一種用于核磁共振波譜儀或成像儀的前置放大系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于核磁共振儀器領域，更具體地，涉及一種用于核磁共振波譜儀或成像儀的前置放大系統。
【背景技術】
[0002]核磁共振儀器是應用核磁共振原理研制生產的，它通過向被測物體發射高功率脈沖信號激發被測物體原子核的共振現象，并測量原子核的宏觀磁化矢量在核磁共振儀器接收線圈中產生的微弱信號由此得到被測物體信息。由于接收線圈中的信息微弱，因此必須使用前置放大器。在核磁共振波譜儀或成像儀中，高功率脈沖信號和微弱的核磁共振信號需要分時通過前置放大器，前置放大器要完成發射大功率脈沖信號與接收的微弱核磁共振信號的開關切換，做到兩者信號互不干擾，并且對于微弱信號需要提供足夠的增益和很低的噪聲系數。另外，前置放大器還需要將核磁共振信號進行下變頻處理，以便進行數字化處理。
[0003]為了得到較好的測量效果，核磁共振波譜儀和成像儀均需要使用幾個到幾十個前置放大器，以實現多種原子核檢測或并行接收的目的，所有前置放大器均需要統一協調工作。國內外的公開文獻和專利提到的核磁共振波譜儀前置放大器均只涉及各通道低噪聲放大部分，以及發射、工作狀態檢測部分，缺少前置放大器的結構布局、以及放大后信號處理等方面的研宄。具體而言，現有技術均使用一個控制器對多個前置放大器進行控制，如圖1、3所示。通訊控制器101、邏輯控制器102共同組成前置放大器的控制器，其外部接口包括電源接口、通信接口、門控信號接口 ；控制器輸出多組控制線纜1004、1005、…100η，分別連接至各個前置放大器，線纜中傳輸的信號包括電源、地、邏輯控制信號等。例如，現有技術文獻(例如專利文獻 US7123090B2、US5545999、CN200920181229.4.CN201020127030.6 等)使用的方法均為上述的使用一個控制器(即，通訊控制器101、邏輯控制器102共同組成前置放大器的控制器)對多個前置放大器進行控制的方法，采用這種方式的前置放大器其缺點在于:1)受限于控制器的輸出引腳數量，導致所能配套設置的前置放大器數量有限，使這種前置放大器只能應用于只需要少量前置放大器的場合；另一方面，在核磁共振波譜儀和成像儀的實際使用中，前置放大器的數量往往不是一定的，而是需要根據使用需求任意添加前置放大器的數量，在原有基礎上增加任何前置放大器均需要對前置放大器的工作方式進行統一修改，這種技術無法適應根據需要任意增加或取消前置放大器數量的需求；
[0004]2)由于各個前置放大器存在差別，用于連接各個前置放大器的控制線纜各式各樣，難以統一，為批量化生產增加了難度。
【實用新型內容】
[0005]針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本實用新型的目的在于提供一種用于核磁共振波譜儀或成像儀的前置放大系統，其中通過對其關鍵的前置放大器及其配套的系統總線等在內部構造和設置方式等方面進行改進，與現有技術相比能夠有效解決系統線纜復雜、增減前置放大器困難的問題，并且前置放大器能夠提供足夠的增益和很低的噪聲系數，前置放大的效果好。
[0006]為實現上述目的，按照本實用新型，提供了一種用于核磁共振波譜儀或成像儀的前置放大系統，其特征在于，該前置放大系統包括多個前置放大器和與所述多個前置放大器共同連接的系統總線，其中:
[0007]各個所述前置放大器均包括相互匹配設置的第一濾波器、大功率快速收發切換開關、四分之一波長線、第二濾波器、雙向定向耦合器、低噪聲放大器和混頻器；其中，該第一濾波器與所述大功率快速收發切換開關相連，用于輸入核磁共振波譜儀或成像儀的功率放大器信號；該大功率快速收發切換開關通過所述第二濾波器與所述雙向定向耦合器相連，用于向核磁共振波譜儀或成像儀的探頭發射上述功率放大器信號；此外，該雙向定向耦合器依次通過所述第二濾波器、所述大功率快速收發切換開關、所述四分之一波長線和所述低噪聲放大器與所述混頻器相連，用于接收來自所述探頭的信號，并對來自所述探頭的信號進行放大和混頻處理以得到前置放大信號，并向核磁共振波譜儀或成像儀輸出此前置放大信號；
[0008]所述系統總線與各個所述前置放大器之間的連接接口均相同，并且該系統總線則用于對各個所述前置放大器中的所述大功率快速收發切換開關執行切換操作，從而起到調整所述前置放大信號輸出的作用。
[0009]作為本實用新型的進一步優選，各個所述前置放大器均還包括控制器，該控制器與所述系統總線相連，用于調整各個所述前置放大器前置放大信號的輸出。
[0010]作為本實用新型的進一步優選，各個所述前置放大器均還包括檢波模塊，該檢波模塊與所述雙向定向耦合器相連，用于對來自所述探頭的信號進行監控，并根據來自所述探頭的信號進行負載調諧。
[0011]作為本實用新型的進一步優選，該前置放大系統還包括顯示器，所述顯示器與所述系統總線連接，用于顯示各個所述前置放大器的工作狀態。
[0012]作為本實用新型的進一步優選，所述系統總線與各個所述前置放大器之間使用SPI通彳目進彳丁通f目。
[0013]通過本實用新型所構思的以上技術方案，與現有技術相比，具有以下有益效果:
[0014]1.每個前置放大器均設置有雙向耦合器和功率檢波器，雙向耦合器與功率檢波器相連，實現前置放大器與負載間的前向信號和反射信號的幅度檢波處理，可完成信號過載、負載失配報警功能和負載調諧，確保前置放大器工作于安全狀態。
[0015]另外，通過將系統總線與顯示器連接，可實時顯示各個前置放大器的工作狀態、調諧狀態和報警狀態等，實現對前置放大系統全方位的監控。
[0016]2.多個前置放大器組合在一起時，每個前置放大器與系統總線連接的接口完全一致，各個前置放大器可通過統一的接口單獨進行控制，前置放大器的數量可以無限制地擴展，并根據實際需要，安裝任意數量的前置放大器，而無需對原有系統做任何修改。
[0017]與現有技術使用的線纜相比，本實用新型中的系統總線十分簡單，前置放大器數量的擴展不再受線纜數量的限制，可以實現根據需要任意添加或刪減，且不對現有系統產生影響。
【附圖說明】
[0018]圖1是【背景技術】中邏輯控制器、控制線纜與各前置放大器的連接示意圖；
[0019]圖2是本實用新型中央控制器、系統總線與各前置放大器的連接示意圖；
[0020]圖3是【背景技術】中前置放大系統結構示意圖；
[0021]圖4是本實用新型前置放大系統的結構示意圖；
[0022]圖5是本實用新型前置放大器的內部結構示意圖。
[0023]圖1 一 5中附圖標記的含義如下:101為通訊控制器；102為邏輯控制器；1004、1005、…10n均為控制線纜；104、105、…1n均為前置放大器；
[0024]201為TFT顯示器；202為中央控制器；203為系統總線；204、205、…20η均為前置放大器；
[0025]11為濾波器；12為大功率快速收發切換開關；13為四分之一波長線；14為濾波器；15為雙向定向耦合器；16為檢波模塊；17為低噪聲放大器；18為混頻器；19為前置放大器控制器。
【具體實施方式】
[0026]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。此外，下面所描述的本實用新型各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0027]實施例1
[0028]本實用新型提出的前置放大器結構如圖4所示。前置放大器系統由中央控制器、顯示器和多個前置放大器組成。
[0029]圖1、2為【背景技術】和本實用新型的控制連接線纜信號圖。與【背景技術】控制器由通訊控制器101和邏輯控制器102組成不同，本實用新型的控制器僅有中央控制器202，其完成與外部系統(例如核磁共振波譜儀或成像儀的其他部分)的通信交互，并將通信內容分發至受中央控制器202控制的前置放大器204、205、…20η的控制器19。
[0030]中央控制器202僅設有一個前置放大器控制接口，與系統總線203相連，系統總線203上設有多個連接器，前置放大器204、205、…20η并聯于系統總線203上。
[0031]一個前置放大器需要一個發射門控信號和一個接收門控信號，用于控制各個部件工作的時序邏輯。現有技術中，用于控制各個前置放大器104、105、…1n的(η_3)路發射門控信號和(η-3)路接收門控信號由外部輸入邏輯控制器102，邏輯控制器102將(η-3)路發射門控信號和(η-3)路接收門控信號轉換為相應的控制信號，并經控制線纜1004、1005、