的MR信号。此外，该第一耦合天线部件2a和其它天线单元1、3、4完全一样，具有一个调谐装置5，以便将边界天线单元2作为整体在接收时调谐到待接收的MR信号的频率，而在发射时相对于该MR信号的频率失谐。此外，第一类型的耦合天线部件2a和第二类型的耦合天线部件2b通常都具有一个相对于该MR频率失谐的自身共振频率。
为了使在图3中示出的两个耦合天线部件2a、2b如同一个共同的边界天线单元2起作用，首先要求，在两个耦合天线部件2a、2b中的电流大致相等。也就是说，第二耦合天线部件2b上的电流I2b必须与第一耦合天线部件2a上的电流I2a相当，最多只差一个极小的、可以忽略的耦合电流。这个条件可以通过适当选择电容C2来满足。
为此，首先参考图4所示等效电路，其中两个耦合天线部件2a、2b是孤立的，即不受相邻天线单元1、3的影响。除了在两个耦合天线部件2a、2b上的电流I2a和电流I2b以及电流方向SR2a、SR2b之外，还示出了在第一耦合天线部件2a上的门脉冲电压U2，该电压表示在接收MR信号时在抽头6上所加的电压。此外，两个耦合天线部件2a、2b之间的感应耦合通过所谓互感M22示意地表示。由于互感M22的存在第一耦合天线部件2a中出现的电流I2a在第二耦合天线部件2b中感应出一个电流I2b。其中，该电流I2b的大小和方向基本上由在第二耦合天线部件2b中连接的电容C2确定。
为了确定该电容C2的值，以便满足在两个耦合天线部件2a、2b中电流I2a、I2b的大致相等的条件，对于按照图4的等效电路作为出发点提供了下列电路方程电路2aI2a·jωL2a-I2b·jωM22＝U2(1a)
电路2b-I2a·jωM22+I2b·(jωL2b+1jωC2)=0---(1b)]]>其中，L2a以及L2b是两个耦合天线部件2a、2b的电感，ω是高频电流的角频率(Kreisfrequenz)，即待接收的MR信号的频率，而j是虚数。
为了确定电容C2，可以着手确定理想条件，使得在两个耦合天线部件2a、2b上的电流I2a、I2b精确相等。即，可以加入条件I2a＝I2b＝I2。由此，从方程(1a)得出-I2·jωM22+I2·(jωL2b+1jωC2)=0---(2)]]>通过求解该方程得到C2C2=1ω2(L2b-M22)----(3)]]>因此，方程(3)给出了对于电容C2的条件，由此在孤立的理想情况下电流I2a、I2b相等。
这里要注意，由于在方程(3)中的负号也有可能要求的电容C2值为负的。这样，则必须使用一个电感组件，或者必须将该电容器用一个适当的线圈替代。但是，因为电感比可比的电容具有较差的品质，优选地采用电容。所以优选地注意到，第二耦合天线部件2b的电感L2b总是大于两个耦合天线部件2a、2b之间的互感M22。通常，这点可以通过耦合天线部件2a、2b的相应设置和结构容易地实现。
在第二耦合天线部件2b的电感以及互感M22的值已知的条件下，可以精确地计算电容C2。但在实际中，电感和耦合电感都很难确定。因此，在构造阶段借助于一个可调电容进行工作，该电容用于两个耦合天线部件孤立的构造中并被不断地调整，直到两个耦合天线部件上的电流I2a、I2b相等。然后，这样找出的电容C2可以在随后的系列生产中通过一个固定电容器实现。
此外，为了达到由耦合天线部件2a、2b构成的共同的边界天线单元2与相邻的天线单元1、3的足够的感应去耦合，要求这两个耦合天线部件2a、2b以适当的方式与相邻的天线单元1、3重叠。
下面表明，如何通过重叠设置去耦合。其中，如果作为举例说明在边界天线单元2和在右侧天线组12中的相邻的天线单元3之间的去耦合，则足够了。与在左侧天线组11中的相邻天线单元1之间的去耦合按类似的方式实现。
为此，参考图5中这样组件的等效电路。在等效电路中示出的组件在图3中用实线表示，反之在该等效电路没有涉及的天线单元用虚线表示。在该第二等效电路中为按照图4的等效电路给出的参数附加地示出了，在相邻的天线单元3中的高频电流I3和电流方向SR3，以及在该天线单元3门上的电压U3。此外，示出了在第一耦合天线部件2a以及第二耦合天线部件2b和该天线单元3之间的互感M23a和M23b。另外标明了由于耦合天线部件2a、2b的这些耦合感应M23a、M23b，由高频电流I2a、I2b在天线单元3中感应的电压U23a、U23b。该电压U23a、U23b构成天线单元3的门脉冲电压U3。如果这两个过耦合电压U23a、U23b相互抵消，则出现完全的去耦合。
这里，计算的出发点又是对于按照图5的等效电路的电路方程电路2aI2a·jωL2a+I3·jωM23a-I2b·jωM22＝U2(4a)电路2b-I2a·jωM22+I3·jωM23b+I2b·(jωL2b+1jωC2)=0---(4b)]]>电路3I2a·jωM23a+I3·jωL3+I2b·jωM23b＝U3(4c)如果在方程(4c)中对第三电路应用上面归纳的前提，即在两个耦合天线部件2a、2b上的电流I2a、I2b应该大致相等，即I2a≈I2b≈I2成立，则在天线单元3门上的电压U3完全仅取决于在天线单元3上的电流I3，如果下式成立M23a+M23b＝0 (5)这是去耦合条件，该条件可以通过耦合天线部件2b与天线单元3之间的相应重叠实现。
按照方程(5)的去耦合条件也可以写成下列形式M23a＝-M23b＝M23(6)如果在电路方程(4a)、(4b)、(4c)中将常数M23a、M23b分别通过按照方程(6)的共同常数M23置换，则得到I2a·jωL2a+I3·jωM23-I2b·jωM22＝U2(7a)-I2a·jωM22-I3·jωM23+I2b·(jωL2b+1jωC2)=0---(7b)]]>I2a·jωM23+I3·jωM3-I2b·jωM23＝U3(7c)对方程(7b)中的电容C2用方程(3)的条件置换，得到-I2a·jωM22-I3·jωM23+I2b·jωM22＝0 (8)通过对求解该方程得到I2b=I2a+I3·M23M22≈I2a---(9)]]>方程(9)表明，在存在相邻天线单元3的条件下，在第二耦合天线部件2b上的电流I2b不完全与在第一耦合天线部件2a上的电流I2a相等，即使按照方程(3)选择了电容C2。为此，在第二耦合天线部件2b中出现了一个小的去耦合电流，该去耦合电流通过方程(9)中间部分的第二项描述。该去耦合电流一方面取决于在相邻的天线单元3上的电流I3，另一方面取决于按照方程(6)的条件确定的两个耦合天线部件2a、2b对于所述天线单元3的耦合电感M23与两个耦合天线部件2a、2b之间的耦合电感M22的比值。
耦合天线部件2a、2b之间的耦合电感M22设置得相对强。这里涉及的是一种共振耦合。通过该共振耦合在接收MR信号时构成了由耦合天线部件2a、2b组成的边界天线单元2的模式。在一种模式中电流同向流动。这是所谓的同相共振模式，该模式在一个对边界天线单元2的调谐中，借助于调谐装置5被设置在所希望的MR频率上。在第二种模式中电流则反向流动，它对于当前应用来说没有意义。
相反，通过在耦合天线部件2a、2b和相邻的天线单元3之间的感应耦合，所产生的耦合电感M23相对很小。它远远低于在耦合天线部件2a、2b之间的相互的耦合电感M22的10％。
因为内部耦合电感M22设置得远远大于耦合天线部件2a、2b和相邻的天线单元3之间的耦合电感M23，所以在方程(9)中相对于在第一耦合天线部件2a上的电流I2a可以忽略耦合电流的成分。
通过将方程(9)代入到方程(7a)中，得到第一耦合天线部件2a内的条件I2a·jωL2a-I2a·jωM22＝U2(10)该方程表示，第一耦合天线部件2a的门脉冲电压U2不再依赖于与第二耦合天线部件2b相邻的天线单元3的电流I3。由此，在该方向上实现了去耦合。
通过将方程(9)代入到方程(7c)中，得到相邻天线单元3内的条件I3·jωL3-I3·jωM232M22=U3≈I3·jωL3---(11)]]>该方程表示，相邻的天线单元3的门脉冲电压U3仅依赖于该相邻的天线单元3上的电流I3，而不再依赖于耦合天线部件2a、2b上的电流I2a、I2b。由此，在该方向上也实现了去耦合。
耦合天线部件2a、2b迄今仅仅对天线单元3产生这样的影响，即将“正常”阻抗jωL3减小了jω(M232/M22)。因为耦合天线部件2a、2b和相邻的天线单元3之间的耦合电感M23远远小于两个耦合天线部件2a、2b相互间的内部耦合电感M22，因此这种阻抗变化在实际中也可以忽略。
在构造具有有关耦合天线部件2a、2b的天线组时，可以这样实现这些条件，即，首先将两个耦合天线部件2a、2b孤立地构造，并一直调节一个可调电容器的电容C2，直到两个耦合天线部件2a、2b上的电流相等。然后，在第二步骤中，这样地改变第二耦合天线部件2b和天线单元3之间的重叠，直到尽管有天线单元3的门脉冲电压U3，在第一耦合天线部件2a门上的输入电流为零。在这种情况下出现了去耦合。按照同样的方式也可以在另一侧，即与耦合天线部件2a相邻的一侧附加一个天线单元。
耦合天线部件2a、2b和天线单元1、3、4分别这样设置在外壳13、14内，使得当外壳13、14按照边沿平面15、16相适应地相邻放置时，耦合天线部件2a、2b可自动地处于正确的相对位置上。作为定位帮助组件，有在该边沿平面15、16相互匹配的槽18和弹簧17，只要外壳13、14相互配合的放置，槽18和弹簧17就相互咬合。另外，天线外壳13、14也可以采用不同的定位帮助组件，例如相互咬合的杆和孔、位置标记等等。
天线组12、11在另一个没有示出的末端上，又分别具有适当的耦合天线部件2a、2b，其中，在图3中左侧示出的天线组11有意义地具有一个第二耦合天线部件2b，而在图3中右侧示出的天线组在其另一端具有一个第一耦合天线部件2a。由此，单个的天线组11、12可以作为天线�？槿我獾亓葱土�接，其中，仅需简单地将有关的外壳13、14相连放置。
在此，再次指出，上述的结构仅仅涉及一种实施方式，两个天线组借助于按照本发明的耦合天线部件进行耦合的基本原理也可以其它领域中由专业人员改变。
特别是两个耦合天线部件2a、2b的大小关系可以与图3中所示的不同。例如，位于天线平面E上的第二耦合天线部件2b的第一天线段9可以很长，以便将第一耦合天线部件2a与相邻的天线单元3之间的耦合电感M23a以及在第二耦合天线部件2b本身与其相邻的天线单元3之间的耦合电感M23b设置在相等的值上。
此外，一个天线组也可以除了所表示的、按一行设置的天线单元外，还可以具有按与所示行平行的一行或者甚至多行展开的其它天线单元。在这种情况下，在有关行上同样又有对应的耦合天线部件2a、2b，以便将这些行与天线单元适当地耦合。
同样，也可以将一个天线组的单个天线单元按一种任意的其它设置定位，其中，也必须将耦合天线部件同样相应地匹配。
权利要求
1.一种用于磁共振设备的天线装置，该天线装置包括一个第一天线组(11，12)，其具有至少一个天线单元(1)；和一个与所述第一天线组(11)分离的第二天线组(12)，其同样具有至少一个天线单元(3，4)，其特征在于，所述天线组(11，12)具有共同作用的耦合天线部件(2a，2b)，该耦合天线部件这样构成和/或设置，使得所述耦合天线部件(2a，2b)在天线组(11，12)的一个确定的相邻设置中，相互通过感应耦合构成该两个天线组(11，12)的一个公共边界天线单元(2)，该边界天线单元(2)与有关天线组(11，12)内的其它天线单元(1，3，4)去除了感应耦合。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，一个在至少一个所述耦合天线部件(2b)内连接的电容组件(C2)和/或电感组件，其值是这样确定的，即，在与各相邻的天线单元(1，3)相孤立地对所述边界天线单元(2)的考察中，对所涉及的耦合天线部件(2b)上由于两个耦合天线部件(2a，2b)的感应耦合而产生的电流(I2b)，采用与另一个耦合天线部件(2a)上的电流(I2a)大致相同的值。
3.根据权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，所述耦合天线部件(2a，2b)这样被构成和/或设置，使得在一个耦合天线部件(2b)与一个和该耦合天线单元(2b)相邻的天线单元(3)之间的耦合电感(M23b)，在量上与在另一个耦合天线部件(2a)和同一组件(3)之间的耦合电感(M23ab)大致相等。
4.根据权利要求2或3所述的天线装置，其特征在于，各组件的电容(C2)或电感是可调的。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的天线装置，其特征在于，一个所述天线组(11)具有一第一类型的耦合天线部件(2a)，而另一个所述天线组(12)具有一个第二类型的耦合天线部件(2b)，其中，正是由一个该第一类型的耦合天线部件(2a)与一个该第二类型的耦合天线部件(2b)构成一个边界天线单元(2)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的天线装置，其特征在于，所述各耦合天线部件(2a，2b)这样构成，即使其自身共振频率相对于待接收的MR信号的频率失谐。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的天线装置，其特征在于，至少一个所述耦合天线部件(2a)包括一个调谐装置(5)，以便在两个耦合天线部件(2a，2b)的耦合状态中，将由该两个耦合天线部件(2a，2b)构成的边界天线单元(2)的自身共振频率在接收时调谐到待接收的MR信号的频率，而在发射时，使其相对于该MR信号的频率失谐。
8.根据权利要求6或7所述的天线装置，其特征在于，至少一个所述耦合天线部件具有用于使所述耦合天线部件进入运行状态的装置，其中，在没有耦合其它耦合天线部件的情况下，可以将该耦合天线部件的自身共振频率调谐到待接收的MR信号的频率。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的天线装置，其特征在于，所述耦合天线部件(2a，2b)分别包括一个第一天线段(7，9)，该第一天线段基本上在一个由该天线单元(1，3，4)构成的天线平面(E)上展开；和一个第二天线段(8，10)，该天线段从所述天线平面(E)中突出，其中，在所述耦合天线部件(2a，2b)的一耦合设置中，所述第二天线段(8，10)按一个确定的距离相互定位。
10.根据权利要求9所述的天线装置，其特征在于，一个耦合天线部件(2a，2b)的所述第一天线段(7，9)，为了在特定的范围内与所涉及的天线组(11，12)的相邻天线单元(1，3)去除感应耦合，设置为与各天线组(11，12)的相邻天线单元(1，3)重叠。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的天线装置，其特征在于，所述两个耦合天线部件中的一个(2b)没有电流接点。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的天线装置，其特征在于，将所述天线组(11，12)这样设置在分离的天线外壳(13，14)中，即，在一个平面(E)中的一个确定的天线外壳(13，14)的位置上，所述耦合天线部件(2a，2b)自动地相互处于匹配的排列中。
13.根据权利要求12所述的天线装置，其特征在于，所述天线外壳(13，14)具有共同作用的定位帮助组件(17，18)，以便将该天线外壳(13，14)为了与所述天线组的耦合天线部件(2a，2b)的耦合匹配而定位。
14.一种磁共振天线系统，其具有多个共同作用、用于构成根据权利要求1至13中任一项所述的天线装置的天线组(11，12)，其中，每个天线组(11，12)包括至少一个耦合天线部件(2a，2b)，该耦合天线部件(2a，2b)可以与另一个天线组(11，12)的一个耦合天线部件(2a，2b)在构成一个共同的边界天线单元(2)的情况下耦合。
15.根据权利要求14所述的磁共振天线系统，其特征在于，一个所述天线组(11)包括一个第一类型的耦合天线部件(2a)，而另一所述天线组(12)包括一个第二类型的耦合天线部件(2b)。
16.根据权利要求14或15所述的磁共振天线系统，其特征在于，所述天线组包括一个第一类型的耦合天线部件(2a)和一个第二类型的耦合天线部件(2b)。
17，根据权利要求16所述的磁共振天线系统，其特征在于，所述第一类型的耦合天线部件和第二类型的耦合天线部件分别设置在有关天线组的不同边沿上。
18.一种磁共振设备，其具有一个根据权利要求14至17中任一项所述的磁共振天线系统。
19.一种用于耦合两个天线组(11，12)以便测量磁共振信号的方法，其中，所述天线组(11，12)分别包括至少一个天线单元(1，3，4)，其特征在于，所述两个天线组(11，12)按一个确定的预定设置相互定位，并且其中借助于在该两个天线组(11，12)中分别集成的耦合天线部件(2a，2b)感应地耦合，其中，所述耦合天线部件(2a，2b)构成该两个天线组(11，12)的公共边界天线单元(2)，该边界天线单元与有关天线组(11，12)内的其它天线单元(1，3，4)去除了感应耦合。
全文摘要
本发明涉及一种用于磁共振设备的天线装置，其包括一个具有至少一个天线单元(1)的第一天线组(11，12)；和一个同样具有至少一个天线单元(3，4)的、与该第一天线组(11)分离的第二天线组(12)，该天线组(11，12)具有共同作用的耦合天线部件(2a，2b)，其是这样构成和/或设置的，使得所述耦合天线部件(2a，2b)在天线组(11，12)的一个确定的相邻设置中，相互通过感应耦合构成该两个天线组(11，12)的公共边界天线单元(2)，其与有关天线组(11，12)内的其它天线单元(1，3，4)去除了感应耦合。此外，本发明还描述了一种用于耦合两个相互分离的天线组(11，12)的方法。
文档编号G01R33/3415GK1490633SQ0315970
公开日2004年4月21日 申请日期2003年9月23日 优先权日2002年9月23日
发明者阿恩·雷科夫斯基, 阿恩 雷科夫斯基 申请人:西门子公司