专利名称：线圈上开关模式放大器的开关模式预放大和幅度调制反馈的制作方法
技术领域：
本发明涉及并联传输核磁共振成像(MRI)中线圈上(on-coil)开关模式放大器的开关模式预放大和幅度调制(AM)反馈。
背景技术：
核磁共振成像(MRI)涉及射频(RF)能量发送。RF能量可通过线圈发送。所得到的核磁共振(MR)信号也可以通过线圈接收。在早期MRI中，通过单个线圈发送RF能量，通过单个线圈接收得到的MR信号。后来，在并行采集技术中可使用多个接收器。使用多个接收器有助于加快信号接收，转而缩短扫描时间。类似地，在并行发送技术中可使用多个发送器。使用多个发送器有助于加快发送过程，转而促进体积激励、选择性隔离以及其他极高速特征。但是，传统的并行发送技术在缩放、保真和同步上遇到了问题。传统系统试图将它们现有的RF发送器并行化。因此，传统系统依靠多个单独供电、单一信道、模拟输入模拟输出的RF发送器进行并行发送。这些系统由于布线重复、功率发送器重复、控制重复以及其他问题，不能很好地缩放。即使采用少量的发送器(例如4 个)，这些系统也不能产生期望的保真。例如，传统系统可能会有复杂的功率分配管理，难以同步。此外典型地，传统系统在线圈之间隔离差，导致性能下降。此外，这些系统需要将阵列中的每个元件进行调整和匹配，这是很耗时的过程。传统系统还受限于使用功率较低(例如< 50W)、效率较低的A类或AB类放大器。 虽然有些系统包括了线圈上串联和/或分流反馈D类放大器，但是这些传统系统仍然受到若干限制，包括去谐不足和效率低下。已提出的说能实现更高效率的系统仍然显示缺乏足够的控制机制。至少部分地，由于这些限制，传统系统不能产生期望的幅度水平和/或相位控制，因此不能具有期望的保真。2010年3月2日公开、名为“用于MRI中并行发送的线圈上开关模式放大器，，(On-coil Switched Mode Amplifier for Parallel Transmission in MRI)、授予 Griswold等人的美国专利7，671，595 (‘595专利)描述了一种线圈上电流模式D类(CMCD) 放大器，可用于以期望的RF频率产生MRI发送线圈激励。线圈上CMCD放大器能在MRI磁体的孔中或附近工作，或者在距发送线圈小于放大器一个波长的距离内工作。假设线圈上放大器允许将数字控制信号发射到线圈组件，则改善发送线圈之间的同步，同时减少干扰、 串扰、与电缆相关联的物理空间需求、以及通常与并行发送MRI系统相关的发热。‘595专利中描述的线圈上CMCD放大器通过一个或多个线性预放大器产生的信号驱动。
发明内容
本发明的一个技术方案提供了一种设备，该设备包括异相信号发生器，用于产生第一异相RF信号和第二异相RF信号；以及第一开关电源模式D类(VMCD)放大器和第二 VMCD放大器，电连接到所述异相信号发生器，所述第一 VMCD放大器用于放大所述第一异相 RF信号，所述第二 VMCD放大器用于放大所述第二异相RF信号，所述第一 VMCD放大器与所述第二 VMCD放大器在推挽构造中相互连接；其中，所述第一 VMCD放大器产生配置为驱动第一电流模式D类(CMCD)放大器场效应晶体管(FET)的放大第一异相信号，所述第二 VMCD 放大器产生配置为驱动第二 CMCD放大器FET的放大第二异相信号，所述第一 CMCD放大器 FET与所述第二 CMCD放大器FET通过包括LC(电感-电容)线路的线圈连接，以定义线圈上CMCD放大器，该线圈上CMCD放大器通过与并行磁共振成像(MRI)发送相关联的发送线圈控制输出模拟射频(RF)信号的产生。本发明的另一技术方案提供了一种MRI设备，其包括异相信号发生器，用于产生第一异相RF信号和第二异相RF信号；以及第一 VMCD放大器和第二 VMCD放大器，电连接到所述异相信号发生器，所述第一 VMCD放大器用于放大所述第一异相RF信号，所述第二 VMCD 放大器用于放大所述第二异相RF信号，所述第一 VMCD放大器与所述第二 VMCD放大器在推挽构造中相互连接；以及其中所述第一 VMCD放大器和所述第二 VMCD放大器产生配置为驱动L-C开关模式发送线圈的放大第一异相信号和放大第二异相信号，所述L-C开关模式发送线圈以期望的频率输出模拟RF信号。本发明的又一技术方案提供了一种方法，该方法包括产生第一异相信号和第二异相信号；分别用第一 VMCD放大器和第二 VMCD放大器将所述第一异相信号和所述第二异相信号放大；以及将放大异相信号提供给线圈上CMCD放大器，所述线圈上CMCD放大器驱动 L-C线路以激励MRI发送线圈发送RF信号。本发明的再一技术方案提供了一种设备，该设备包括异相信号发生器，基于具有期望频率的输入RF脉冲产生第一异相RF信号和第二异相RF信号，其中所述第一异相RF 信号配置为驱动第一 CMCD放大器FET，所述第二异相RF信号配置为驱动第二 CMCD放大器 FET,所述第一 CMCD放大器FET与所述第二 CMCD放大器FET通过包括LC线路的线圈连接， 以定义与并行MRI发送线圈相关联的线圈上CMCD放大器，所述并行MRI发送线圈以所述期望频率输出模拟RF信号；反馈控制器，用于接收表示所述输入RF脉冲的包络的信号；以及包络检测器，用于向所述反馈控制器提供表示发送线圈电流的包络的信号；其中，所述反馈控制器控制所述线圈上CMCD放大器至少部分地基于所述数字编码RF脉冲的包络与所述发送线圈电流的包络之间的比较，产生RF信号。本发明的另一技术方案提供了一种MRI设备，其包括异相信号发生器，基于具有期望频率的输入RF脉冲产生第一异相RF信号和第二异相RF信号，其中所述第一异相RF 信号和所述第二异相RF信号配置为驱动L-C开关模式发送线圈，所述L-C开关模式发送线圈以期望的频率输出模拟RF信号；反馈控制器，用于接收表示所述输入RF脉冲的包络的信号；以及包络检测器，用于向所述反馈控制器提供表示发送线圈电流的包络的信号；其中， 所述反馈控制器控制所述线圈上CMCD放大器至少部分地基于所述输入RF脉冲的包络与所述发送线圈电流的包络之间的比较，产生RF信号。本发明的另一技术方案提供了一种方法，该方法包括至少部分地基于接收的RF脉冲产生第一异相信号和第二异相信号；接收表示输入RF脉冲的包络的信号；确定MRI发送线圈电流的包络；以及至少部分地基于数字编码RF脉冲的包络与发送线圈电流的包络之间的比较，控制线圈上CMCD放大器产生模拟RF信号。
附图合并在说明书中构成说明书的一部分，示出各种示例、系统、方法以及本发明各种方案的其他实施例。应当理解，附图中所示元件边界(例如方框、方框组或其他形状) 表示边界的一个示例。本领域技术人员应当理解，在一些实施例中，单个元件可以被设计为多个元件，多个元件可以被设计为单个元件，示出为另一元件的内部组件的元件可以被实施为外部组件，反之亦然，如此等等。此外，不一定按比例绘出元件。图1为现有技术，示出传统并行MRI设备的各部分。图2示出配置有线圈上开关模式放大器的并行MRI设备的各部分。图3示出电流模式D类(CMCD)放大器布局，用于涉及线圈上开关模式放大的并行 MRI发送。图4示出CMCD放大器布局，用于包括VMCD预放大器的并行MRI发送。图5示出CMCD放大器布局，用于包括VMCD预放大器的并行MRI发送。图6示出CMCD放大器布局，用于包括反馈控制的并行MRI发送。图7示出CMCD放大器布局，用于包括VMCD放大器和反馈控制的并行MRI发送。图8示出与磁共振成像中的并行发送相关联的方法。图9示出与磁共振成像中的并行发送相关联的方法。图10示出配置有多个CMCD放大器的MRI设备。
具体实施例方式图1为现有技术，示出传统并行发送MRI系统，其使用多个独立的外部发送器(例如120、122. .. 128)、多个发送线圈(例如110、112. .. 118)和多个接收线圈(例如170、 172. . . 178)。另外，系统也可以包括其他组件(例如主场磁体150、梯度线圈160等等)。这种传统系统兼可实现并行获取和并行发送。但是，这种系统可能会受到上述限制，例如包括缩放、同步、线圈之间的干扰等等。系统向每个发送线圈提供模拟信号，每个发送线圈产生模拟信号。每个发送线圈由单独的功率发送器供电，通过单独的同轴电缆连接到它的功率发送器。可通过计算机130控制功率发送器。因为功率发送器增加、调整和匹配需求，电缆增加和耦合，所以图1所示的系统不能很好地缩放，并且功耗增加。多个功率发送器和多个电缆这样大的量使得物理设计困难。 驱动所有发送器所需的功率以及所有这些发送器产生的热量引起另外的设计问题。此外， 电缆通道和线圈设计会产生串扰问题、干扰问题等等。即使有可能，发送线圈的同步也难以实现，并且经常涉及电缆长度和连接工程问题。图2示出示例系统200，其使用多个独立的发送线圈(例如210、212. . . 218)和多个接收线圈(例如270、272...278)。在‘595专利中更详细地描述了图2 (和图3)所示的发送线圈。发送线圈具有线圈上开关模式放大器，其有助于改善MRI中的并行发送。发送线圈可通过数字控制器(例如功率发送器220)供电，数字控制器由计算机230控制。发送线圈可接收数字信号并产生特性更好的模拟信号。系统还包括其他标准MRI设备元件(例如主场磁体250、梯度线圈260等等)。图3示出示例CMCD放大器布局300，其类似于‘595专利中所述的CMCD放大器。 配置有这种布局的MRI发送线圈可称为L-C开关模式线圈。在图中，用串联LC线路310表示线圈。L表示线圈310的电感，C表示线圈310的电容。两个扼流圈RFC(例如320、322) 充当电流源。漏源电容Cds (例如330、332)与线圈310串联。当FET被驱动到饱和时施加的对地DC电压的选择性分流以期望的RF频率产生激励。当FET被驱动到饱和时施加的对地DC电压的选择性分流以期望的RF频率产生激励。通过包括RF发送单元的线性电路380 来提供将FET驱动到饱和的信号。线圈310的端子连接在两个FET(Q1340、Q2342)的漏极之间，被调节为使得当其中一个FET导通时电路串联谐振。图4示出示例CMCD布局400，其包括异相信号发生器410和开关电压模式D类 (VMCD)预放大级420，预放大级420将提供给线圈上CMCD放大器430的信号预放大。可看到，线圈上CMCD放大器430类似于图3所示的CMCD放大器并包括通过预放大级420的输出来驱动的两个CMCD FET Q5、Q6。异相信号发生器410产生两个异相RF信号并可以通过多种方式实施，下面参照图 5和图7描述其中一种方式。预放大级420包括第一 VMCD放大器4M和第二 VMCD放大器 426，第一 VMCD放大器似4和第二 VMCD放大器似6被配置为放大其中一个异相RF信号。 在所述实施例中，第一 VMCD放大器和第二 VMCD放大器包括FET Q3、Q4，FETQ3、Q4可以是 MOSFET或任何其他合适的开关器件。第一 VMCD放大器似4和第二 VMCD放大器似6通过向驱动CMCD FET的栅极选择性地提供预放大器电压(Vamp)来驱动其中一个CMCD FET。开关模式预放大级420被配置为将来自异相信号发生器410的异相RF信号升高到能有效开关 CMCD FET的电压电平。图5示出CMCD布局500，其包括类似于图4的预放大级420的预放大级520。预放大级包括第一 VMCD放大器5M和第二 VMCD放大器526，第一 VMCD放大器5M和第二 VMCD 放大器5 驱动线圈上CMCD放大器530，线圈上CMCD放大器530类似于线圈上CMCD放大器430，为了简化起见，以方框图形式示意性示出。布局500被配置为通过数字编码RF脉冲驱动。通过高速发送器耦合逻辑(ECL)比较器512，编码RF脉冲被放大并分为两个异相信号^和-Q)。异相信号通过带通滤波器516解调，通过差分放大器518进一步放大。差分放大器518可包括高速差分放大器的级联。通过预放大级520，经过解调和放大的异相信号被进一步放大，经过放大后有足够的强度来驱动线圈上CMCD放大器530。在一个实施例中，通过预放大级(具有28V的Vamp)将0. 8V的峰峰值数字编码RF脉冲变换为55V的峰峰值信号，在很多情况下，55V的峰峰值信号足以有效地开关线圈上CMCD 放大器。由于预放大级620的开关模式操作，CMCD放大器可能需要包括另外的组件来提供用于其输出RF信号的幅度调制，下面将详述。图6示出CM⑶布局600，其包括类似于CMCD放大器430和CMCD放大器530 (图4 和图5)的线圈上CMCD放大器630。CMCD放大器630包括幅度调制系统，幅度调制系统利用反馈来调制CMCD放大器630输出的RF信号的幅度。CMCD放大器630由异相信号发生器 610驱动，异相信号发生器610提供足够强度的开关电压，以有效地开关CMCDFET Q9、QlO0 来自异相信号发生器610的信号是基于具有期望频率的输入RF脉冲而产生的。为了得到足够的开关电压，异相信号发生器610可包括类似于预放大级420和预放大级520 (图4和图5)的预放大级以及类似于信号发生器510(图幻的信号发生器。布局600包括CMCD放大器反馈控制器650，以调制线圈上CMCD放大器630输出信号的幅度。反馈控制器650从发送线圈电流感测单元640接收表示发送线圈电流的信号。此外，反馈控制器650从异相信号发生器610接收表示输入RF脉冲的信号。反馈控制器650将表示发送线圈电流的信号与表示输入RF脉冲的信号进行比较并至少部分地基于该比较来调制CMCD放大器630的输出的幅度。图7示出CMCD放大器布局700，其包括分别类似于CMCD放大器630 (图6)的CMCD 放大器730、类似于图5的异相信号发生器510的异相信号发生器710以及类似于图4和图 5的预放大级420和预放大级520的VMCD预放大级720。预放大级720包括第一 VMCD放大器7M和第二 VMCD放大器726，第一 VMCD放大器7M和第二 VMCD放大器7 驱动类似于线圈上放大器430、630(图4和图6)的线圈上放大器730。布局700被配置为通过数字编码RF脉冲驱动。通过高速发送器耦合逻辑(ECL) 比较器712，编码RF脉冲被放大并分割为两个异相信号^和-Q)。异相信号通过带通滤波器716解调，通过差分放大器718进一步放大。差分放大器718可包括高速差分放大器的级联。通过预放大级720，经过解调和放大的异相信号被进一步放大，经过放大后有足够的强度来驱动线圈上CMCD放大器730。布局700包括反馈控制器750，反馈控制器750类似于图6的反馈控制器650。反馈控制器750基于与发送线圈中流动的电流的包络相比较的输入数字编码脉冲的包络，调制线圈上CMCD放大器730的输出信号。反馈控制器750包括解调器，解调器将表示数字编码RF脉冲的包络的信号解调并将包络输入误差信号放大器765。电流包络感测器740耦合到发送线圈并将发送线圈电流的包络提供给误差信号放大器765。可通过将导线环与发送线圈耦合并使解调的信号通过低通滤波器，来实施电流包络感测器740，所述低通滤波器的截止频率低于线圈共振频率(例如在1. 5T的场强下为63. 6MHz)。误差信号放大器765的输出被提供给比较器770。比较器770将误差信号放大器的输出与锯齿振荡器790的输出组合，从而充当振荡器，以基于输入RF信号包络与发送线圈电流包络之间的比较产生脉宽调制(PWM)信号。该PWM信号用于控制连接到用于CMCD 放大器的功率级的改进型降压变换器780。降压变换器780调制CMCD放大器730输出的 RF信号的幅度。当不存在RF脉冲时，将触发信号发送给锯齿振荡器790以避免任何错误开关。通过这种方式，反馈控制器750至少部分地基于输入RF脉冲与发送线圈电流之间的比较来调制CMCD放大器的输出的幅度。感测和比较信号包络相比感测和比较信号本身更容易，这有助于布局700提供比其他系统更好的性能。图8示出与并行发送MRI相关联的方法800。该方法包括在步骤810产生第一异相信号和第二异相信号。在步骤820，分别通过第一 VMCD放大器和第二 VMCD放大器将第一异相信号和第二异相信号放大。在步骤830，将放大的异相信号提供给线圈上CMCD放大器，线圈上CMCD放大器驱动L-C线路，以激励MRI发送线圈发送RF信号。为了产生异相信号，该方法可包括将数字编码RF脉冲放大并输出两个异相数字信号、将两个异相信号解调、将解调的异相信号放大以及将放大的解调异相信号作为第一异相信号和第二异相信号输入VMCD放大器。该方法还可包括接收表示数字编码RF脉冲包
10络的信号、将表示发送线圈电流包络的信号提供给反馈控制器以及控制线圈上CMCD放大器至少部分地基于数字编码RF脉冲包络与发送线圈电流包络之间的比较来产生RF信号。图9示出与并行发送MRI相关联的方法。该方法包括在步骤910至少部分地基于接收的RF脉冲产生第一异相信号和第二异相信号。该方法还包括在步骤920接收表示输入RF脉冲的包络的信号。在步骤930，确定MRI发送线圈电流的包络。在步骤940，控制线圈上CMCD放大器以至少部分地基于输入RF脉冲的包络与发送线圈电流的包络之间的比较产生模拟RF信号(调制输出模拟RF信号的幅度)。根据至少部分地基于输入RF脉冲的包络与发送线圈的包络之间的比较产生的脉宽调制(PWM)信号，可通过调节CMCD放大器提供的CMCD电压来进行CMCD放大器的控制。图10示出示例MRI设备1000，其配置有一组线圈上开关模式放大器1062，以助于改善MRI中使用的模拟RF信号的发送。RF天线1050可部分地对应于L-C线路310 (图3)。 CMCD放大器1062可部分地对应于CMCD放大器430、530、630、730 (图4至图7)。RF发送 (TX)单元1060可对应于异相信号发生器410、510、610、710 (图4至图7)。设备1000包括(一个或多个)基本场磁体1010和基本场磁体电源1020。在理想情况下，基本场磁体1010可产生均勻的Btl场。但是，实际上Btl场可能不均勻，会随着MRI 设备1000成像的对象而变化。MRI设备1000可包括梯度线圈1030，梯度线圈1030被配置为发出梯度磁场，例如&、(^和(^。梯度线圈1030至少可部分地通过梯度线圈电源1040控制。在一些示例中，梯度磁场的时间、强度和方向可以控制，因此在MRI程序中可选择性地调整。MRI设备1000可包括一组RF天线1050，RF天线1050被配置为产生RF脉冲并从 RF脉冲射向的目标接收结果磁场共振信号。在一个示例中，可将RF天线1050视作至少部分地对应于元件L-C线路310 (图幻。在一些示例中，怎样产生脉冲和怎样接收结果MR信号是可以控制的，因此在MRI程序中可选择性地调整。可采用单独的RF发送和接收线圈。 RF天线1050至少可以部分地通过一组RF发送单元1060控制。RF发送单元1060可以向 CMCD放大器1062提供信号，CMCD放大器1062可以处理信号并向RF天线1050提供不同的信号。可按照结合图3至图7所述的方法处理(例如放大)信号。梯度线圈电源1040和RF发送单元1060至少可以部分地通过控制计算机1070控制。在一个示例中，可将控制计算机1070编程以实现这里所述的方法。可采用从RF天线 1050接收的磁共振信号来产生图像，因此磁共振信号会经历变换过程，就像产生奇特图像数据的二维FFT。可通过图像计算机1080或其他类似的处理装置来进行变换。然后可以在显示器1099上显示图像数据。虽然图10示出的示例MRI设备1000包括以多种方式连接的多种组件，但是应当理解，其他MRI设备可以包括以其他方式连接的其他组件。在一个示例中，MRI设备1000可包括控制计算机1070和数字控制器，控制计算机 1070和数字控制器可操作地连接到CMCD放大器1062。CMCD放大器1062可包括一组L-C 开关模式线圈，L-C开关模式线圈可操作地连接到数字控制器。在一个示例中，一组L-C开关模式线圈中的成员可通过控制计算机1070单独控制。此外，控制计算机1070可以向L-C 开关模式线圈提供数字控制信号，L-C开关模式线圈至少可以部分地基于数字控制信号输出模拟RF信号。在一个示例中，一组L-C开关模式线圈通过专用连接可操作地连接到控制计算机1070。专用连接可包括铜电缆、光缆、无线连接等等。在一个示例中，L-C开关模式线圈可操作地连接到本地存储器，本地存储器存储控制模拟RF信号的产生的位模式。因此，数字控制信号可识别存储的位模式。就说明书或权利要求书中采用的措词“或”(例如A或B)而言，它是要表示“A或 B或两者”。措词“和/或”以相同的方式使用，表示“A或B或两者”。当申请人要表示“仅 A或B而不是两者”时采用措词“仅A或B而不是两者”。因此，这里使用措词“或”是包含个生的，Yif也xKffl0^=JiLBryiffl A. Garner, A Dictionary of Modern Legal Usage 624 (2d. Ed. 1995)。就这里采用的短语“A、B或C中的一个或多个”(例如配置为存储A、B或C中的一个或多个的数据存储器)而言，它是要表达一组可能性A、B、C、AB、AC、BC和/或ABC (例如数据存储器可以只存储A、B、C、A和B、A和C、B和C，和/或A和B和C)。它不是要求A中的一个、B中的一个和C中的一个。当申请人要表示“至少A中的一个、至少B中的一个以及至少C中的一个”时，可采用短语“至少A中的一个、至少B中的一个以及至少C中的一个”。
权利要求
1.一种设备，包括异相信号发生器，用于产生第一异相RF信号和第二异相RF信号；以及第一开关电源模式D类(VMCD)放大器和第二 VMCD放大器，电连接到所述异相信号发生器，所述第一 VMCD放大器用于放大所述第一异相RF信号，所述第二 VMCD放大器用于放大所述第二异相RF信号，所述第一 VMCD放大器与所述第二 VMCD放大器在推挽构造中相互连接；其中，所述第一 VMCD放大器产生配置为驱动第一电流模式D类(CMCD)放大器场效应晶体管(FET)的放大第一异相信号，所述第二 VMCD放大器产生配置为驱动第二 CMCD放大器FET的放大第二异相信号，所述第一 CMCD放大器FET与所述第二 CMCD放大器FET通过包括LC (电感-电容)线路的线圈连接，以定义线圈上CMCD放大器，该线圈上CMCD放大器通过与并行磁共振成像(MRI)发送相关联的发送线圈控制输出模拟射频(RF)信号的产生。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述第一VMCD放大器和所述第二 VMCD放大器包括共源极构造的第一 FET和第二 FET，所述第一 FET和第二 FET的栅极连接到所述异相信号发生器的输出端，漏极分别连接到第一 VMCD放大器电压和第二 VMCD放大器电压。
3.如权利要求1所述的设备，其中所述异相信号发生器包括 比较器，用于将数字编码RF脉冲放大并输出两个异相数字信号； 解调器，用于将两个异相信号解调；以及至少一个差分放大器，用于将解调的异相信号放大；以及其中，放大的解调异相信号对应于输入所述第一 VMCD放大器和所述第二 VMCD放大器的第一异相信号和第二异相信号。
4.如权利要求3所述的设备，包括反馈控制器，用于接收表示所述数字编码RF脉冲的包络的信号；以及包络检测器，用于向所述反馈控制器提供表示发送线圈电流的包络的信号； 其中，所述反馈控制器控制所述线圈上CMCD放大器至少部分地基于所述数字编码RF 脉冲的包络与所述发送线圈电流的包络之间的比较，产生RF信号。
5.如权利要求4所述的设备，其中所述包络检测器包括与所述发送线圈耦合的电流感测器。
6.如权利要求4所述的设备，其中所述反馈控制器根据至少部分地基于所述数字编码 RF脉冲的包络与所述发送线圈的包络之间的比较产生的脉宽调制(PWM)信号，通过调节所述CMCD放大器提供的CMCD电压，调制输出模拟RF信号的幅度。
7.一种MRI设备，包括异相信号发生器，用于产生第一异相RF信号和第二异相RF信号；以及第一 VMCD放大器和第二 VMCD放大器，电连接到所述异相信号发生器，所述第一 VMCD 放大器用于放大所述第一异相RF信号，所述第二 VMCD放大器用于放大所述第二异相RF信号，所述第一 VMCD放大器与所述第二 VMCD放大器在推挽构造中相互连接；以及其中所述第一 VMCD放大器和所述第二 VMCD放大器产生配置为驱动L-C开关模式发送线圈的放大第一异相信号和放大第二异相信号，所述L-C开关模式发送线圈以期望的频率输出模拟RF信号。
8.如权利要求7所述的设备，其中所述异相信号发生器包括比较器，用于将数字编码RF脉冲放大并输出两个异相数字信号； 解调器，用于将两个异相信号解调；以及至少一个差分放大器，用于将解调的异相信号放大；其中，放大的解调异相信号对应于输入所述第一 VMCD放大器和所述第二 VMCD放大器的第一异相信号和第二异相信号。
9.如权利要求8所述的设备，包括反馈控制器，用于接收表示所述数字编码RF脉冲的包络的信号；以及包络检测器，用于向所述反馈控制器提供表示发送线圈电流的包络的信号； 其中，所述反馈控制器控制所述线圈上CMCD放大器至少部分地基于所述数字编码RF 脉冲的包络与所述发送线圈电流的包络之间的比较，产生RF信号。
10.一种方法，包括产生第一异相信号和第二异相信号；分别用第一 VMCD放大器和第二 VMCD放大器将所述第一异相信号和所述第二异相信号放大·’以及将放大异相信号提供给线圈上CMCD放大器，所述线圈上CMCD放大器驱动L-C线路以激励MRI发送线圈发送RF信号。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述异相信号通过以下步骤产生 将数字编码RF脉冲放大并输出两个异相数字信号；将两个异相信号解调； 将解调的异相信号放大；以及将放大的解调异相信号作为第一异相信号和第二异相信号输入所述VMCD放大器。
12.权利要求11的方法，包括接收表示所述数字编码RF脉冲的包络的信号； 向反馈控制器确定发送线圈电流的包络；以及至少部分地基于所述数字编码RF脉冲的包络与所述发送线圈电流的包络之间的比较，控制所述线圈上CMCD放大器产生RF信号。
13.一种设备，包括异相信号发生器，基于具有期望频率的输入RF脉冲产生第一异相RF信号和第二异相 RF信号，其中所述第一异相RF信号配置为驱动第一 CMCD放大器FET，所述第二异相RF信号配置为驱动第二 CMCD放大器FET，所述第一 CMCD放大器FET与所述第二 CMCD放大器FET 通过包括LC线路的线圈连接，以定义与并行MRI发送线圈相关联的线圈上CMCD放大器，所述并行MRI发送线圈以所述期望频率输出模拟RF信号；反馈控制器，用于接收表示所述输入RF脉冲的包络的信号；以及包络检测器，用于向所述反馈控制器提供表示发送线圈电流的包络的信号； 其中，所述反馈控制器控制所述线圈上CMCD放大器至少部分地基于所述数字编码RF 脉冲的包络与所述发送线圈电流的包络之间的比较，产生RF信号。
14.如权利要求13所述的设备，其中所述异相信号发生器包括 比较器，用于将数字编码RF脉冲放大并输出两个异相数字信号； 解调器，用于将两个异相信号解调；至少一个差分放大器，用于将解调的异相信号放大；以及第一开关VMCD放大器和第二开关VMCD放大器将所述差分放大器输出的解调异相信号进一步放大；以及其中所述VMCD放大器的输出对应于输入所述第一 CMCD放大器和所述第二 CMCD放大器的第一异相信号和第二异相信号。
15.如权利要求14所述的设备，其中所述包络检测器包括与所述发送线圈电耦合的导线环。
16.如权利要求14所述的设备，其中所述反馈控制器根据至少部分地基于所述数字编码RF脉冲的包络与所述发送线圈的包络之间的比较产生的脉宽调制(PWM)信号，通过调节所述CMCD放大器提供的CMCD电压，调制输出模拟RF信号的幅度。
17.一种MRI设备，包括异相信号发生器，基于具有期望频率的输入RF脉冲产生第一异相RF信号和第二异相 RF信号，其中所述第一异相RF信号和所述第二异相RF信号配置为驱动L-C开关模式发送线圈，所述L-C开关模式发送线圈以期望的频率输出模拟RF信号； 反馈控制器，用于接收表示所述输入RF脉冲的包络的信号；以及包络检测器，用于向所述反馈控制器提供表示发送线圈电流的包络的信号； 其中，所述反馈控制器控制所述线圈上CMCD放大器至少部分地基于所述输入RF脉冲的包络与所述发送线圈电流的包络之间的比较，产生RF信号。
18.如权利要求17所述的设备，其中所述输入RF脉冲被数字地编码，所述异相信号发生器包括比较器，用于将数字编码RF脉冲放大并输出两个异相数字信号； 解调器，用于将两个异相信号解调； 至少一个差分放大器，用于将解调的异相信号放大；以及第一开关VMCD放大器和第二开关VMCD放大器，将所述差分放大器输出的解调异相信号进一步放大；并且其中所述VMCD放大器的输出对应于输入所述第一 CMCD放大器和所述第二 CMCD放大器的第一异相信号和第二异相信号。
19.如权利要求17所述的设备，其中所述包络检测器包括与所述发送线圈耦合的电流感测器。
20.如权利要求17所述的设备，其中所述反馈控制器根据至少部分地基于所述输入RF 脉冲的包络与所述发送线圈的包络之间的比较产生的脉宽调制(PWM)信号，通过调节所述 CMCD放大器提供的CMCD电压，调制输出模拟RF信号的幅度。
21.一种方法，包括至少部分地基于接收的RF脉冲产生第一异相信号和第二异相信号； 接收表示输入RF脉冲的包络的信号； 确定MRI发送线圈电流的包络；以及至少部分地基于数字编码RF脉冲的包络与发送线圈电流的包络之间的比较，控制线圈上CMCD放大器产生模拟RF信号。
22.如权利要求21所述的方法，其中所述异相信号通过以下步骤产生 将数字编码RF脉冲放大并输出两个异相数字信号；将两个异相信号解调；将解调的异相信号放大；以及将放大的解调异相信号作为第一异相信号和第二异相信号输入所述开关模式放大器。
23.如权利要求21所述的方法，包括通过与所述发送线圈耦合的导线环检测所述发送线圈的包络。
24.如权利要求21所述的方法，包括根据至少部分地基于所述数字编码RF脉冲的包络与所述发送线圈的包络之间的比较产生的脉宽调制(PWM)信号，通过调节所述CMCD放大器提供的CMCD，调制输出模拟RF信号的幅度。
全文摘要
本发明涉及线圈上开关模式放大器的开关模式预放大和幅度调制反馈，这里所述的示例系统、设备、电路等等涉及带有线圈上电流模式(CMCD)放大器的MRI中的并行发送。一种示例设备包括开关电压模式D类(VMCD)预放大器。另一示例设备包括至少部分地基于发送线圈电流的包络与输入RF脉冲的包络之间的比较，利用反馈控制对CMCD放大器的输出的幅度调制。
文档编号H03F3/38GK102208900SQ20111008835
公开日2011年10月5日 申请日期2011年3月31日 优先权日2010年3月31日
发明者娜塔拉·古蒂诺, 杰里迈·A·赫尔曼, 马克·A·格里斯沃尔德, 马库斯·维斯特 申请人:凯斯西储大学, 西门子公司