MR技术博大精深,之前老王通过两篇文章详细给大家介绍了射频发射通路的TXR模块,为了产生可控稳定并且符合要求的高质量射频脉冲信号,TXR模块用了大量检测电路,而很重要的控制模块功能是为了后续的射频放大器准备的,那么接下来本节我们就开始研究MR的射频放大器(RF_AMP)。
为了进行有效的功率放大,TXR发射模块还需要实时控制放大器的放大时间以及监测PW有效功率和PR反射损耗。
那么功率放大器到底对射频能量放大了多少呢?目前经常使用功率放大器分为单路射频功放(也就是经常说的单源)S35,以及双路射频功放(也就是经常说的双源)8137:
他们的放大能力如下:
S35:
Low mode:500W peak power
57dB±0.5
High mode:18000W peak power
72.6dB±0.5
8137:
Low mode:500W peak power
57dB±0.5
High mode:18000W peak power
72.6dB±0.5
功率放大器同时具有Low mode和High mode两种模式以及57dB和72.6dB两个放大倍数。一般来讲两种模式分别是在进行不同的扫描模式时使用的:
Low mode:一般用于波谱扫描
High mode:用于传统MRI扫描
因此我们平时所说的MR的射频放大器的放大倍数一般来说指的High mode的72.6dB
放大倍数有了,下面看发射功率,这里列出的功率都指的是放大器的峰值功率(Peak power),在射频放大器的实际使用中,从Log中观察一般放大器功率维持在50W左右,因此实际上MR的射频发射脉冲功率是相对较低的,从功率角度来讲产生的SAR值不会太大。这也从功率的角度解释了一个问题,为什么传统家里用的微波炉5KW的功率可以加热食物做饭,而功率放大器18KW的功率怎么才能发那么一点热。
RF-AMP射频功放从内部看可以分为4个部分:
1. Driver Module:驱动模块,接收从TXR模块发出的0dB射频脉冲。
2. PA modules:共有6组PA modules功率放大模块,共同进行射频能量放大。
3. Combiner:将经过6组PA modules放大后的射频能量汇总并最终发射到后端。
4. Controller:接收TXR模块的控制信号,对RF射频放大过程进行控制。
在对MR射频系统进行校准的过程中,PMU测试是非常重要的一项测试。PMU电路主要作用包括以下2部分:
1. 监测RF射频能量,包括以下4个:
Forwad 有效功率
Relected 反射损耗
Peak 峰值功率
Average Power 平均功率
2. 当检测到射频发射能量过大的时候,PMU电路会发出信号主动关闭射频放大器,控制阈值如下:
High mode 下最大平均功率:1100W
Low mode下最大平均功率:400W
PMU电路保护的过程如下图:
首先设置PMU level,也就是最大平均功率阈值,例如1100W。
射频放大器从0开始逐渐放大射频能量,放大到标准值时如果平均功率还没有触发到PMU level则系统正常进行工作。
射频放大器进入下一次放大过程,当平均功率逐渐增大到超过PMU level值时,功率放大器PMU回路触发Error报警到Controller模块,并传递到TXR模块中产生Interlock信号停止TXR模块的射频发射脉冲,同时切断射频放大器的Gating信号停止放大器工作。