[发明专利]一种提升信号动态范围的磁共振接收方法

说明书

本发明公开一种提升信号动态范围的磁共振接收方法，应用于电子信息技术领域，针对现有技术存在的信号失真以及动态范围不理想的问题，本发明通过传统接收装置内部集成的自动增益控制的功能，简化了软件控制流程；并在接收装置数字域对ADC输出的数字信号进行增益补偿，相位补偿以及直流偏直补偿；实现了对幅值较小的信号进行更大的接收增益，对幅值较大的信号进行较小的接收增益的技术效果，并提高了磁共振接收信号的动态范围。

技术领域

本发明属于电子信息技术领域，特别涉及一种提升信号动态范围的磁共振接收技术。

背景技术

模数转换器(ADC,Analog-to-Digital Converter)是信号接收链路非常关键的一个环节，负责模拟信号到数字信号的转换，虽然在过去的几年中ADC性能的发展非常迅速，但ADC 动态范围不够仍然是高性能接收链路的瓶颈，因此高速ADC还需要发展若干年的时间才能满足最先进核磁共振系统对接收信号高动态范围的要求。在商业的磁共振序列扫描期间，磁共振接收链路的接收增益一般保持不变，这种传统的实现方法的弊端为：在保证接收信号幅值较大的部分不溢出的情况下，设置一个固定的接收增益参数，那么接收信号幅值较小的部分在ADC环节不能充分利用ADC的满量程范围，因此这种实现方式降低了信号幅值较小部分的动态范围。近年来，磁共振行业的一些工程师提出在序列运行期间，动态调节接收增益，使得接收信号幅值较大和较小的部分都能达到很高的信号动态范围。

ZL 201710348442.9“接收机、信号接收处理方法和磁共振成像设备”提出在接收信号的过程中，对接收信号增益电路的增益模式进行快速切换的实施方式，使得幅值较小的信号达到更大的接收增益，幅值较大的信号不溢出，从而增加接收机接收信号的动态范围。但是该专利在实际实施时，很难保证增益模式的切换时间小于模数转换电路的采样周期，因此可能造成模数转换电路的某个采样时间点落在增益模式的切换过程中。同时由于接收增益模式的切换过程可能引起信号波形的波动，因此该专利提出的方法在实施过程中可能在一定程度上造成信号失真。

ZL 201910356813.7“一种接收机、信号接收方法及磁共振成像设备”发明了一种接收机、信号接收方法及磁共振成像设备，充分利用了接收机中放大器电路的线性工作区以及非线性失真区，当接收的模拟信号小于预设幅度时，放大器电路处于线性工作区，当模拟信号大于预设幅度时，放大器电路处于非线性失真区，模数转换电路将放大器放大后的模拟信号量化成数字信号并进行校正，从而使得全部接收信号获得线性放大的数字信号。由于放大器的非线性失真区具有增益压缩的特性，相较于正常线性放大的模拟信号，利用该压缩增益放大后的模拟信号具有较小的幅度，以降低对ADC的高动态范围需求，同时可降低系统成本以及功耗，之后，通过校正电路将该压缩放大后的模拟信号校正后输出，同时可以满足接收机对接收信号动态范围的需求。但是该专利使用了放大器电路的非线性失真区域，由于放大器器件的非线性特征，经放大器这个非线性失真区域放大后的信号，会产生不需要的多次谐波分量，该专利提出通过滤波电路将这些多次谐波分量滤除，但是三次谐波分量距离有用信号频点非常接近，因此要彻底滤除三次和其他更高次谐波分量不太现实，但是如果这个问题不能彻底解决的话，则该专利提出的方法不能达到提升接收机接收信号动态范围的预期效果。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种提升信号动态范围的磁共振接收方法，能对幅值较小的信号进行更大的接收增益，对幅值较大的信号进行较小的接收增益，提高了磁共振接收信号的动态范围。

本发明采用的技术方案为：一种提升信号动态范围的磁共振接收方法，基于的磁共振信号接收装置的结构包括：放大器、ADC以及接收装置数字域；

所述放大器采用接收增益与输入信号幅值呈平滑曲线关系的信号放大电路；

所述磁共振信号接收装置接收到的第一模拟信号经放大器进行放大处理，然后经ADC 转换为第一数字信号，ADC转换的第一数字信号在接收装置数字域进行增益、相位和直流偏值补偿得到第二数字信号。