[发明专利]一种基于FPGA的磁共振信号实时处理方法

说明书

本发明公开了一种基于FPGA的磁共振信号实时处理方法，该方法建立了利用可编程逻辑器件FPGA实现的磁共振信号处理系统，实现了高速AD实时数据采集、同相及正交通道的可变的带宽及抽取速率的数字下变频系统以及下变频后数据的存储与传输。本发明利用FPGA的可重复编程、灵活性强等优势，可通过PC机配置不同的参数，对数字下变频结构进行修改，以适应各种特定的设计需求。

技术领域

本发明涉及磁共振技术，信号处理以及数据通信。特别是一种可变带宽的磁共振信号实时处理的方法。

背景技术

磁共振信号的信号实时处理主要包括信号采集、数字下变频技术以及信号传输。而数字下变频技术是磁共振信号采集处理中至关重要的一环。目前，该技术主要由专用的数字下变频芯片实现、DSP实现。专用DDC芯片稳定且使用起来难度低，但其价格昂贵，且通道数受限制，无法按照不同的需求进行不同的定制，并且整体产品的完成会受限于芯片的供应。DSP实现方法虽然能高速处理各种数字信号，但是由于前级的AD采样速率越来越高，高速的数字信号处理对于DSP的要求过高，无法仅仅使用单片DSP芯片实现整个DDC的系统。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种基于FPGA的磁共振信号实时处理方法，该方法建立了利用可编程逻辑器件FPGA实现的磁共振信号处理系统，提供了磁共振信号实时处理方案，填补市场上缺少的可变带宽及抽取速率的数字下变频方案，实现磁共振信号的高速采样以及下变频后数据的存储与传输。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种基于FPGA的磁共振信号实时处理方法，特点是该方法包括以下具体步骤：

步骤1：建立磁共振信号采集系统

建立包括电源模块、高速串行AD芯片、可编程逻辑器件（FPGA）、DDR3存储模块、PCI9054芯片、PCI桥芯片、存储介质、PC机的磁共振信号采集系统，其中，电源模块与高速串行AD芯片、可编程逻辑器件、DDR3存储模块、PCI9054芯片相连接；高速串行AD芯片与可编程逻辑器件相连接；可编程逻辑器件与高速串行AD芯片、DDR3存储模块、PCI9054芯片相连； DDR3存储模块与可编程逻辑器件相连接；PCI9054芯片与可编程逻辑器件、PCI桥芯片、存储介质相连接；PCI桥芯片与PC机相连接；存储介质与PCI9054芯片相连接；PC机与PCI桥芯片相连接；

步骤2：高速串行AD实时采样，具体包括：

2.1：利用FPGA输出采样时钟，并发送指令更改高速串行AD芯片的寄存器，使其处于循环产生指定训练序列的模式；

2.2：利用FPGA对2.1模式下读取到的数据进行判断，识别是否与指定训练序列一致，调整串行数据的组合模式，直至采集数据与指定训练序列一致；

2.3：在2.2达成后，利用FPGA发送指令，更改高速串行AD芯片的寄存器，使其处于正常采样模式；

2.4：利用FPGA进行数据采集与数据的串并转换；

步骤3：数据信号的混频，具体包括：

3.1：利用FPGA编程建立相位生成器和SIN/COS查找表，相位生成器产生合适的相位参量并通过查找表映射，构造出可变频率的正弦波，建立数控振荡器（NCO）；

3.2：利用PC机对参数配置接口进行配置，根据前级磁共振信号的载波的中心频率设置数控振荡器产生数据的中心频率，分别输出两路频率相同、相位正交的同相信号和正交信号；

3.3：将采样得到的数据转化为并行数据后分别进入一路同相下变频通道和正交下变频通道进行后级的下变频处理；

3.4：将数控振荡器产生的同相信号与同相下变频通道中的数据相乘，正交信号与正交下变频通道中的数据相乘；