核磁共振系统中射频开关设计

作者：时间：2011-01-02来源：网络收藏

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/180026.htm

　　图3是两输入一输出模块(2x1)：控制信号7，8控制二极管的通断，实现二极管D13、D16同时导通或者二极管D14、D15同时导通，与模块1 相同。但是两路输入信号只有一路输出，另外一路输出接50R电阻实现匹配，从而实现两路输入一路输出，而且可以实现通过控制信号选择哪一路输出的功能。

　　图4是整个电路的模块连接框图，清晰地表示了模块之间的逻辑关系，以及信号的传输过程。例如当控制逻辑为1111时，输入信号input1和 input3通过二极管从上面的通路输入2x1输出模块，由于控制逻辑为高，只有input1可以从output1输出;而输入信号input2和 input4通过二极管从下面的通路输入下方的2x1输出模块，同样由于控制逻辑为高，只有input2可以从output1输出，这样就实现了四路输入信号只有input1和input2分别从output1和output2输出。当改变控制逻辑时，就可以选择想要的输入信号的输出。例如控制逻辑如果为 1110，则输出信号为input1和input4。4路控制信号可以控制12种状态，对应地建立起数据库，通过LabView编写相应的程序应用到测试中。

　　4)印制电路板的设计

　　1.电磁兼容性设计：为了控制印制电路板的差模辐射，应将信号和回线紧靠在一起，减小信号路径形成的环路面积，因为信号环路的作用就相当于辐射或接收磁场的环天线。在本设计中每个模块的射频信号接地路径最短，减少了差模辐射;共模辐射是由于接地面存在地电位造成的，这个地电位就是共模电压。当连接外部电缆时，电缆被共模电压激励形成共模辐射。控制共模辐射，首先要减小共模电压。本设计中采用地线网络和接地平面，布成双层版，全部在上层走线，下层全部铺地，合理选择了接地点;本电路属于高频高速电路，满足2W准则(W是印制板导线的宽度，即导线间距不小于两倍导线宽度)，以减小串扰。此外，射频导线短、宽、均匀、直，转弯处采用45°角，导线宽度没有突变，没有突然拐角。

　　2.地线设计：地线设计是最重要的设计，往往也是难度最大的一部分。地线可以定义为信号流回源的低阻抗路径，它可以是专用的回线，也可以是接地平面，有时也可以采用产品的金属外壳。理想的地应是零电阻的实体，各接地点之间没有电位差。本设计中，下层板布成接地板，完全铺地，各接地点之间没有电位差。在PCB版制作中，模块之间设置跳线，使得模块之间互相独立，这样做的目的是：模块可以单独测试性能，当电路出现问题时，方便检测，迅速查出问题所在。

　　3.在PCB版制作中，模块之间设置跳线，使得模块之间互相独立，这样做的目的是：模块可以单独测试性能，当电路出现问题时，方便检测，迅速查出问题所在。

　　设计的性能和优点

　　1)由于设计的合理性和对称性，保证了在一定的带宽(120MHz)内很低的传输损耗，如图5(S21)所示。其中S21表示的是：对于一个微波网络，当其他端口都匹配，即接50R电阻匹配时，所测两端口的传输，其物理公式：S21=Uout / Uin。曲线在中心频率63.6MHz、带宽120MHz的条件下，保持了很低的传输损耗，大约为-0.29dB，而且在整个带宽内性能很稳定。

　　2)电感的隔交流作用和电容的隔直流作用，保证了输入输出端口良好的匹配，得到很好的反射系数，如图5(S11，S22))所示，在中心频率 63.6MHz处，反射系数可以达到-30dB左右。中心频率的大小是由核磁共振的B0场大小决定的，对于1.5T系统共振频率为63.6MHz。

　　3)保证了很好的隔离度，如图6所示，中心频率处隔离度达到-30 dB以下。