高端医疗装备研究院
努力做中国最好的高端医疗器械智库

MRI基础知识 --- 射频电缆

首先引入波导和同轴电缆的概念。无线电波的传播并不同于普通的电线。电线中传递的是电子,而射频电缆中传播的是无线电信号。一般来说射频传播线使用波导或者同轴电缆。

波导:MR中的波导一般指的是空心金属波导管,它是空心的,被传输的电磁波完全限制在金属管内,又称作封闭波导。电磁波在波导中的传播受到波导内壁的限制和反射,波导管壁的导电率很高,可以假定波导壁是理想导体。

同轴电缆:射频电缆现多数为同轴电缆,它是由互相同轴的内导体和外导体以及内外导体间的介质组成的。由于其内外导体处于同心的位置,电磁能量实际上是局限在内外导体之间的介质内传播的。

4ffce04d92a4d6c-23
MR中的射频电缆一般使用50Ω同轴电缆。鉴于内部的多层结构,也就不难理解为什么射频线不允许弯折了,有的时候MR设备机械安装完毕后射频相关测试会有问题,查到最后就是因为射频线转弯半径太小的缘故。

对于亲手连接过射频线的MR工程师来说,可能会发现主射频线非常硬,而其它的射频线很软,这是为什么呢?实际上就是使用了不同的射频电缆。

主射频线:空气绝缘电缆,电缆的绝缘层中,除了支撑体外的一部分为固体介质外,其余大部分体积均是空气。其结构特点是从一个导体到另一个导体可以不通过介质层。空气绝缘电缆具有很低的衰减。空气绝缘电缆也就是波导。

软射频线:实体绝缘电缆的内外导体之间全部填满实体电介质,大多数软同轴电缆都采用这种绝缘形式。

有了射频电缆的概念,我们继续深入

到底波在电缆中是怎么传输的呢?

之前讲了,无线电波在射频电缆中跟电源线传播的不一样,电源线中的铜芯能够承担电荷的移动就可以了,如果电荷过大铜芯就会发热。

那么无线电波在射频电缆中传播是什么样的呢?其实无线电波在射频电缆中的传播非常像水流在水管中的传播。

4ffce04d92a4d6c-24
无线电波不停地在壁处反射向前,从而整体上向着一个方向运动传递。

但是MR系统的射频传递不是一根射频线就走完了的,上一讲中我们介绍了整体射频的传输通路,其中每一个器件都可能造成传输问题。我们用两根水管来进行比喻。

有A,B两根水管,A的直径大,B的直径小,那么将A和B连接起来后,水流会如何运动呢?

4ffce04d92a4d6c-25
跟B管匹配的水流依然可以继续向前传递流出RF中这部分就叫做有效功率(FW)。

但是A管中多余部分无法继续流入B中,而A管的壁又使它没有别的地方可以走,最终这部分水流会顺着A管原路反向流回去,这部分能量叫做反射损耗(REFL)

4ffce04d92a4d6c-26
对于MR射频系统来说,反射损耗最终会回到射频放大器中消耗掉,那么自然射频放大器会测试整个系统的射频通路是否匹配,这时就是用了VSWR(电压驻波比Voltage Standing Wave Ratio)进行评估。

4ffce04d92a4d6c-27

其中:

PF-有效功率

PR-反射损耗

根据公式可以清楚地看到,理想状态下VSWR=1,这时完全没有反射损耗,所有射频功率都没有衰减的传递出去。

理论上的数据无法实现,现实中VSWR要求越小越好,VSWR小则意味着整个射频通路的匹配度更好。

如果VSWR的测量值不达标,则可能是有射频通路某处发生故障,例如前面讲到的射频线转弯半径过小,这会导致导体和屏蔽层之间的距离发生变化,这就好比水管的粗细发生了变化,有过多的水(射频信号)被反射回来了。

    MR技术博大精深,本节老王带大家了解了射频电缆的相关知识,给大家射频传输的一般概念,别看是一个小小的射频信号,传输却非常讲究。下一节老王将带领大家继续学习射频的相关知识,研究射频放大器,敬请期待。

赞(0)
版权声明:本文采用知识共享 署名4.0国际许可协议 [BY-NC-SA] 进行授权
文章名称:《MRI基础知识 --- 射频电缆》
文章链接:https://www.qixiezhixin.com/7882.html
本站所有非原创内容均来自转载或分享,仅供学习交流,不用于商业用途。如无意中侵犯了知识产权,请来信告知,将立即配合删除。Email:qixiezhongguo@qq.com
分享到

评论 抢沙发

登录

找回密码

注册