[发明专利]改进用于MRI的低噪声前置放大器的输入阻抗

说明书

本申请特别适用于医学成像系统。但是，应该认识到所描述的(多项)技术还适用于其他类型的成像系统、期望进行输入阻抗修改的其他系统和/或采用前置放大器的其他应用。

在磁共振成像中，表面或局部接收线圈输出很容易被噪声或反馈污染的非常弱的信号。理想地，在局部接收线圈上，匹配网络应该与非常高或无穷大的阻抗连接。另一方面，期望局部接收线圈输入端上的前置放大器面对相对低的阻抗。

在前置放大器内侧，通过FET设备的有源栅极-源极阻抗来定义输入阻抗。当源极接地端与前置放大器接地端和RF线圈接地端连接时，形成反馈环。这一反馈环不利地影响来自线圈的MR信号。

用于磁共振成像(MRI)系统的低噪声前置放大器被设计成具有最小噪声系数，并结合有在信号源(MRI天线)与前置放大器输入端之间的大阻抗失配。该大阻抗失配(例如大约1∶50)被用于降低天线上的电流并由此减轻MRI线圈阵列中的互感负效应。

经典前置放大器设计使用通常具有高电抗性(电容性)栅极的场效应晶体管(FET)设备。FET栅极的电阻分量部分归因于栅极电容的损失，且部分归因于放大信号的串联电压反馈。这一反馈是源极键合线和连接的PCB迹线的有限阻抗的结果，这导致来自漏极-源极电流的电压降，其有效地改变栅极-源极输入电压。

本领域中存在对这样的系统和方法的未满足的需求：其促进降低键合线引起的串联电压反馈并由此改进前置放大器的阻抗失配比等，由此克服上述缺陷。

根据一个方面，一种具有FET设备的前置放大器设备包括栅极、漏极、连接到浮动接地端的第一源极以及耦合到第二接地端的第二源极。

根据另一方面，一种降低FET前置放大器设备中的输入阻抗的方法包括利用第一源极中的第一源极电阻和第一源极阻抗以及第二源极中的第二源极电阻和第二源极阻抗隔离第一源极与第二源极，使得放大功率仅在漏极与第二源极之间流动而不增加前置放大器的输入侧的栅极处的阻抗。该方法还包括将第一源极连接到浮动接地端并且将第二源极连接到系统接地端。

一个优点是电压反馈被降低。

另一优点是改进了输入-输出阻抗比。

本领域普通技术人员在阅读和理解以下详细描述之后将认识到本主题创新的更多优点。

附图仅用于图示说明各个方面并且不应被解读为是限制性的。

图1图示说明磁共振成像系统；

图2图示说明包括耦合到具有第一和第二源极连接部的芯片的栅极和漏极的前置放大器电路FET设备；

图3图示说明前置放大器布置，其中平衡-不平衡转换器被耦合到前置放大器，例如以便实现用于确定散射参数和/或阻抗矩阵的测试设置；

图4图示说明根据在此描述的各个方面的改进前置放大器(例如FET设备)的输入-输出阻抗比的方法；

图5图示说明根据在此描述的各个方面的天线阵列，其包括紧密布置的多个天线，每个天线被耦合到专用FET前置放大器设备。

根据在此呈现的各种特征，描述了通过在源极触点中采用两根键合线来促进减轻在前置放大器输入端处面对的电压反馈的系统和方法。一根键合线连接磁共振线圈接地端，而另一源极键合线与前置放大器接地端连接。键合线中的每一个均具有固有的电感和电阻。以此方式，RF线圈具有消除在接收来自磁共振线圈的输出的输入端子两端的电压降的浮动接地端。尽管本创新是在局部磁共振线圈中的反馈问题的背景下描述的，其理念还适用于其他应用，其中分离的输入和输出接地端连接部是合适的并且期望使到输入端的电压反馈最小化。

参考图1，MRI系统10包括生成穿过检查区域14的时间恒定主磁场或B0磁场的主磁体12。梯度磁体16在序列控制器18的控制下生成横跨检查区域的梯度磁场。该序列控制器还控制RF发射器20以促使RF线圈22生成B1磁场以激励并操纵共振。

感生共振信号被表面或局部接收线圈组件24接收，该表面或局部接收线圈组件24通过引线或缆线26连接到MRI系统10的接收器28。重建处理器30将由局部线圈组件24接收的MR信号重建成图像表示，该图像表示被存储在图像存储器32中、显示在监视器34上等。