MRI谱仪的序列控制与射频发生电路设计

发布时间：2020-09-10 13:29

　　 谱仪是磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging, MRI)系统的核心(?)器,控制着整个系统的信号时序、射频脉冲产生与接收、梯度信号产生、数据的采集与处理。随着MRI应用的推广与技术的发展,谱仪的研制成为国内外MRI领域的研究热点,其中重点发展方向为提高设备的数字化水平与控制的灵活性。序列控制器和射频脉冲发生器是谱仪的重要组成部分,控制信号和所发生信号的性能指标(频率精度、相位精度等)对成像质量有显著影响,开发可灵活控制的、高性能的序列控制器和射频发生器对于谱仪研制具有重要意义。 由于现有谱仪的序列控制器运行时间精度一般在12ns以上,对高级成像方法的实现有一定的限制。为了提高序列运行时间精度,序列控制器的指令周期设计为10ns。射频发生器多采用DDS专用芯片来实现脉冲信号的发生,信号的相位和幅度精度受DDS芯片的限制。为了提高脉冲信号相位、幅度精度,同时使控制更加灵活,采用FPGA来实现射频信号的发生。 本课题研究了基于DSP (TMS320VC5509A)和FPGA (EP3C25Q240C8)的序列控制和射频发生电路的设计,其配备于自行研发的适用于0-1.5T系统的MRI谱仪之中。谱仪采用DSP作为序列控制器的核心,DSP通过本地总线配置FPGA的参数与数据,控制FPGA的运行。能够更高速的运行序列的同时,对谱仪各模块信号时序达到灵活控制的目的。基于FPGA器件丰富的硬件资源,在FPGA内部构建DDS、波形存储器、乘法器以及相关的控制逻辑,DDS的频率、相位与幅度分辨率分别为32bit、14bit与14bit(相比专用的DDS器件,如AD9852,其相位与幅度精度有一定的提高),软脉冲波形的时间精度可达0.5μs。设定系统时钟为150MHz时,输出的脉冲信号的频率范围从直流到67.5MHz。序列控制器和射频发生器集成在一块电路板上,有助于提高谱仪设备的紧凑性。
【学位单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2014
【中图分类】：TL817

【参考文献】

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本文编号：2815879