[发明专利]一种MRI射频信号的产生、发送装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种MRI技术领域中的射频技术，具体地说是一种MRI 射频信号的产生、发送装置及方法。

背景技术

MRI射频信号产生与发送单元是MRI扫描控制系统中的核心部件，并 且射频脉冲的传输都是基于二次调制的原理实现的，其主要参数是中心频 率、相位、带宽、持续时间。在MRI系统中，脉冲持续时间很短，一般为 2～6ms；而且，为了有选择的激发自旋核，RF脉冲的频宽要限制在一定的 范围内，一般从几KHz到几百KHz；因此在硬件上就要求RF脉冲发射必 须能迅速的改变频率，精确的调整相位、控制带宽。

MRI射频信号的传输是基于软件无线电中频数字化原理实现的，随着 数字信号处理技术的广泛应用，使传统采用模拟域内的调制方案完全可以 在数字域内完成，现有的MRI射频信号中频正交调制及高频幅度调制主要 集中在采用专用的集成芯片和现场可编程门阵列(FPGA)器件来实现，采 用专用的集成芯片实现大致分为两类：一类是采用直接数字合成器(DDS) 系列专用芯片；另一类是采用直接向上频率变换(DUC)系列的专用芯片 实现。

但是采用专用集成芯片实现往往会受到集成芯片自身功能配置的局限 而不能灵活应用，并且由于关键器件生命周期终止而导致的整机产品无法 持续推出或随之停产等潜在危机，相应产品的生命周期也会受到芯片供应 商的限制。

与本发明最接近的实现方案是同样采用现场可编程门阵列器件完成直 接数字合成器(DDS)功能的设计方案。应用FPGA器件实现的直接数字合成 器(DDS)采用的方法主要有两种：方法一是采用ROM查询表实现DDS； 方法二是采用CODEIC算法计算正弦/余弦值来实现DDS。

针对采用ROM查询表实现DDS的方法，ROM查找表范围是2π，这种方 案结构简单，同时DDS输出的信噪比也较高，但这种查找表结构的DDS的 特点是占用了较多的FPGA内部块存储器资源，这在块存储器资源应用较紧 张的FPGA设计中是不可取的；为了节省FPGA的块存储器资源，也有根据 正弦波和余弦波对称性的特点，将查找表范围确定为π、π/2等方案，这些方 案最大的缺点是DDS输出信号的信噪比会有所降低。

CODEIC算法是通过实时计算sin/cos值实现DDS功能的一种方案， CORDIC算法在硬件实现上只需要移位和加法、减法运算，很容易在FPGA 芯片上实现，但sin/cos值的精度与CODEIC的迭代次数是关联的，所以要想 获得高精度必然会影响DDS的响应速度。

发明内容

针对现有技术中MRI射频信号的传输存在受集成芯片自身功能的局限 而不能灵活应用以及相应产品的生命周期也会受到芯片供应商的限制的 问题，本发明要解决的技术问题是提供一种应用灵活、不因关键器件生命 周期终止而影响整机产品持续推出或导致停产的MRI射频信号的产生与发 送装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明MRI射频信号的产生、发送装置，包括数字域及模拟域，数字 域基于FPGA实现，其内部具有：

射频信号参数缓冲单元，在控制接口单元的控制下保存由并行处理器 输入的MRI序列的各种参数信息，再将MRI序列的各种参数有序的加载到 中频正交振幅调制单元；

中频正交振幅调制单元，在控制接口单元的控制下对射频信号参数缓 冲单元输入的MRI序列进行数字化正交振幅调制，并输出至模拟域的数/ 模转换器；

高频载波信号生成单元，在控制接口单元的控制下将由并行处理器输 入的MRI序列的各种参数信息进行数字合成后，输出数字高频载波信号至 模拟域的数/模转换器；

控制接口单元，用于对并行处理器输入的MRI序列的各种参数信息进 行译码处理，并输出相应的控制信号至射频信号参数缓冲单元、中频正交 振幅调制单元以及高频载波信号生成单元；

接口配置单元，在MRI系统复位时产生控制信号送至DAC模块。

所述中频正交振幅调制单元包括：

移位寄存器，接收射频信号参数缓冲单元输入的参数信息进行移位处 理，并将移位后的数据分别发送至各控制寄存器；