KR20170137654A

KR20170137654A - 차폐된 평형 선로를 통해 신호를 전송하기 위한 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20170137654A
Application number: KR1020170069057A
Authority: KR
Inventors: 얀 볼렌베크
Original assignee: 지멘스 헬스케어 게엠베하
Priority date: 2016-06-03
Filing date: 2017-06-02
Publication date: 2017-12-13
Also published as: EP3252490A1; US10670673B2; CN107462848A; US20170350950A1; EP3252490B1

Abstract

차폐된 평형 선로를 통해 신호를 전송하기 위한 장치 및 방법
본 발명은 자기 공명 단층촬영기를 위한 2개의 고주파 신호를 전송하는 전송 장치 및 방법에 관한 것이다. 전송 장치는 차폐된 평형 전송 선로, 제1 신호 구동기, 및 제2 신호 구동기를 갖는다. 신호 구동기는 제1 고주파 신호를 평형 전송 선로의 제1 전도체에 공급하고 제2 고주파 신호를 평형 전송 선로의 제2 전도체에 공급한다. 평형 전송 선로의 차폐부는 제1 및 제2 신호 구동기를 위한 공통 접지 전위에 대한 전기적인 연결부를 갖는다.

Description

차폐된 평형 선로를 통해 신호를 전송하기 위한 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR TRANSMITTING SIGNALS OVER A SHIELDED BALANCED LINE}

본 발명은 2개의 고주파 신호를 전송하는 전송 장치, 및 또한 본 발명에 따른 전송 장치를 갖는 자기 공명 단층촬영기에 관한 것이다.

자기 공명 단층촬영기는, 조사 대상을 매핑하기 위해서, 강력한 외부 자기장에 의해 조사 대상의 핵 스핀을 정렬시키며, 교번 자기장에 의해 이러한 정렬에 대해 세차운동(precession)하도록 핵 스핀을 여기시키는 영상화 장치이다. 이런 여기된 상태로부터 낮은 에너지를 갖는 상태로의 스핀의 세차운동 또는 복귀 각각은 결국에는 응답으로서 안테나를 거쳐 수신되는 자기 공명 신호라고도 칭해지는 교번 자기장을 발생시킨다.

자기 구배 필드(magnetic gradient field)의 도움으로, 수신된 신호의 체적소(volume element)로의 할당을 후속하여 가능하게 하는 국부적인 부호화가 신호에 대해 행해진다. 수신된 신호는 그 후 분석되고, 조사 대상의 3차원 영상화 표현이 제공된다.

스핀의 세차운동을 여기시키기 위해서는, 각각의 정적 자기장 강도 및 매우 높은 필드 강도 또는 파워 각각에서 라머 주파수(Larmor frequency)에 대응하는 주파수를 갖는 교번 자기장이 필요하다. 안테나에 의해 수신되는 자기 공명 신호의 신호-대-잡음 비를 개선하기 위해서, 환자에 직접적으로 배치되는 로컬 코일(local coil)로서 칭해지는 안테나가 빈번하게 사용된다.

영상화를 위해, 로컬 코일에 의해 수신되는 자기 공명 신호는 자기 공명 단층촬영기의 수신 설비에 전송되어야 한다. 매트릭스로 배치된 복수의 안테나 코일을 갖는 로컬 코일의 경우에, 로컬 코일은 이러한 점에서 서로 독립적으로 전송될 복수의 신호를 수반할 수 있다.

처리하는 것이 어려우며 고비용인 동축 케이블이 특히 얇고 유연한 구현형태로 신호를 전송하기 위해 관습적으로 사용된다. 그러나 얇은 동축 케이블이라도 함께 묶여지면 부피가 커지고 다루기가 어려워질 수 있다.

그러므로, 본 발명의 목적은 다루기가 간단하고 더 비용 효과적인 전송 장치 및 자기 공명 단층촬영기를 제공하는 것이다.

상기 목적은 청구항 1에서 청구된 바와 같은 본 발명에 따른 전송 장치 및 또한 청구항 9에서 청구된 바와 같은 본 발명에 따른 자기 공명 단층촬영기, 및 청구항 13에서 청구된 바와 같은 전송 방법에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 전송 장치는 자기 공명 단층촬영기를 위한 제1 고주파 신호 및 제2 고주파 신호를 전송하도록 의도된다. 제1 고주파 신호와 제2 고주파 신호는 상이한데, 특히 제2 고주파 신호는 반전된 제1 고주파 신호도 아니다. 즉, 제1 및 제2 고주파 신호는 서로 독립적이며, 예를 들어 능동형 또는 수동형 구성요소에 의해 서로로부터 직접적으로 유도되지 않는 신호이다. 그러므로, 제1 및 제2 고주파 신호는, 단지 진폭의 부호(sign)에 의해 구별되는, 예를 들어 변압기, 복합 네트워크 또는 트랜지스터에 의해 공통 신호로부터 발생되는 평형 선로 상의 다른 일반적인 신호와 상이하다.

전송 장치는 제1 고주파 신호 및 제2 고주파 신호를 전송하기 위한 차폐된 평형 전송 선로를 갖는다. 예를 들어, 차폐된 평형 전송 선로는 예를 들어 CAT 7같은 LAN 케이블의 차폐된 전도체 쌍을 포함할 수 있지만, 플랫 웹 케이블(flat webbed cable), 가요성 인쇄 회로 기판 상의 스트립라인(stripline) 등과 같은 다른 평형 전송 선로도 고려가능하다.

또한, 전송 장치는 제1 신호 구동기를 갖고, 제1 신호 구동기의 제1 신호 입력부는 제1 고주파 신호를 수신하도록 설계되며, 제1 신호 구동기의 제1 신호 출력부는 평형 전송 선로의 제1 전도체에 대한 전기적인 연결부를 갖는다. 제1 신호 구동기는 바람직하게는 능동형 증폭기 회로이지만, 신호 구동기로서 수동형 네트워크도 고려가능하다.

또한, 전송 장치는 제2 신호 구동기를 갖고, 제2 신호 구동기의 제2 신호 입력부는 제2 고주파 신호를 수신하도록 설계되며, 제2 신호 구동기의 제2 신호 출력부는 평형 전송 선로의 제2 전도체에 대한 전기적인 연결부를 갖는다. 다른 양태에서, 제1 신호 구동기에 대해 이루어진 설명은 제2 신호 구동기에도 적용될 수 있다.

본 발명에 따른 전송 장치의 경우에, 평형 전송 선로의 차폐부는 제1 신호 출력부 및 제2 신호 출력부를 위한 공통 접지 전위 또는 기준 전위 각각에 대한 전기적인 연결부를 갖는다. 이러한 연결부는 바람직하게는 저항성(ohmic)이며 그리고/또는 예를 들어 10옴, 5옴, 1옴 또는 0.1옴 미만의 작은 저항을 갖는다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 전송 장치는 2개의 상이한 신호의 본질적으로 독립적인 전송을 위한 개별적인 약하게 결합된 동축 케이블로서의 차폐된 평형 전송 선로의 개별 전도체의 사용을 가능하게 한다. 따라서, 비용 효과적이며 더 간단하게 다루어지는 케이블이 자기 공명 단층촬영기를 위해 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 자기 공명 단층촬영기 및 본 발명에 따른 전송 방법은 본 발명에 따른 전송 장치의 장점을 공유한다.

추가적인 이로운 실시예가 종속 청구항에 개시되어 있다.

본 발명에 따른 전송 장치의 가능한 실시예에서, 전송 장치는 제1 고주파 신호 및 제2 고주파 신호를 서로 독립적으로 전송하도록 설계된다. 이와 관련하여, 서로 독립적으로 전송된다는 것은, 본 발명의 상황에서, 제1 고주파 신호가 신호 구동기의 공급 점의 반대측에 위치되는 전송 선로의 단부에서 제1 전도체에 제공되고, 제2 고주파 신호가 제1 전도체 상에서 제1 고주파 신호에 대하여 20dB, 30dB 또는 40dB 초과의 감쇠를 갖는 것을 의미한다. 또한, 제2 고주파 신호는 전송 선로의 상기 단부에서 제2 전도체에 제공되며, 제1 고주파 신호는 제2 전도체 상에서 제2 고주파 신호에 대하여 20dB, 30dB, 또는 40dB 초과의 감쇠를 갖는다.

본 발명에 따른 전송 장치의 고려가능한 실시예에서, 전송 선로의 길이는 본질적으로 제1 고주파 신호의 절반 유효 파장의 정수배(m)에 대응하고 본질적으로 제2 고주파 신호의 절반 유효 파장의 정수배(n)에 대응한다. 이와 관련하여, 유효 파장은 중심 주파수를 지칭하며, 차폐된 평형 전송 선로의 지오메트리 및 사용된 재료, 특히 재료의 유전 상수에 의존하는 단축(shortening) 인자에 의거하여 진공 파장에 의존한다. 본질적으로, 이와 관련하여 전송 선로의 길이가 절반 유효 파장의 정수배로부터 5%, 10%, 20%, 또는 30% 미만으로 벗어나는 경우 대응하는 것으로 본다. 바람직하게는, 제1 고주파 신호 및 제2 고주파 신호의 유효 파장은 본질적으로 동일하며, 그러므로 정수 n 및 m은 동일하다. 본질적으로, 이와 관련하여 2개의 신호의 주파수 범위가 겹치거나 중심 주파수가 최대 1%, 5%, 10% 또는 20%로 상이한 경우 동일한 것으로 볼 수 있다. 그러나, 전송될 제1 고주파 신호와 제2 고주파 신호가 상이한 중심 주파수를 갖고 m 및 n이 상이한 정수인 것도 고려가능하다.

절반 유효 파장의 정수배에 대응하는 전송 선로의 길이의 경우, 제1 및 제2 고주파 신호의 최대의 분리는 유리하게는 20dB, 30dB, 또는 40dB 초과의 전송 선로의 단부에서의 각각의 다른 신호의 감쇠가 달성될 수 있도록 이루어진다. 또한, 자기 공명 단층촬영기에서 사용되는 주파수의 선택에서 주파수 그리드가 사용된다. 고조파에 의한 간섭을 피하기 위해서, 기초 주파수의 배수를 갖는 주파수가 바람직하게 사용된다. 결과적으로, 다양한 신호 주파수에 대해 조건이 충족되는 전송 선로의 길이를 결정하는 것도 가능하다.

본 발명에 따른 전송 장치의 가능한 실시예에서, 평형 전송 선로의 제1 전도체는 제1 신호 구동기 및 제2 신호 구동기로부터 먼 전송 선로의 단부에서 분리 저항기를 거쳐 제2 전도체에 대한 전기적인 연결부를 갖는다.

전송 선로의 부하측 단부라 칭하기도 하는, 제1 신호 구동기 및 제2 신호 구동기로부터 먼 단부의 저항기는, 전송 선로의 길이에 걸친 위상 변위에 의해, 전도체 사이의 크로스토크(crosstalk) 발생을 적어도 부분적으로 보상할 수 있으며 따라서 전송 특성을 더 개선할 수 있다.

본 발명에 따른 전송 장치의 고려가능한 실시예에서, 분리 저항기는 복소 임피던스를 갖는다.

유리하게는, 부하측 단부에서의 전도체 사이의 복소 분리 저항기는 적절한 주파수 및 위상 종속성에 의해 전송 선로 상의 크로스토크를 훨씬 더 양호하게 보상할 수 있다.

본 발명에 따른 전송 장치의 가능한 실시예에서, 전송 장치는 복수의 제1 고주파 신호 및 제2 고주파 신호를 전송하기 위한 복수의 평형 전송 선로, 제1 신호 구동기, 및 제2 신호 구동기를 갖는다. 이와 관련하여, 각각의 전송 선로가 각 쌍의 제1 전도체 및 제2 전도체를 위한 개별 차폐부를 갖거나, 복수 또는 모든 평형 전송 선로가 그 선로를 함께 둘러싸는 공통 차폐부를 갖는 것을 모두 고려할 수 있다.

복수의 평형 전도체 쌍을 갖는 케이블, 예를 들어 비틀린 쌍의 LAN 케이블을 사용함으로써, 본 발명에 따른 전송 장치는 복수의 고주파 신호의 비용 효과적인 전송을 가능하게 한다.

본 발명에 따른 전송 장치의 고려가능한 실시예에서, 평형 전송 선로의 제1 전도체 및 제2 전도체는 각각의 경우에 제1 신호 구동기 및 제2 신호 구동기로부터 먼 전송 선로의 단부에서 종료 저항기에 의해 차폐를 위해 종료된다. 이와 관련하여, 종료 저항기는 바람직하게는 본질적으로 전송 선로의 임피던스에 대응하는 임피던스를 갖는데, 즉 종료 저항기의 양은 전송 선로의 임피던스의 양으로부터 최대 10%, 20%, 50%, 또는 100%로 벗어난다. 그러나, 도면에 대한 설명에서 아래 설명되는 람다/2(lambda/2) 변환에 기초하여 종료 저항기의 임피던스에 대해 다른 값도 고려할 수 있다.

바람직하게는, 전송 선로의 임피던스에 대응하는 저항기에 의한 전송 선로의 종료는 전송 선로 상의 반사가 감소되는 것을 의미한다.

본 발명에 따른 전송 장치의 가능한 실시예에서, 제1 고주파 신호는 제1 중심 주파수를 갖고 제2 고주파 신호는 제2 중심 주파수를 가지며, 제1 중심 주파수 및 제2 중심 주파수는 상이하다. 이와 관련하여 제1 중심 주파수가 제2 중심 주파수로부터 30%, 50%, 100% 또는 배수를 초과하여 벗어나는 경우 상이한 것으로 본다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 전송 장치는 다양한 주파수 범위에서도 다양한 신호를 서로 독립적으로 전송할 수 있고, 신호 구동기의 반대측에 위치된 전송 선로의 단부에서의 제2 고주파 신호로부터 제1 고주파 신호의 분리 및 10dB, 20dB, 30dB, 또는 40dB 초과의 각각의 다른 신호의 감쇠가 있는 경우 독립적인 것으로 본다.

본 발명에 따른 방법은 본 발명에 따른 장치의 장점을 공유한다.

상술한 본 발명의 특성, 특징, 및 장점과 또한 이것이 달성되는 방식은 도면과 연계되어 더 상세하게 설명되는 예시적인 실시예에 대한 이하의 설명과 관련하여 더 명확해질 것이고 더 분명하게 이해될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 자기 공명 단층촬영기의 실시예의 예시적인 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전송 장치의 실시예의 예시적인 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전송 장치의 실시예의 예시적인 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전송 설비의 크로스토크 감쇠의 예시적인 프로파일이다.

도 1은 본 발명에 따른 전송 장치(70)를 갖는 본 발명에 따른 자기 공명 단층촬영기(1)의 실시예의 개략도를 도시한다.

자석 유닛(10)은 기록 구역의 환자(40)의 신체 또는 표본의 핵 스핀을 정렬시키기 위해 정적 자기장(B0)을 발생시키는 필드 자석(11)을 갖는다. 기록 구역은 자석 유닛(10)을 통해 종 방향(2)으로 연장되는 환자 터널(16)에 배치된다. 일반적으로 필드 자석(11)은 3T 이하의 또는 가장 최신의 기계에서는 심지어 더 높은 자속 밀도를 갖는 자기장을 제공할 수 있는 초전도 자석을 포함한다. 그러나, 일반적인 전도 코일을 갖는 영구 자석 또는 전자석이 또한 낮은 필드 강도를 위해 사용될 수 있다.

또한, 자석 유닛(10)은 조사 체적의 포착된 매핑 구역의 공간적인 구별을 위해 자기장(B0)에 대해 3개의 공간적인 방향에서 가변 자기장을 중첩시키도록 설계되는 구배 코일(12)을 갖는다. 구배 코일(12)은 일반적으로 조사 체적에서 서로에 대해 직교 필드를 발생시킬 수 있는 일반적으로 전도 와이어로 구성되는 코일이다.

자석 유닛(10)은 마찬가지로 시그널링 선로(signaling line)를 거쳐 공급되는 고주파 신호를 조사 체적에 지향시키고, 환자(40)에 의해 방출되는 공명 신호를 수신하며, 시그널링 선로를 거쳐 공명 신호를 전달하도록 설계되는 몸체 코일(14)을 갖는다. 또한, 본 발명에 따른 자기 공명 단층촬영기는 환자 터널(16)에서 환자(40)에 가깝게 배치되는 하나 이상의 로컬 코일(50)을 갖는다.

제어 유닛(20)은 자석 유닛(10)에 구배 코일(12) 및 몸체 코일(14)을 위한 다양한 신호를 공급하며 수신된 신호를 분석한다.

따라서, 제어 유닛(20)은 구배 코일(12)에 공급기 리드(feeder lead)를 거쳐 가변 전류를 공급하도록 설계되는 구배 활성화 시스템(21)을 가지며, 이 전류는 시간 조정 방식으로 조사 체적에 원하는 구배 필드를 제공한다.

또한, 제어 유닛(20)은 환자(40)의 핵 스핀의 자기 공명을 여기시키기 위한 미리결정된 시간 프로파일, 진폭 및 스펙트럼 전력 분배로 고주파 펄스를 발생시키도록 설계되는 수신 유닛(22)을 갖는다. 이와 관련하여, 킬로와트 범위의 펄스 전력이 도달될 수 있다. 개별 유닛은 신호 버스(25)를 거쳐 서로 연결된다.

로컬 코일(50)은 바람직하게는, 작은 거리로 인해 로컬 코일(50)의 신호-대-잡음 비(SNR)가 몸체 코일(14)에 의한 수신의 경우에서보다 더 양호하기 때문에, 환자(40)의 신체로부터 자기 공명 신호를 수신한다. 로컬 코일(50)에 의해 수신된 MR 신호는 로컬 코일(50)에서 처리되고 본 발명에 따른 전송 장치(70)를 이용하여 분석 및 이미지 캡처를 위해 자기 공명 단층촬영기(1)의 수신 유닛(22)에 보내진다. 이와 관련하여, 전송 장치(70)의 부품이 또한 로컬 코일(50)의 하우징에 제공될 수 있다.

도 2는 개략적인 표현의 본 발명에 따른 전송 장치의 가능한 실시예를 도시한다.

본 발명에 따른 전송 장치(70)는 평형 전송 선로(71)를 갖고, 이는 각 경우에 유전 매체에 의해 분리되고 차폐부(72)에 의해 둘러싸이는 제1 전도체(73) 및 제2 전도체(74)가 전송 선로(71)의 종방향 치수를 따라 연장된다. 이와 관련하여, 제1 전도체(73) 및 제2 전도체(74)는 도면에 나타낸 바와 같이 함께 비틀려질 수 있다. 이런 유형의 전송 선로의 예는 LAN 케이블, 예를 들어 복수의 전도체 쌍이 함께 묶여 있는 CAT 7 케이블을 포함한다. 이와 관련하여, 차폐부(72)는 예를 들어 전도성 포일 또는 와이어 메쉬에 의해 형성될 수 있다. 그러나, 제1 전도체(73) 및 제2 전도체(74)는 종방향 치수를 따라 본질적으로 미리결정된 간격으로 서로 평행하게 배치되는 것도 고려할 수 있다.

일 실시예에서, 제1 전도체(73) 및 제2 전도체(74)와 또한 차폐부(72)는 분리가능한 전기적 연결을 위해 전송 선로의 일 또는 양 단부에서 플러그 커넥터, 예를 들어 RJ-45 커넥터 플러그와 조립될 수 있다.

복수의 전도체 쌍은 쌍 기반 차폐부, 예를 들어 명칭 S/UTP("Screened Unshielded Twisted Pair")를 갖는 LAN CAT 6에 의해 서로에 대해 차폐되지 않은 상태에서 공통 차폐부 내에 라우팅(routing)되는 것도 고려될 수 있다.

전송 장치(70)는 또한 2개의 독립적인 고주파 신호를 공급하기 위한 제1 신호 입력부(81)를 갖는 제1 신호 구동기(80) 및 제2 신호 입력부(86)를 갖는 제2 신호 구동기(85)를 가지며, 각각 하나의 신호 구동기가 고주파 신호 중 하나를 공급한다. 기준 전위 또는 접지 전위(75) 각각은 제1 및 제2 고주파 신호를 위한 기준 전위로서 사용된다. 고주파 신호는 이와 관련하여 고주파 신호가 간단한 수동형 또는 능동형 회로에 의해 서로로부터 직접적으로 유도되지 않는 경우 독립적인 것으로 본다. 특히, 일반적으로 평형 전송 선로의 사용에 대해서 역전 또는 위상 변위 각각에 의해 단일 신호로부터 발생하기 때문에 제1 전도체 및 제2 전도체는 각각의 경우에 반대 전압을 운반하며, 크로스토크 신호가 다른 전도체의 반대 신호에 의해 보상되는 이러한 고주파 신호는 독립적인 것으로 고려되지 않는다. 독립적인 고주파 신호의 합성 신호는 본질적으로는 영구적으로 0이 아니므로, 제1 고주파 신호 및 제2 고주파 신호를 위해 전송 선로 뒤에 기준 전위 또는 신호 접지 각각이 제공되어야 한다.

제1 신호 구동기(80) 및 제2 신호 구동기(85)에서, 제1 및 제2 고주파 신호는 증폭되고 그리고/또는 제1 신호 출력부(82) 또는 제2 신호 출력부(87) 각각에 연결된 임피던스에 정합된다. 이와 관련하여, 제1 신호 구동기(80) 및 제2 신호 구동기(85)가 능동형 증폭기 회로이거나 단지 수동형 정합 네트워크인 것도 고려할 수 있다.

이와 관련하여, 제1 신호 출력부(82)는 제1 전도체(73)에 대한 전기적인 연결부를 갖고 제2 신호 출력부(87)는 제2 전도체(74)에 대한 전기적인 연결부를 갖는다. 이와 관련하여, 신호 출력부에서의 부하 임피던스로서의 제1 전도체(73) 및 제2 전도체(74)의 임피던스는 전송 선로(71)의 지오메트리 및 또한 사용된 재료에 의해 결정된다. 도 3을 참조하여 이하에서 설명하는 바와 같이, 임피던스는 종료 저항기에 의해 영향을 받을 수도 있다. 또한, 제1 신호 입력부(81) 및 제2 신호 입력부(86)를 위한 기준 전위를 형성하는 접지 전위(75)는 동시에 제1 신호 출력부(82) 및 제2 신호 출력부(87)를 위한 기준 전위이기도 하며, 제1 신호 구동기(80) 및 제2 신호 구동기(85)와, 차폐부(72)에 대한 전기적인 연결부를 가지며, 바람직하게는 저항성이다.

제1 신호 구동기(80) 및 제2 신호 구동기(85)는 로컬 코일(50)의 하우징에 제공되는 것이 바람직하지만, 제1 신호 구동기(80) 및 제2 신호 구동기(85)가 개별 하우징, 플러그 커넥터의 하우징, 또는 제어 유닛(20)으로부터 로컬 코일(50)로의 신호 전송의 경우에는 구성요소 형태의 제어 유닛(20)의 하우징에도 제공되는 것을 마찬가지로 고려할 수 있다.

전송 선로(71)는 바람직하게는 제1 및 제2 고주파 신호의 단축된 유효 절반 파장의 정수배인 길이(76)를 갖는다. 단축 인자는 전송 선로(71)의 지오메트리 및 사용된 재료, 특히 재료의 유전 상수에 의해 생성된다. 단축 인자에 대한 전형적인 값은 CAT 7 케이블의 경우에는 0.6 내지 0.7이다. 제1 및/또는 제2 고주파 신호의 단축된 절반 파장의 배수인 길이(76)와 관련하여, 제1 신호 구동기(80) 및 제2 신호 구동기(85)의 반대측에 위치되는 전송 선로(71)의 단부에서 제1 및 제2 고주파 신호 사이의 크로스토크가 최소로 발생한다.

부가적으로, 신호 전송에 대한 우세한 선로 임피던스의 영향은, 선로 입력부에서의 람다/2 변환으로 인해 선로 단부에 존재하는 부하 임피던스가 항상 나타나기 때문에, 이들 길이 비의 경우에는 감소된다. 이는 예를 들어 50 Ω 선로 임피던스에서 이러한 적용을 위해 설계되지 않은 케이블 배열을 사용하는 것을 가능하게 한다.

도 4는 본 발명에 따른 전송 설비의 크로스토크 감쇠의 예시적인 프로파일을 도시한다. 수평 축선은 유효 파장에 의해 분할되는 길이의 비를 나타내며, 이는 동시에 오른쪽을 향해 주파수를 증가시키는 것에 대응한다. 수직 축선은 제1 신호 구동기(80) 및 제2 신호 구동기(85)의 반대측에 위치되는 전송 선로(71)의 단부에서 전송될 고주파 신호와 관련한 각각의 다른 고주파 신호의 데시벨 레벨을 나타낸다. 이와 관련하여, 상기 레벨은 전송 선로(71)의 불리한 길이(76)의 경우의 -5dB과 이상적인 길이 L = 람다_eff*n/2의 경우의 -40dB 사이에서 변동하며, 여기서 n은 자연수이다. 이와 관련하여, 최대 감쇠는 전송 선로의 특성에 의존하며 15dB과 45dB 이상 사이의 전형적인 값을 포함할 수 있다. 감쇠는 레벨 관계의 양으로서 발생한다.

제1 및 제2 고주파 신호가 상이한 중심 주파수 및 유효 파장(λ₁, λ₂)을 갖는 경우, 본 발명에 따른 전송 장치(70)의 일 실시예에서는 전송 선로(70)의 길이(L)를 L = (n*λ₁)/2 = (m*λ₂)/2로서 선택하는 것이 가능하며, 여기서 n 및 m은 자연수이다.

또한, 도 4로부터 크로스토크 감쇠의 최대값은 유효 파장에 걸친 길이와 관련하여, 그러므로 제1 또는 제2 고주파 신호의 주파수 각각과 관련하여 소정 폭을 갖는 것이 명백하다. 바람직하게는, 결과적으로 크로스토크 감쇠가 과도하게 커지지 않는 상태에서 소정 대역폭을 갖는 신호를 전송할 수도 있다. 여기서, 전송 선로(71)의 특성의 함수로서 필요로 되는 대역폭과 최소 허용 크로스토크 감쇠 사이를 평가하는 것이 필요하다.

도 3은 본 발명에 따른 전송 장치(70)의 고려가능한 실시예를 나타낸다. 동일한 대상은 동일한 참조 부호로 나타낸다.

도 3의 전송 장치(70)는 한편으로는 종료 저항기(83)에 의해 도 2의 전송 장치와 상이하다. 종료 저항기(83)를 이용함으로써, 제1 신호 구동기(80) 및 제2 신호 구동기(85)의 출력 임피던스가 전송 선로(71)의 선로 임피던스에 대응하거나 반대측 단부에서 신호 구동기에 연결된 부하가 상이한 입력 임피던스를 갖는 경우, 전송 선로(71) 상에서 반사가 감소될 수 있다.

동시에 또는 또한 종료 저항기(83)와는 독립적으로, 신호 구동기의 반대측에 위치되는 전송 선로(71)의 단부에서 분리 저항기(84)에 의해 제1 전도체(73) 및 제2 전도체(74)를 연결하는 것도 고려할 수 있다. L = 람다_eff*n/2인 전송 선로(71)의 길이(76)를 통한 위상 변위로 인해, 제2 전도체(74)에 대해 주입된 크로스토크 신호와 관련한 제1 고주파 신호의 반대 부호는 크로스토크 감쇠가 개선될 수 있다는 것을 의미하며, 제2 고주파 신호에 대해서는 그 반대도 된다.

도 2 및 도 3에서, 제1 신호 출력부(82)와 제1 전도체(73) 사이 또는 제2 신호 출력부(87)와 제2 전도체(74) 사이의 전기적인 연결 각각은 개략적으로만 나타나 있으며 전기적인 연결의 성질은 더 상세하게 규정되지 않는다. 이런 전기적인 연결과 관련하여, 전기적인 연결부는, 작은 길이, 예를 들어 전송될 고주파 신호의 유효 파장(람다_eff)의 10분의 1 미만의 길이의 경우에는, 간단한 전기적인 와이어 연결부 또는 인쇄 회로 기판 상의 리드를 포함할 수 있다. 그러나, 더 큰 길이의 경우에는, 반사 같은 파 현상(wave phenomenon)이 관련되므로, 예를 들어 종료 저항기와 관련있는 동축 리드 또는 스트립라인 같은 도파관이 바람직하게는 전기적인 연결부를 제공한다.

본 발명에 따른 전송 장치의 가능한 실시예에서, 전송 선로(71)는 각각의 경우에 개별 차폐부(72)가 설치되어 있는 복수의 쌍의 제1 전도체(73) 및 제2 전도체(74)를 가질 수도 있다. 예를 들어, 카테고리 CAT 7의 LAN 케이블이 그 소유 차폐부를 갖는 총 4개의 전도체 쌍을 가지므로, CAT 7 케이블에 의해 본 발명에 따른 전송 장치(70)는 총 8개의 상호 독립적인 고주파 신호를 전송하는데 이용될 수 있다.

본 발명에 따른 전송 장치의 추가적인 가능한 실시예에서, 전송 선로(71)는, 함께 취해질 때 공통 차폐부(72)가 설치되며 쌍별로는 개별 차폐부(72)가 설치되지 않는 복수 쌍의 제1 전도체(73) 및 제2 전도체(74)를 가질 수도 있다. 이것은 예를 들어 명칭 S/UTP("Screened Unshielded Twisted Pair")를 갖는 LAN 케이블을 포함한다.

제1 고주파 신호 또는 제2 고주파 신호는 예를 들어 로컬 코일(50)의 복수의 안테나 코일에 의해 기록되는 자기 공명 신호일 수 있다. 이와 관련하여, 이들 신호는 예를 들어 사전 증폭기(LNA)에 의해 증폭될 수 있거나, 로컬 발진기에 의한 혼합에 의해 낮은 중간 주파수로 변환될 수도 있다. 이와 관련하여 로컬 발진기 신호는 추가적인 처리를 위한 기준으로서 필요하며 마찬가지로 전송될 고주파 신호 중 하나인 것을 고려할 수 있다.

본 발명에 따른 자기 공명 단층촬영기(1)의 고려가능한 실시예에서, 크로스토크의 추가적인 보상이 전송 장치 후의 신호 처리 기능으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 수신 유닛(22)은 수동형 보상 네트워크에 의해 또는 디지털 신호 처리 기능에 의해 전송된 제1 고주파 신호에서 제2 고주파 신호의 성분을 감소시키도록 설계될 수 있다. 전송 장치(70)의 특성, 특히 크로스토크 정도 및 위상 관계가 알려져 있는 경우, 역 부호를 갖는 대응하는 보상 신호가 디지털 또는 아날로그 방식으로 생성될 수 있고, 신호의 합계에 의해 크로스토크의 추가적인 감소가 달성된다.

제1 고주파 신호 및 제2 고주파 신호를 전송하기 위한 본 발명에 따른 방법은 이미 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 전송 장치(70)를 갖는 본 발명에 따른 자기 공명 단층촬영기(1)에서 실행된다. 전송 방법 동안, 제1 고주파 신호는 제1 신호 구동기(80)의 제1 신호 입력부(81)에 공급되고 제1 신호 출력부(82)에서 전송 선로(71)의 제1 전도체(73)에 송신된다. 마찬가지로, 제2 고주파 신호는 제2 신호 구동기(85)의 제2 신호 입력부(86)에 공급되며 제2 신호 출력부(87)에서 제2 전도체(74)에 송신된다. 제1 고주파 신호와 제2 고주파 신호는 이미 설명된 바와 같이 서로 독립적인 신호이며, 특히 제2 고주파 신호는 간단한 수동형 또는 능동형 회로에 의해 제1 고주파 신호로부터 유도될 수 없으며, 그 반대도 그러하다. 제1 고주파 신호 및 제2 고주파 신호는 예를 들어 상이한 신체상의 영역으로부터의 상이한 안테나 코일의 자기 공명 신호일 수 있다. 본 발명에 따르면, 제1 고주파 신호 및 제2 고주파 신호는 제1 신호 구동기 및 제2 신호 구동기로부터 먼 전송 선로의 단부에 서로 독립적으로 전송되는데, 즉 제1 고주파 신호 및 제2 고주파 신호는 전송 후에 본질적으로, 즉 일정한 감쇠 및 위상 변위를 제외하고 변화하지 않는다. 특히, 2개의 고주파 신호 사이의 크로스토크 감쇠는 15, 20, 30 또는 40dB보다 크다.

본 발명을 바람직한 예시적인 실시예에 의해 면밀하게 예시하고 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 개시된 예에 의해 제한되지 않으며 개시된 예로부터 다른 변형이 본 발명의 보호 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 유도될 수 있다.

Claims

자기 공명 단층촬영기(1)를 위한 제1 고주파 신호 및 제2 고주파 신호를 전송하기 위한 전송 장치이며, 상기 전송 장치(70)는,
상기 제1 고주파 신호 및 제2 고주파 신호를 전송하기 위한 차폐된 평형 전송 선로(71),
제1 신호 구동기(80) - 상기 제1 신호 구동기(80)의 제1 신호 입력부(81)는 상기 제1 고주파 신호를 수신하도록 설계되고, 상기 제1 신호 구동기(80)의 제1 신호 출력부(82)는 상기 평형 전송 선로(71)의 제1 전도체(73)에 대한 전기적인 연결부를 가짐 -, 및
제2 신호 구동기(85) - 상기 제2 신호 구동기(85)의 제2 신호 입력부(86)는 상기 제2 고주파 신호를 수신하도록 설계되고, 상기 제2 신호 구동기(85)의 제2 신호 출력부(87)는 상기 평형 전송 선로(71)의 제2 전도체(74)에 대한 전기적인 연결부를 가지며, 상기 평형 전송 선로(71)의 차폐부(72)는 상기 제1 신호 출력부(82) 및 상기 제2 신호 출력부(87)를 위한 공통 접지 전위(75)에 대한 전기적인 연결부를 가짐 -를 갖는 전송 장치.
제1항에 있어서, 상기 전송 장치(70)는 상기 제1 고주파 신호 및 상기 제2 고주파 신호를 서로 독립적으로 전송하도록 설계되는, 전송 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전송 선로(71)의 길이(76)는 본질적으로 상기 제1 고주파 신호의 절반 유효 파장의 정수배(m)에 대응하고 본질적으로 상기 제2 고주파 신호의 절반 유효 파장의 정수배(n)에 대응하는, 전송 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 평형 전송 선로(71)의 제1 전도체(73)는 제1 신호 구동기(80) 및 제2 신호 구동기(85)로부터 먼 전송 선로(71)의 단부에서 분리 저항기(84)를 거쳐 상기 제2 전도체(74)에 대한 전기적인 연결부를 갖는, 전송 장치.
제4항에 있어서, 상기 분리 저항기(84)는 복소 임피던스를 갖는, 전송 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전송 장치(70)는 복수의 제1 고주파 신호 및 제2 고주파 신호를 전송하기 위한 복수의 평형 전송 선로(71), 제1 신호 구동기(80), 및 제2 신호 구동기(85)를 갖는, 전송 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 평형 전송 선로(71)의 상기 제1 전도체(73) 및 상기 제2 전도체(74)는 각각의 경우에 상기 제1 신호 구동기(80) 및 상기 제2 신호 구동기(85)로부터 먼 상기 전송 선로(71)의 단부에서 특히 상기 제1 전도체(73) 및 상기 제2 전도체(74)의 선로 임피던스에 대응하는 각각의 종료 저항기(83)에 의해 차폐부(72)를 위해 종료되는, 전송 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 고주파 신호는 제1 중심 주파수를 갖고, 상기 제2 고주파 신호는 제2 중심 주파수를 가지며, 상기 제1 중심 주파수와 상기 제2 중심 주파수는 상이한, 전송 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에서 청구된 바와 같은 전송 장치(71)를 갖는 자기 공명 단층촬영기.
제9항에 있어서, 상기 자기 공명 단층촬영기(1)는 로컬 코일(50) 및 수신 설비(22)를 가지며, 상기 전송 설비(70)는 로컬 코일(50)과 수신 설비(22) 사이에 신호 링크를 생성하는, 자기 공명 단층촬영기.
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 제1 고주파 신호 및/또는 상기 제2 고주파 신호는 자기 공명 신호, 중간 주파수 신호 또는 로컬 발진기 신호 중 하나이거나 이들로부터 조합 신호로 합쳐지는, 자기 공명 단층촬영기.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수신 설비는 상기 전송 장치로부터 수신된 신호를 처리하기 위한 디지털 신호 처리 기능을 가지며, 상기 디지털 신호 처리는 신호 사이의 크로스토크를 적어도 부분적으로 보상하도록 설계되는, 자기 공명 단층촬영기.
전송 장치(70)를 갖는 자기 공명 단층촬영기(1)를 위한 제1 고주파 신호 및 제2 고주파 신호를 전송하는 방법이며, 상기 전송 장치(70)는,
차폐된 평형 전송 선로(71);
제1 신호 입력부(81) 및 상기 평형 전송 선로(71)의 제1 전도체(73)에 대한 전기적인 연결부를 갖는 제1 신호 출력부(82)를 갖는 제1 신호 구동기(80);
제2 신호 입력부(86) 및 상기 평형 전송 선로(71)의 제2 전도체(74)에 대한 전기적인 연결부를 갖는 제2 신호 출력부(87)를 갖는 제2 신호 구동기(85);
상기 평형 전송 선로(71)의 차폐부(72) - 상기 차폐부(72)는 상기 제1 신호 출력부(82) 및 상기 제2 신호 출력부(87)를 위한 공통 접지 전위(75)에 대한 전기적인 연결부를 가짐 -를 포함하며,
상기 방법의 단계에서, 상기 제1 고주파 신호는 상기 제1 신호 구동기(80)의 상기 제1 신호 입력부(81)에 공급되고 상기 제1 신호 출력부(82)에서 상기 제1 전도체(73)에 송신되고, 상기 제2 고주파 신호는 상기 제2 신호 구동기(85)의 제2 신호 입력부(86)에 공급되고 상기 제2 신호 출력부(87)에서 상기 제2 전도체(74)에 송신되며,
상기 제1 고주파 신호는 상기 제2 고주파 신호와 독립적이고, 상기 제1 고주파 신호 및 상기 제2 고주파 신호는 서로 독립적으로 상기 제1 신호 구동기(80) 및 상기 제2 신호 구동기(85)로부터 먼 상기 전송 선로(71)의 단부에 전송되는, 방법.