Изобретение относится к области радиочастотной (РЧ) техники, к формированию изображений с помощью магнитного резонанса и спектроскопии и к родственным областям техники.
Формирование изображений с помощью магнитного резонанса (МР) является известным медицинским методом формирования изображений, который также используется в формировании изображений для ветеринарии и в других приложениях формирования изображений, таких как характеристика археологических артефактов. МР-лаборатория обычно использует различные радиочастотные линии связи и системы. В качестве иллюстративного примера МР-лаборатория может использовать: беспроводные МР приемные катушки, которые взаимодействуют с МР электроникой через РЧ передачу; беспроводные электронные устройства наблюдения за пациентами, такие как электрокардиограф (ECG или EKG), устройства контроля дыхания и т.д.; или беспроводные терапевтические устройства, такие как инфузионный насос для внутривенного введения жидкости.
Среда МР лаборатории представляет существенные проблемы для беспроводной РЧ связи. МР система использует градиент магнитного поля и РЧ катушки возбуждения, которые производят существенные РЧ помехи (RFI). Кроме того, МР лаборатория обычно находится в экранированной от РЧ комнате, что может усилить проблемы многопутевого распространения. RFI или многопутевое распространение могут привести к интервалам слабой или не обнаруживаемой силы сигнала для данной РЧ системы связи. Такие потери сигнала являются нежелательными в любой РЧ системе связи и могут быть особенно проблематичны, когда РЧ система связи передает критические данные пациента.
МР среда также благоприятствует электронным системам меньшего размера. Например, беспроводные МР приемные катушки или устройства наблюдения за пациентом предпочтительно являются компактными как для удобства и для эффективного использования ограниченного пространства, так и поскольку пациенты меньше опасаются устройств меньшего размера. Эти соображения благоприятствуют РЧ принимающим системам меньшего размера, что, однако, может усиливать проблемы RFI и многопутевого распространения.
Хотя РЧ среда является особенно проблематичной для РЧ связи, в более общем случае раскрытые системы радиоприемника с разнесением соответствующим образом используются в любой среде, в которой возможность ослабления или потери РЧ сигнала является предметом беспокойства. Например, раскрытые системы РЧ приемника с разнесением соответствующим образом используются в больницах или в системах экстренной связи, системах мобильной телефонии и т.д.
Последующее описание обеспечивает новые и улучшенные устройства и способы, раскрытые здесь.
В соответствии с одним раскрытым аспектом устройство содержит систему радиоприемника с разнесением, включающую в себя: радиочастотную (РЧ) схемную плату; множество РЧ приемников, расположенных на РЧ схемной плате; и схему переключения, расположенную на РЧ схемной плате, схема переключения включает в себя линии передачи и переключатели, соединяющие каждый РЧ приемник с (1) одной выбранной антенной из множества антенн и (2) схемой согласования импедансов, обеспечивающей согласование импедансов одной выбранной антенны с РЧ приемником. В некоторых вариантах осуществления схемы согласования импедансов схемы переключения содержат заглушки линий передачи для согласования импедансов.
В соответствии с другим раскрытым аспектом устройство содержит систему радиоприемника с разнесением, включающую в себя: радиочастотную (РЧ) схемную плату; множество РЧ приемников, расположенных на РЧ схемной плате; схему переключения, расположенную на РЧ схемной плате; и селектор сигналов, принимающий сигналы от множества РЧ приемников и выдающий тот сигнал, который был выбран из принятых сигналов. Схема переключения включает в себя линии передачи и переключатели, соединяющие каждый РЧ приемник с (1) одной выбранной антенной из множества антенн и (2) схему согласования импедансов, обеспечивающую согласование импедансов одной выбранной антенны с РЧ приемником. Схема переключения выполнена с возможностью реализовывать множество выбираемых конфигураций переключателей, каждая конфигурация переключателей соединяет каждый РЧ приемник из множества РЧ приемников с выбранной антенной из множества антенн.
В соответствии с другим раскрытым аспектом устройство содержит систему радиоприемника с разнесением, включающую в себя множество радиочастотных (РЧ) приемников, расположенных на РЧ схемной плате, и схему переключения, включающую в себя линии передачи, соединяющие РЧ приемники с антеннами и переключателями для переключения соединений антенн и РЧ приемников для реализации пространственного разнесения приемника. Схема переключения дополнительно включает в себя схемы согласования импедансов, которые переключаются совместно с переключением соединений антенны и РЧ приемников для поддержания согласования импедансов соединений антенн и РЧ приемников.
В соответствии с другим раскрытым аспектом устройство, описанное в любом из трех непосредственно предшествующих абзацев, дополнительно включает в себя беспроводную МР приемную катушку, выполненную с возможностью принимать МР сигнал и передавать РЧ сигнал, соответствующий принятому МР сигналу, причем система радиоприемника с разнесением выполнена с возможностью принимать РЧ сигнал, переданный беспроводной МР приемной катушкой. В соответствии с другим раскрытым аспектом устройство, описанное в любом из трех непосредственно предшествующих абзацев, дополнительно включает в себя магнитно-резонансный (МР) сканер и беспроводную МР приемную катушку, выполненную с возможностью принимать МР сигнал, возбужденный в объекте МР сканером, и передавать РЧ сигнал, соответствующий принятому МР сигналу, причем система радиоприемника с разнесением выполнена с возможностью принимать РЧ сигнал, переданный беспроводной МР приемной катушкой. В соответствии с другим раскрытым аспектом устройство, описанное в любом из трех непосредственно предшествующих абзацах, дополнительно включает в себя экранированную от РЧ комнату и магнитно-резонансный (МР) сканер, расположенный в экранированной от РЧ комнате, причем система радиоприемника с разнесением расположена в экранированной от РЧ комнате и выполнена с возможностью принимать РЧ сигнал, переданный беспроводным электронным устройством, расположенным в экранированной от РЧ комнате.
Одно преимущество заключается в обеспечении системы радиоприемника с разнесением, которая является устойчивой против радиочастотных помех (RFI) и многопутевого распространения.
Другое преимущество заключается в уменьшенной стоимости производства для системы радиоприемника с разнесением.
Другое преимущество заключается в уменьшенной площади занимаемой поверхности для схемы расположения компонентов системы радиоприемника с разнесением.
Другое преимущество заключается в более компактном устройстве беспроводной связи.
Дополнительные преимущества будут очевидны для специалистов в области техники после прочтения и понимания последующего подробного описания.
Фиг.1 схематически показывает магнитно-резонансную систему, включающую в себя беспроводную МР приемную катушку и соответствующую систему радиоприемника с разнесением.
Фиг.2 и 3 схематически показывают схему расположения компонентов для системы радиоприемника с разнесением, показанной на фиг.1. Фиг.2 показывает схему расположения компонентов в первой конфигурации переключателей, и фиг.3 показывает схему расположения компонентов во второй конфигурации переключателей.
Фиг.4 схематически показывает обобщенную схему расположения компонентов для системы радиоприемника с разнесением, включающую в себя N приемников и M доступных антенн.
Как показано на фиг.1, лаборатория магнитного резонанса (МР) включает в себя МР сканер 10, например проиллюстрированный МР сканер Achieva (от Koninklijke Philips Electronics N.V., Эйндховен, Нидерланды), или МР сканер Intera™, или Panorama™ (оба также от Koninklijke Philips Electronics N.V.), или другой имеющийся на рынке МР сканер, или некоммерческий МР сканер и т.д. В типичном варианте осуществления МР сканер включает в себя внутренние компоненты (не проиллюстрированы), такие как сверхпроводящий или резистивный основной магнит, формирующий статическое (B0) магнитное поле, множества обмоток катушек градиента магнитного поля для наложения выбранных градиентов магнитного поля на статическое магнитное поле и радиочастотную систему возбуждения для формирования радиочастотного (B1) поля на частоте, выбранной для возбуждения магнитного резонанса (обычно магнитного резонанса 1H, хотя возбуждение другого ядерного магнитного резонанса или множественного ядерного магнитного резонанса также предусматривается).
Электроника 12 МР системы схематически обозначена на фиг.1. Эта электроника 12 управляет МР сканером 10 или его компонентами для выполнения различных операций, таких как выполнение импульсной последовательности, в том числе применение градиентов магнитного поля и радиочастотных импульсов возбуждения, выполненных с возможностью возбуждать, локализовать, пространственно кодировать или иным образом создавать и управлять магнитным резонансом в объекте (не показан), расположенным в канале 14 или в другой области исследования МР сканера 10. Сигналы магнитного резонанса обнаруживаются посредством МР приемной катушки 16, которая в иллюстративном варианте осуществления является беспроводной МР приемной катушкой, которая включает в себя внутренние компоненты (не проиллюстрированы), такие как схема аналого-цифрового преобразования и схема цифровой обработки сигналов (DSP), выполненные с возможностью оцифровать МР сигнал, смещать МР сигнал на промежуточную частоту и/или выполнять фильтрацию и/или другую необязательную предварительную обработку МР сигнала и передавать радиочастотный (РЧ) сигнал, соответствующий принятому МР сигналу. Как правило, сигнал, переданный от МР приемной катушки 16, является цифровым сигналом, содержащим несущую в диапазоне гигагерц (например, 2,4 ГГц в некоторых вариантах осуществления), переносящую принятый и обработанный МР сигнал, закодированный на несущую посредством подходящей методики цифровой модуляции, такой как амплитудная манипуляция (ASK), частотная манипуляция (FSK), квадратурная фазовая манипуляция (QPSK), квадратурная фазовая манипуляция со сдвигом (OQPSK) и т.д. В качестве альтернативы подразумевается, что беспроводная МР приемная катушка 16 работает полностью в аналоговом режиме и передает РЧ сигнал, содержащий несущую, модулированную посредством принятого и обработанного МР сигнала, модулированного на несущую с использованием подходящей методики аналоговой модуляции, такой как амплитудная модуляция (AM), частотная модуляция (FM) и т.д.
В электронике 12 система 20 радиоприемника с разнесением принимает сигнал, переданный беспроводной МР приемной катушкой 16. Электроника 12 включает в себя дополнительные компоненты (не показаны), такие как: модуль или схема воссоздания МР изображения, выполненная с возможностью воссоздавать МР изображение объекта из соответствующим образом пространственно закодированных МР сигналов; электронные, магнитные, оптические или другие устройства хранения для хранения полученных МР сигналов и/или воссозданных изображений и т.д. В иллюстративной МР лаборатории компьютер 22 используется для обеспечения взаимодействия с человеком через интерфейс и управление МР системой 10, 12 (например, с радиологом или другим оператором, сидящим на иллюстративном стуле 24), и компьютер 22 включает в себя или функционально соединен с устройством 26 отображения для отображения воссозданных МР изображений, МР спектров или других МР данных. Необязательно компьютер 22 также может быть запрограммирован для обеспечения такой функциональности МР системы, как воплощение модуля воссоздания изображения. МР лаборатория соответствующим образом включена в экранированную от РЧ комнату 28 (схематически обозначенную на фиг.1).
Фиг.1 иллюстрирует подходящее применение системы 20 радиоприемника с разнесением, раскрытой здесь в контексте МР лаборатории. Будет понятное, что раскрытые здесь системы радиоприемника с разнесением соответствующим образом используются совместно с беспроводными МР приемными катушками в комбинации с МР сканером по существу любого типа, таким как иллюстративный МР сканер 10 с горизонтальным цилиндрическим каналом или МР сканер с вертикальным каналом, МР сканер с открытым каналом и т.д. Такая МР среда представляет проблемы для РЧ связи по меньшей мере из-за непосредственной близости оборудования 10, 12, 22, которое генерирует радиочастотные помехи (RFI), и предрасположенности к многопутевому распространению в ограниченном для РЧ пространстве, заданном экранированной от РЧ комнатой 28. В более общем случае раскрытые системы радиоприемника с разнесением найдут применение в системах радиосвязи и устройствах, использующих беспроводную связь вообще. Для обеспечения некоторых дополнительных иллюстративных применений раскрытые здесь системы радиоприемника с разнесением соответствующим образом используются для приема беспроводных сигналов, передаваемых устройствами контроля пациентов (либо в экранированной от РЧ комнате 28 МР лаборатории, либо в другом месте, например в палатах пациентов больницы) или в мобильных телефонах для приема беспроводных сигналов от сотовых вышек и т.д. Раскрытые здесь системы радиоприемника с разнесением успешно могут быть сконструированы компактными, например произведены на одной РЧ схемной плате, и успешно могут обеспечить большее количество путей приема РЧ с согласованным импедансом, чем количество РЧ приемников, расположенных на схемной плате, тем самым уменьшая затраты.
На фиг.2 и 3 иллюстративная система 20 радиоприемника с разнесением показана в виде схемы расположения компонентов. Система 20 радиоприемника с разнесением расположена на одной РЧ схемной плате 30 и включает в себя два радиоприемника 32, 34. РЧ приемник 32 также упоминается здесь как "RX1", в то время как РЧ приемник 34 также упоминается здесь как "RX2". Система 20 радиоприемника с разнесением соединена с двумя антеннами 36, 38 через схему переключения, включающую в себя линии T1, T2, T3, T4 передачи и переключатели SW1, SW2. В этом иллюстративном варианте осуществления схема переключения обеспечивает две конфигурации переключателей, которые являются следующими.
В первой конфигурации переключателей (показанной на фиг.2) первый РЧ приемник 32 (то есть RX1) соединен с первой антенной 36 через линию T1 передачи и переключатель SW1, и второй РЧ приемник 34 (то есть RX2) соединен со второй антенной 38 через линию T2 передачи и переключатель SW2.
Во второй конфигурации переключателей (показанной на фиг.3) первый РЧ приемник 32 (то есть RX1) соединен со второй антенной 38 через линию T3 передачи и переключатель SW2, и второй РЧ приемник 34 (то есть RX2) соединен с первой антенной 36 через линию T4 передачи и переключатель SW1.
Система 20 радиоприемника с разнесением на фиг.2 и 3 таким образом обеспечивает четыре возможных пути приема сигнала - два обеспечены первой конфигурацией переключателей на фиг.2 и два обеспечены второй конфигурацией переключателей на фиг.3. Однако только два пути приема сигнала доступны в любой заданный момент времени. Селектор 40 сигналов принимает сигналы от двух РЧ приемников 32, 34 и выдает выбранный сигнал из принятых сигналов в качестве выходного сигнала 42. Как правило, выходной сигнал выбирается селектором 40 сигнала как "более сильный" из двух сигналов, принятых от РЧ приемников 32, 34, причем сила сигнала измеряется посредством подходящей метрики, такой как средняя или интегрированная мощность сигнала.
В некоторых вариантах осуществления подразумевается, что селектор 40 сигналов объединен с некоторой обработкой после сбора информации. Например, предусматривается извлекать цифровые данные из сигналов, выданных двумя приемниками 32, 34, и определять силу сигнала и делать выбор сигнала на основе информационного содержания цифровых данных, определенного из извлеченных цифровых данных (Следует отметить, что этот подход предполагает, что система 20 радиоприемника с разнесением принимает цифровую РЧ передачу; в аналоговой альтернативе могла бы использоваться такая метрика, как метрика спектрального состава).
Если ни один из приемников 32, 34 не обеспечивает приемлемый сигнал, то селектор 40 сигнала соответствующим образом инициализирует контроллер 44 выбора конфигурации переключателей, который переключает два переключателя SW1, SW2, чтобы переключиться с текущей конфигурации переключателей (либо первой конфигурации переключателей, либо второй конфигурации переключателей) на другую конфигурацию переключателей. В качестве альтернативы, если скорость передачи входящих данных (например, в бит/с для двоичных данных) является достаточно медленной по сравнению с достижимой скоростью переключения для переключателей SW1, SW2 системы 20 радиоприемника с разнесением, то в альтернативном варианте осуществления контроллер 44 выбора конфигурации переключателей может работать с "разомкнутым циклом", то есть переключаться между первой и второй конфигурациями переключателей с постоянной скоростью переключения, в значительной степени более высокой, чем скорость передачи входных данных, таким образом, селектор 40 сигналов эффективно берет выборки всех четырех возможных путей приема сигнала и выбирает самый сильный из четырех принятых сигналов. В этом альтернативном подходе связь от селектора 40 сигналов к контроллеру 44 выбора конфигурации переключателей, указанная на фиг.2 и 3, может быть опущена.
Раскрытые системы радиоприемника с разнесением используют схему переключения для обеспечения более разнесенных путей приема сигнала. Хотя это имеет преимущества, здесь признается, что подход может внести проблематичные несогласования импедансов. Это происходит потому, что в любой заданной конфигурации переключателей линии передачи (или их части), которые не соединены с антенной, остаются соединенными с РЧ приемником. Например, рассмотрим первую конфигурацию переключателей на фиг.2. Первый РЧ приемник 32 соединен с первой антенной 36 через линию T1 передачи; но первый РЧ приемник 32 также соединен с линией T3 передачи вплоть до ее разомкнутого окончания на переключателе SW2. Аналогичным образом, второй РЧ приемник 34 соединен со второй антенной 38 через переключатель SW2; но второй РЧ приемник 34 также соединен с линией T4 передачи вплоть до ее разомкнутого окончания на переключателе SW1. Аналогичным образом, рассмотрим вторую конфигурацию переключателей на фиг.3. Здесь первый РЧ приемник 32 соединен со второй антенной 38 через линию T3 передачи; но первый РЧ приемник 32 также соединен с линией T1 передачи вплоть до ее разомкнутого окончания на переключателе SW1. Аналогичным образом, второй РЧ приемник 34 соединен с первой антенной 36 через переключатель SW1; но второй РЧ приемник 34 также соединен с линией T2 передачи T2 вплоть до ее разомкнутого окончания на переключателе SW2.
Воздействие этих соединенных "висящих" линий передачи состоит в том, что они влияют на входной импеданс, наблюдаемый РЧ приемником 32, 34. В РЧ схемах линии передачи традиционно созданы имеющими действительный импеданс 50 Ом (с нулевым реактивным омическим сопротивлением или мнимым компонентом) (в более общем случае подразумевается, что система 20 радиоприемника с разнесением использует нестандартные линии передачи, имеющие импеданс, отличный от 50 Ом; но даже в этом более общем случае ожидается, что линия передачи является согласованной с РЧ приемником). Соединенные "висящие" линии передачи создают другой импеданс по сравнению с наблюдаемым на входе в РЧ приемник 32, 34. Такое несогласование импедансов в значительной степени ухудшило бы передачу РЧ сигналов и, следовательно, производительность системы радиоприемника с разнесением.
Система 20 радиоприемника с разнесением включает в себя схему согласования импедансов для компенсации соединенных "висящих" линий передачи. В иллюстративном варианте осуществления схема согласования импедансов содержит четыре заглушки ST1, ST2, ST3, ST4 для согласования импедансов. Заглушки ST1, ST2, ST3, ST4 для согласования импедансов сделаны из медных проводников (или в более общем случае, электрических проводников) заданной длины, расположенных на схемной плате 30. Заглушки ST1, ST2, ST3, ST4 соответствующим образом имеют коротко замкнутую нагрузку (то есть у нагрузки ZL=0), хотя также предусматривается использовать заглушку с разрывом (ZL=∞), резистивной нагрузкой (ZL имеет действительное значение) и т.д. Кроме того, хотя иллюстративная система 20 радиоприемника с разнесением использует заглушки ST1, ST2, ST3, ST4 линий передачи для согласования импедансов как схемы согласования импедансов, также предусматривается использовать другую схему согласования импедансов, такую как согласующий импеданс - индуктивно-емкостной контур.
Использование четырех заглушек ST1, ST2, ST3, ST4 имеет место потому, что имеются четыре потенциальные "висящие" линии передачи в двух конфигурациях переключателей на фиг.2 и 3. В первой конфигурации переключателей на фиг.2 "висящие" линии передачи T3 и T4 компенсируются соответствующими заглушками ST1 и ST2. Во второй конфигурации переключателей на фиг.3 "висящие" линии передачи T1 и T2 компенсируются соответствующими заглушками ST3 и ST4. Заглушки ST1, ST2, ST3, ST4 включают в себя переключатели, чтобы дать возможность каждой заглушке включаться в схему только тогда, когда ее соответствующая линия передачи "висит", то есть не соединена с антенной. Таким образом, в первой конфигурации переключателей на фиг.2 заглушки ST1, ST2 включены в схему, в то время как заглушки ST3, ST4 выключены (то есть изолированы от схемы). Во второй конфигурации переключателей на фиг.3 заглушки ST3, ST4 включены в схему, в то время как заглушки ST1, ST2 выключены (то есть изолированы от схемы). Переключатели заглушек ST1, ST2, ST3, ST4 управляются совместно и синхронно с переключателями SW1, SW2 посредством контроллера 44 выбора конфигурации переключателей для реализации двух соответствующих конфигураций переключателей, показанных на соответствующих фиг.2 и 3, включающих в себя подходящую компенсацию "висящих" линий передачи посредством соответствующих заглушек для согласования импедансов.
Хотя контроллер 44 выбора конфигурации переключателей показан на фиг.2 и 3 как компонент, расположенный на РЧ схемной плате 30, в некоторых вариантах осуществления контроллер 44 выбора конфигурации переключателей может быть реализован как программный модуль или компонент, например микропроцессор или микроконтроллер, который отправляет управляющие сигналы переключения. В таких вариантах осуществления микропроцессор или микроконтроллер, реализующий контроллер 44 выбора конфигурации переключателей, может быть расположен либо на РЧ схемной плате 30, либо вне ее (например, на другом компоненте печатной платы системы радиоприемника с разнесением или как часть компьютера, функционально соединенного с системой радиоприемника с разнесением и выполняющего подходящее управляющее программное обеспечение, и т.д.).
Заглушки ST1, ST2, ST3, ST4 линии передачи для согласования импедансов могут быть сделаны из медных проводников некоторой известной длины, которые вытравлены на РЧ схемной плате 30. Это травление может быть сделано одновременно и на том же этапе обработки, когда формируются линии передачи T1, T2, T3, T4. Длина медных проводников, подходящая для обеспечения согласования импедансов, соответствующим образом определяется традиционными методами проектирования РЧ схем на основе схемы расположения (например, длины) линий передачи T1, T2, T3, T4. Например, анализ диаграммы Смита может использоваться для определения подходящей длины для заглушек ST1, ST2, ST3, ST4 для согласования импедансов. В типичной схеме расположения "висящая" линия передачи пересекает линию передачи, соединяющую РЧ приемник с антенной. Например, в первой конфигурации переключателей на фиг.2 "висящая" линия T3 передачи пересекает линию T1 передачи, которая соединяет первую антенну 36 с первым РЧ приемником 32. Эффект этого пересечения "висящей" линии T3 передачи состоит в том, чтобы модифицировать импеданс линии T1 передачи, который наблюдается РЧ приемником 32. Диаграмма Смита может использоваться для выражения характеристического импеданса (Z), который создает пересекающаяся линия T3 передачи, и интерпретировать изменение (Z), когда две линии T1, T3 передачи пересекаются. Таким образом, диаграмма Смита может использоваться для определения соответствующей длины медного проводника для соответствующей заглушки ST1 для согласования импедансов, которая компенсирует пересекающуюся "висящую" линию T3 передачи, чтобы гарантировать, что импеданс (Z) 50 Ом (в предположении традиционной конфигурации линии передачи с 50 Ом) будет наблюдаться на входе РЧ приемника 32 в первой конфигурации переключателей на фиг.2. Аналогичная конфигурация выполняется для: заглушки ST2, которая компенсирует эффект пересекающейся линии T4 передачи на линии T2 передачи, соединяющий вторую антенну 38 и второй РЧ приемник 34 в первой конфигурации переключателей на фиг.2; заглушки ST3, которая компенсирует эффект пересекающейся линии T1 передачи на линии T3 передачи, соединяющий вторую антенну 38 и первый РЧ приемник 32 во второй конфигурации переключателей на фиг.3; и заглушки ST4, которая компенсирует эффект пересекающейся линии T2 передачи на линии T4 передачи, соединяющий первую антенну 36 и второй РЧ приемник 34 во второй конфигурации переключателей на фиг.3.
Если схема согласования импедансов отличается от заглушки, то конфигурация влечет за собой выбор подходящих дискретных компонентов (например, индуктивности L и емкости C в случае индуктивно-емкостной схемы согласования импедансов) для обеспечения соответствующего компенсирующего импеданса. Кроме того, следует отметить, что местоположение различных схем ST1, ST2, ST3, ST4 согласования импедансов вдоль соответствующих линий передачи является гибким, хотя выбранное местоположение может влиять на длину заглушки (или в более общем случае соответствующее значение компенсирующего импеданса), подходящую для компенсации "висящей" линии передачи. В качестве иллюстративного примера заглушка ST4 показана на фиг.2 и 3 как расположенная между пересечением линий T2, T4 передачи и вторым РЧ приемником 34; однако эта заглушка могла бы вместо этого быть расположена между переключателем SW2 и пересечением линий T2, T4 передачи.
Хотя описано формирование РЧ схем с использованием диаграммы Смита, также дополнительно или в качестве альтернативы подразумевается использовать программное обеспечение для формирования РЧ схем для выполнения РЧ анализа, чтобы спроектировать длины заглушек (или в более общем случае компенсирующие импедансы) схем согласования импедансов. Одним подходящим программным обеспечением для формирования РЧ схем является программа QuickSmith (доступна по адресу http://www.nathaniycr.com/qsdw.htm, была доступна на 6 января 2011 года).
Иллюстративные антенны 36, 38 расположены на РЧ схемной плате 30. Например, антенны 36, 38 могут быть воплощены как медные дорожки или как элементы, прикрепленные к РЧ схемной плате 30, и т.д. В качестве альтернативы антенны могут быть расположены вне схемной платы, то есть не расположены на РЧ схемной плате 30, а электрически соединены с соответствующими переключателями SW1, SW2 через подходящее проводное или кабельное соединение. В этом последнем случае любой вклад расположенного вне платы проводного или кабельного соединения в импеданс, наблюдаемый РЧ приемником, должен быть принят во внимание при определении согласования импедансов.
Как показано на фиг.4, раскрытые системы радиоприемника с разнесением, использующие переключение антенн, с согласованием импедансов "висящих" линий передачи в различных конфигурациях переключателей могут быть обобщены до любого количества РЧ приемников и любого количества доступных антенн. В схематическом примере фиг.4 система радиоприемника с разнесением схематически представлена (без потери общности) как имеющая N РЧ приемников (где N - целое число больше 1) и M доступных антенн (где M - целое число больше 1). Пример фиг.2 и 3 соответствует случаю N=M=2. Следует отметить, что N необязательно равно M, хотя обычно предпочтительно M≥N (в ином случае по меньшей мере один РЧ приемник не будет соединен не с одной антенной в каждой конфигурации переключателей). В общем случае любая антенна может быть соединена с любым РЧ приемником, давая N×M возможных соединений антенн/приемников. Для каждого такого соединения антенны/приемника может быть одна или более пересекающихся "висящих" линий передачи, которые изменяют эффективный импеданс, наблюдаемый РЧ приемником, и тем самым предполагается необходимость включения схемы согласования импедансов. Таким образом может иметься N×M схем согласования импедансов, как схематически обозначено на фиг.4. Это действительно имеет место для иллюстративного примера фиг.2 и 3, где имеется N×M=2×2=4 заглушки ST1, ST2, ST3, ST4 для согласования импедансов. Схема переключения SW на фиг.4 схематически обозначена и включает в себя линии передачи и переключатели (подробности не показаны на фиг.4), которые для каждой конфигурации переключения соединяют каждый РЧ приемник из N РЧ приемников с (1) одной выбранной антенной из M доступных антенн и (2) схемой согласования импедансов, обеспечивающей согласование импедансов одной выбранной антенны с РЧ приемником.
Хотя могут использоваться N×M схем согласования импедансов, в любом заданном варианте осуществления количество схем согласования импедансов может быть меньше, чем N×M. Меньшее количество схем согласования импедансов может использоваться, если, например, фактически используются не все возможные комбинации антенн и РЧ приемников.
Схематическое представление фиг.4 не представляет фактическую схему расположения компонентов системы радиоприемника с разнесением. Для выполнения конфигурации формируется схема расположения N РЧ приемников на РЧ схемной плате 30 и линий передачи и переключателей, выборочно соединяющих M антенн с N РЧ приемниками, выбираются местоположения N×M (или меньше) схем согласования импедансов и импедансы схем согласования импедансов определяются с использованием конфигурации диаграммы Смита и/или подходящего программного обеспечения для формирования РЧ схем. Если в качестве схем согласования импедансов используются заглушки для согласования импедансов, то определение импедансов схем согласования импедансов соответствует определению длин заглушек, которые обеспечивают согласование импедансов. Процесс проектирования может быть итеративным, например, определенная длина заглушки может быть слишком большой, чтобы вписаться в назначенное местоположение заглушки на РЧ схемной плате 30, и в этом случае схема расположения компонентов пересматривается посредством выбора нового местоположения заглушки (что также может повлечь за собой перенаправление одной или более линий передачи на РЧ схемной плате 30), и для пересмотренной схемы расположения компонентов определяется длина заглушки.
В этой заявке описан один или более предпочтительных вариантов осуществления. Модификации и изменения могут быть сделаны после прочтения и понимания предшествующего подробного описания. Предполагается, что заявка рассматривается как включающая в себя все такие модификации и изменения, пока они находятся в пределах объема приложенной формулы изобретения или ее эквивалентов.
Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах беспроводной связи. Технический результат состоит в повышении пропускной способности каналов передачи. Для этого радиоприемник включает в себя радиочастотную (РЧ) схемную плату, множество РЧ приемников, расположенных на РЧ схемной плате, и схему переключения, расположенную на РЧ схемной плате. Схема переключения включает в себя линии передачи и переключатели, соединяющие каждый РЧ приемник с одной выбранной антенной из множества антенн и схему согласования импедансов, обеспечивающую согласование импедансов одной выбранной антенны с РЧ приемником. Схема переключения выполнена с возможностью реализовывать множество выбираемых конфигураций переключателей, каждая конфигурация переключателей соединяет каждый РЧ приемник из множества РЧ приемников с выбранной антенной из множества антенн. Схемы согласования импедансов схемы переключения могут содержать заглушки линий передачи для согласования импедансов. Система радиоприемника с разнесением может быть выполнена с возможностью принимать РЧ сигнал, переданный беспроводной магнитно-резонансной (МР) приемной катушкой. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.
1. Устройство приема разнесенных радиочастотных сигналов, содержащее:
систему (10) формирования изображения с помощью магнитного резонанса, выполненную с возможностью передавать радиочастотные (РЧ) сигналы в экранированную от РЧ комнату (28);
систему (20) радиоприемника с разнесением, включающую в себя:
радиочастотную (РЧ) схемную плату (30),
множество РЧ приемников (32, 34), расположенных на РЧ схемной плате, при этом РЧ приемники выполнены с возможностью принимать РЧ сигналы, переданные системой формирования изображения с помощью магнитного резонанса,
множество антенн, расположенных на РЧ схемной плате, и
схему переключения, расположенную на РЧ схемной плате, причем схема переключения включает в себя линии (T1, Т2, Т3, Т4) передачи и переключатели (SW1, SW2), соединяющие каждый РЧ приемник с (1) одной выбранной антенной из множества антенн (36, 38) и (2) схемой (ST1, ST2, ST3, ST4) согласования импедансов, обеспечивающей согласование импедансов одной выбранной антенны с РЧ приемником, при этом схема согласования импедансов расположена на РЧ схемной плате.
2. Устройство по п. 1, в котором схемы согласования импедансов схемы переключения содержат шлейфы (ST1, ST2, ST3, ST4) линий передачи для согласования импедансов.
3. Устройство по п. 1, в котором схемы согласования импедансов схемы переключения содержат шлейфы (ST1, ST2, ST3, ST4) линий передачи для согласования импедансов, имеющие коротко замкнутые нагрузки.
4. Устройство по любому из пп. 1-3, в котором схема переключения выполнена с возможностью реализовывать множество выбираемых конфигураций переключателей, причем каждая конфигурация переключателей соединяет каждый РЧ приемник из множества РЧ приемников (32, 34) с выбранной антенной из множества антенн (36, 38).
5. Устройство по п. 4, в котором:
множество РЧ приемников (32, 34) включает в себя первый РЧ приемник (32) и второй РЧ приемник (34);
множество антенн (36, 38) включает в себя первую антенну (36) и вторую антенну (38); и
множество выбираемых конфигураций переключателей включает в себя:
первую конфигурацию переключателей, в которой (i) первый РЧ приемник (32) соединен с первой антенной (36) и с первой схемой (ST1) согласования импедансов, обеспечивающей согласование импедансов первой антенны с первым РЧ приемником, и (ii) второй РЧ приемник (34) соединен со второй антенной (38) и со второй схемой (ST2) согласования импедансов, обеспечивающей согласование импедансов второй антенны со вторым РЧ приемником, и
вторую конфигурацию переключателей, в которой (i) первый РЧ приемник (32) соединен со второй антенной (38) и с третьей схемой (ST3) согласования импедансов, обеспечивающей согласование импедансов второй антенны с первым РЧ приемником, и (ii) второй РЧ приемник (34) соединен с первой антенной (36) и с четвертой схемой (ST4) согласования импедансов, обеспечивающей согласование импедансов первой антенны со вторым РЧ приемником.
6. Устройство по п. 4, в котором система (20) радиоприемника с разнесением дополнительно включает в себя:
селектор (40) сигналов, принимающий сигналы от множества РЧ приемников (32, 34) и выдающий сигнал (42), выбранный из принятых сигналов.
7. Устройство по п. 6, в котором система (20) радиоприемника с разнесением дополнительно включает в себя:
контроллер (44) выбора конфигурации переключателей, заставляющий схему переключения осуществлять переключение с конфигурации переключателей, выбранной в настоящий момент, на другую конфигурацию переключателей.
8. Устройство приема разнесенных радиочастотных сигналов, содержащее:
систему (20) радиоприемника с разнесением, включающую в себя:
радиочастотную (РЧ) схемную плату (30),
множество РЧ приемников (32, 34), расположенных на РЧ схемной плате, причем РЧ приемники выполнены с возможностью принимать РЧ сигнал, переданный в экранированную от РЧ комнату (28) посредством беспроводной магнитно-резонансной приемной катушки (16),
схему переключения, расположенную на РЧ схемной плате, причем схема переключения включает в себя линии (T1, Т2, Т3, Т4) передачи и переключатели (SW1, SW2), соединяющие каждый РЧ приемник с (1) одной выбранной антенной из множества антенн (36, 38) и (2) схемой (ST1, ST2, ST3, ST4) согласования импедансов, обеспечивающей согласование импедансов одной выбранной антенны с РЧ приемником, причем схема переключения, выполненная с возможностью реализовывать множество выбираемых конфигураций переключателей, включает в себя:
первую конфигурацию переключателей, в которой (i) первый РЧ приемник (32), соединенный с первой антенной (36) и с первой схемой (ST1) согласования импедансов, обеспечивающей согласование импедансов первой антенны с первым РЧ приемником, и (ii) второй РЧ приемник (34), соединенный со второй антенной (38) и со второй схемой (ST2) согласования импедансов, обеспечивающей согласование импедансов второй антенны со вторым РЧ приемником,
вторую конфигурацию переключателей, в которой (i) первый РЧ приемник (32) соединен со второй антенной (38) и с третьей схемой (ST3) согласования импедансов, обеспечивающей согласование импедансов второй антенны с первым РЧ приемником, и (ii) второй РЧ приемник (34) соединен с первой антенной (36) и с четвертой схемой (ST4) согласования импедансов, обеспечивающей согласование импедансов первой антенны со вторым РЧ приемником, и
селектор (40) сигналов, принимающий сигналы от множества РЧ приемников и выдающий выбранный сигнал из принятых сигналов.
9. Устройство по п. 8, в котором множество РЧ приемников (32, 34) состоит из N РЧ приемников, где N - целое число больше 1, множество антенн (36, 38) состоит из М антенн, где М - целое число больше или равное N.
10. Устройство приема разнесенных радиочастотных сигналов, содержащее:
экранированную от радиочастот (РЧ) комнату (28),
магнитно-резонансный (MP) сканер (10); и
магнитно-резонансный (MP) сканер, расположенный в экранированной от РЧ комнате (28),
MP приемную катушку (16) беспроводной связи, выполненную с возможностью принимать MP сигнал, возбужденный в объекте MP сканером, и передавать РЧ сигнал, соответствующий принятому MP сигналу; и систему (20) радиоприемника с разнесением, расположенную в экранированной от РЧ комнате и выполненную с возможностью принимать РЧ сигнал, переданный MP приемной катушкой беспроводной связи, причем система (20) радиоприемника с разнесением включает в себя:
РЧ схемную плату (30),
множество РЧ приемников (32, 34), расположенных на РЧ схемной плате,
схему переключения, расположенную на РЧ схемной плате, причем схема переключения включает в себя линии (T1, Т2, Т3, Т4) передачи и переключатели (SW1, SW2), соединяющие каждый РЧ приемник с (1) одной выбранной антенной из множества антенн (36, 38) и (2) схемой (ST1, ST2, ST3, ST4) согласования импедансов, обеспечивающей согласование импедансов одной выбранной антенны с РЧ приемником, причем схема переключения выполнена с возможностью реализовывать множество выбираемых конфигураций переключателей, при этом каждая конфигурация переключателей соединяет каждый РЧ приемник из множества РЧ приемников с выбранной антенной из множества антенн, и
селектор (40) сигналов, выполненный с возможностью принимать сигналы от множества РЧ приемников и выдавать выбранный сигнал из принятых сигналов.
| Станок для изготовления деревянных ниточных катушек из цилиндрических, снабженных осевым отверстием, заготовок | 1923 |
|
SU2008A1 |
| АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА ФИЛЬТРАЦИИ НЕНУЖНЫХ СООБЩЕНИЙ | 2003 |
|
RU2327205C2 |
| US5815804 A, 29.09.1998 | |||
| US6115585 A, 05.09.2000. | |||
