[发明专利]一种微型核磁共振的射频信号发生方法

说明书

技术领域

本发明涉及微型核磁共振的射频信号，具体涉及一种微型核磁共振的射频信号发生装置及方法。

背景技术

随着科学与技术的发展，核磁共振的应用正在逐步从临床走向实验室。核磁共振在实验室中的应用决定着其相关电路必须高度集成化、高度数字化、高度微型化。

核磁共振射频发射的信号是发生核磁共振现象的基础条件之一。目前，常用于产生射频信号的方法有直接频率合成、锁相频率合成和直接数字频率合成三种方法，在运用这些方法产生射频信号时，

1.授权公告号为CN 100392423C的中国专利“一种数字化的核磁共振频率发生装置”虽然运用直接数字频率合成(Direct Digital Frequency Synthesis，DDS)的方法，但整个电路采用双重结构，即在FPGA与DDS器件相连的电路上，仍需要通过PCI接口使计算机与FPGA相连。在实现上，用户通过计算机上编写相关寄存器数据，并将这些数据送入FPGA中，FPGA再将这些数据送入器件的寄存器中。本质上，核磁共振射频信号的控制仍需要在计算机上进行大量编程，这就决定了核磁共振设备不具有微型化的特征，将其运用到实验室中缺少可行性。

2.申请号为2004100992677的中国专利“通用数字化核磁共振频率源”，为了使同一层面具有相同的共振状态，用DDS器件内部寄存器的配置来调节控制带宽的，即利用DDS器件的内部的整形键控、数字乘法器等功能来进行信号调制，使DDS器件不是产生某一频率的信号，而是产生具有任何带宽的信号。运用DDS器件内部功能进行信号调制时，需要在计算机上进行大量编程来改变输出信号每一个幅值数据，过程复杂，而且在需要不同选层信号时，仍需要计算机上进行再编程，缺少灵活性。

发明内容

本针对现有技术存在的不足，本发明提供一种微型核磁共振的射频信号发生装置及方法。

本发明的技术方案：

一种微型核磁共振的射频信号发生装置，用于微型核磁共振谱仪的发射通道，该装置包括：单片机、DDS器件、低通滤波电路、数模转换器、电流电压转换器和混频器；

其中，主要由单片机、DDS器件和低通滤波电路构成高频激励信号发生单元；主要由单片机、数模转换器和电流电压转换器构成选层包络信号发生单元；

所述高频激励信号发生单元：单片机连接DDS器件，DDS器件的输出端连接低通滤波电路的输入端，低通滤波电路的输出端作为高频激励信号发生单元的输出端连接混频器的一个输入端；所述单片机用于通过其I/O端口对DDS器件的内部寄存器和外部功能引脚进行配置；所述DDS器件在其外围电路的支持下，用于根据接受的配置，产生正弦和余弦的正交信号并将其输出至低通滤波电路，该正交信号为模拟电压信号；所述低通滤波电路用于对接收的模拟电压信号进行平滑处理后得到所需的高频激励信号并将其输出至混频器；

所述选层包络信号发生单元：单片机连接数模转换器，数模转换器的输出端连接电流电压转换器的输入端，电流电压转换器的输出端作为选层包络信号发生单元的输出端连接混频器的另一个输入端；所述单片机用于产生选层包络信号的数字化数据并进行存储、从存储位置读取选层包络信号的数字化数据并传送至数模转换器；所述数模转换器用于将接收的选层包络信号的数字化数据转换为模拟电流信号并输出至电流电压转换器；电流电压转换器用于将接收的模拟电流信号转换为模拟电压信号，即所需的选层包络信号，且将该选层包络信号输出至混频器；

所述混频器，用于对接收的高频激励信号和选层包络信号进行混频处理，得到核磁共振射频信号并输出。

采用所述的微型核磁共振的射频信号发生装置得到核磁共振的射频信号的发生方法，包括如下步骤：

步骤1：通过单片机的编程产生选层包络信号的数字化数据，并进行存储；

步骤2：通过单片机引脚高低电平的配置，完成对DDS器件功能的初步配置；

步骤3：根据高频激励信号的需求，通过单片机的编程来配置DDS器件的内部寄存器，并将DDS器件产生的正弦和余弦的正交信号输入到低通滤波电路；

步骤4：将低通滤波电路输出的电压信号，即高频激励信号，输入到混频器的一个输入端；

步骤5：根据选层包络信号的需求，单片机按一定的速率读取选层包络信号的数字化数据，并输入到数模转换器中；

步骤6：数模转换器将接收的选层包络信号的数字化数据转换为模拟电流信号并输入到电流电压转换器中；