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用于磁共振 断层造影系统的天线电路

阅读：451发布：2022-01-06

专利汇可以提供用于磁共振断层造影系统的天线电路专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种天线电路 (22)，其被构造为对磁共振断层造影设备的天线装置的多个天线元件(46，48，50)进行馈电和/或读取。所述天线元件(46，48，50)通过移相器元件(28，30，32，34，36，38)被退耦并且经由所述移相器元件被馈入信号。所述天线电路(22)也能用于采集从天线元件接收的信号。，下面是用于磁共振断层造影系统的天线电路专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种天线电路，其被构造为对磁共振断层造影设备的天线装置的多个天线元件进行馈电和/或读取，具有
-第一电路接头(12)，其被构造为与接收和/或发送电路相连接；
-第一天线侧的接头，其被构造为连接到所述天线装置的第一天线元件(8)，和第二天线侧的接头，其被构造为连接到所述天线装置的第二天线元件(10)；以及
-第一移相器元件(4)和第二移相器元件(6)，其分别将信号移相90°或270°并且分别具有预定的导纳，
-其中将所述第一移相器元件的第一接头和所述第二移相器的第一接头连接到所述第一电路接头(12)以及
-其中将所述第一移相器元件的第二接头连接到第一天线侧的接头并且将所述第二移相器元件的第二接头连接到第二天线侧的接头。
2.一种天线电路，其被构造为对磁共振断层造影设备的天线装置的多个天线元件进行馈电和/或读取，具有
-第一电路接头，其被构造为与第一接收和/或发送电路相连接，和第二电路接头，其被构造为与第二接收和/或发送电路相连接；和
-第一天线侧的接头(14)，其被构造为连接到所述天线装置的第一天线元件(16)；和-第一移相器元件(4)和第二移相器元件(6)，其分别将信号移相90°或270°并且分别具有预定的导纳，
-其中将所述第一移相器元件(4)的第一接头连接到所述第一电路接头并且将所述第二移相器元件的第一接头连接到所述第二电路接头以及
-其中将所述第一移相器元件的第二接头连接到所述第一天线侧的接头(14)并且将所述第二移相器元件的第二接头连接到所述第一天线侧的接头(14)。
3.根据权利要求1或2所述的天线电路，其特征在于，所述天线电路被构造为对天线装置进行馈电和/或读取，所述天线装置被径向地设置在至少一个磁铁以及至少一个梯度线圈与待检查的对象之间，其中所述天线装置可选地被构造为鸟笼天线。
4.根据权利要求1，2或3中任一项所述的天线电路(22)，其特征在于，具有第三移相器元件(28，30，32，34，36，38)，所述第三移相器元件将信号移相90°或270°并且具有预定的导纳，其中将所述第三移相器元件(32)的第一接头连接到所述第一电路接头(24)并且将所述第三移相器元件的第二接头连接到第三天线侧的接头(44)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的天线电路(22)，其特征在于，将所述第三移相器元件(34)的第一接头连接到所述第二电路接头(26)并且将所述第三移相器元件的第二接头连接到所述第一天线侧的接头(40)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的天线电路(22)，其特征在于第一数量K个电路接头(24，26)，其分别被构造为连接到接收和/或发送电路，和第二数量L个天线侧的接头(40，42，44)，其分别被构造为连接到天线元件(46，48，50)，其中所述第二数量L大于所述第一数量K并且每个天线侧的接头(40，42，44)经由移相器元件(28，30，32，34，36，38)与至少一个电路接头(24，26)相连接，所述移相器元件将信号移相90°或270°并且具有预定的导纳。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的天线电路(22)，其特征在于，至少两个移相器元件(28，30，32，34，36，38)分别具有不同的导纳。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的天线电路(22)，其特征在于，所述天线电路(22)具有两个电路接头(24，26)，其中将第一信号连接到所述第一电路接头(24)并且将第二信号连接到所述第二电路接头，所述第二信号相对于施加到所述第一电路接头(24)的信号在相位上移动了90°。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的天线电路(22)，其特征在于，所述天线电路具有三个天线侧的接头(40，42，44)，所述接头与三个天线元件(46，48，50)相连接。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的天线电路(22)，其特征在于，将至少一个天线侧的接头(40)连接到能补偿任意相位差的移相器装置(72)。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的天线电路(22)，其特征在于，第一天线侧的接头被构造为被连接到形成并联谐振电路的天线元件(46)，并且第二天线侧的接头被构造为被连接到形成串联谐振电路的天线元件。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的天线电路(22)，其特征在于，天线侧的接头经由多个串联连接的移相器元件(78，80，82，84，86，88)相连接，其中移相器元件(78，80，
82，84，86，88)分别将信号移相90°或270°并且分别具有预定的导纳。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的天线电路(200)，其特征在于多个电路接头、多个天线侧的接头以及多个分别在电路接头和天线侧的接头(226，228)之间连接的移相器元件，其中所述移相器元件中的每一个都通过电容(202，204，206，208)来构成，将电感(230，232)连接到各个电路接头，将电感(234，236)连接到各个天线侧的接头并且这样测定电感(230，232，234，236)和电容(202，204，206，208)，使得得出电路接头和天线侧的接头之间的信号的90°或270°的相移。
14.根据权利要求1至12中任一项所述的天线电路(200)，其特征在于第一、第二、第三和第四电路接头、多个天线侧的接头以及多个分别在电路接头和天线侧的接头之间连接的移相器元件，其中所述移相器元件通过电容(238)构成，将第一平衡-不平衡转换器(240)连接到所述第一和第二电路接头，将第二平衡-不平衡转换器(242)连接到所述第三和第四电路接头，在每个天线侧的接头上连接电感(248，250，252)并且这样测定所述第一平衡-不平衡转换器(240)、所述第二平衡-不平衡转换器(242)、所述电感和所述电容，使得得出电路接头和天线侧的接头之间的信号的90°或270°的相移。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的天线电路(22)，其特征在于，将所述天线电路的至少一个电路接头连接到放大器(302，304)的输入端。
16.一种天线装置，具有根据权利要求1至15中任一项所述的天线电路。

说明书全文

用于磁共振断层造影系统的天线电路

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于MRT系统的改进的天线电路，该天线电路控制天线装置或从中读出信号，其中天线装置径向地设置在至少一个磁铁和至少一个梯度线圈与待检查的对象之间。

背景技术

[0002] 现有技术的MRT系统通常具有唯一的发送器，该发送器被设置为产生用于施加用于提供核自旋的基本上均匀的高频场。对应的、也称为“身体线圈(BC)”的发送天线通常被固定地嵌入磁铁和梯度线圈中。相反，为了接收磁共振信号使用靠近患者放置的、也称为局部线圈的接收天线的多信道装置。在此各个未使用的天线通常通过PIN 二极管开关来断开或失谐。

[0003] 由于复杂的电缆敷设，不希望将局部线圈安装在待检查的对象(也就是患者)上以及将接收信号传输到患者台。由此借助所谓的“远程身体阵列”建议由极低噪声的天线元件组成的固定安装的接收天线装置。远程身体阵列例如是US 2010/0213939A1中所述的那样。因为期望尽可能大的患者孔径所以用于圆柱形的“远程身体阵列”(RBA)的径向安装空间在径向上向内受到限制。磁铁或梯度系统的更大直径导致成本急剧增加。因此必须将RBA的接收元件靠近发送天线(BC)放置。由此，一方面在发送线圈(BC)和RBA之间产生强磁耦合，从而提高了对发送天线(BC)中的失谐开关的要求，例如对减少损耗的要求。另一方面，在发送天线(BC)的导体结构上会形成涡流，该涡流无需开关参与也产生损耗电阻并且由此将噪声耦合到RBA的接收器中。这些损耗是个特别的难题，因为对所有RBA元件的品质的要求由于与患者的大的间隔而比将局部线圈施加在患者上的情况下的要求更高得多。

[0004] 已经建议弃用发送天线，并且RBA的接收元件也用于发送。该解决方案具有如下的优点：RBA能更粗并且由此更有效地构造，因为可以取消用于发送天线(BC)的附加空间。每个天线元件获得自己的发送接收转换器。因为这些转换开关不必位于高效的谐振电路中，而是可以在变换(例如变换到50欧姆阻抗)之后布置，所以其损耗份额不高于在通常的天线结构的情况下的损耗份额。对每个元件将转换器的接收支路传输到一个接收器。

[0005] 图11示出了现有技术的布置。将天线元件102连接到发送接收转换器104，该发送接收转换器的输出端连接到放大器110的输入端。将发送接收转换器的输入端连接到配电网，经由相应的发送接收转换器104将多个天线102连接到该配电网。发送放大器108的输出端连接到配电网106的输入端。

[0006] 用于该分配的公知的解决方案是由功率分配器和移相器组成的串联，例如维金森分配器(Wikinson Teiler)、巴特勒矩阵(Butler-Matrix)，其通常被插入具有50欧姆阻抗的导线中。

[0007] 这种馈电网具有明确规定的输出阻抗，例如50欧姆，以该输出阻抗对天线中的每一个馈电。通常试图将每个天线与该电阻关于功率最优匹配。但由于不同的患者高矮和患者位置，在各个天线102上会出现不同的负载电阻。此外必须考虑天线102的明显的相互耦合。由此即使在向天线传播的波均匀分配的情况下也会形成极不均匀的电流分配，这些电流分配然后会导致自旋激励和患者损耗功率(SAR)的不均匀分配。该问题在通常为了发送而使用的高通或低通鸟笼天线装置中不出现，因为更高本机振荡频率模式的共振频率位于很远。另一方面，为了实现装置的功能性必须将发送接收装置的元件互相退耦，以便能够形成不同的电流分配。

[0008] 因此需要这样的配电网：该配电网在借助天线装置发送信号时强制产生天线元件中互相之间固定且不取决于负载的电流比。

[0009] 在多个线圈中的相同电流例如可以通过串联电路来获得。即使每个线圈通过电容补充以形成串联谐振电路，这些谐振电路也能够串联连接。但是在高频的情况下串联电路由于连接线中的分布电容而通常是不适用的。

发明内容

[0010] 因此，本发明要解决的技术问题是，在借助天线装置发送信号时在天线元件中强制产生尽可能固定且不取决于负载的电流比，而不会出现串联电路的缺点。

[0011] 本发明的技术问题通过一种被构造为对磁共振断层造影设备的天线装置的多个天线元件进行馈电和读取的天线电路来解决。天线电路具有被构造为与第一接收和/或发送电路相连接的第一电路接头。天线电路具有被构造为连接到天线装置的第一天线元件的第一天线侧的接头和被构造为连接到天线装置的第二天线元件的第二天线侧的接头。天线电路包括将信号移相90°或270°的并且分别具有预定导纳的第一移相器元件和第二移相器元件。将第一移相器元件的第一接头和第二移相器的第一接头连接到第一电路接头。将第一移相器元件的第二接头连接到第一天线侧的接头并且将第二移相器元件的第二接头连接到第二天线侧的接头。如果将确定的电压施加在第一电路接头上，则由于电流移相了90°或270°而在第一和第二天线元件中根据负载类型得出施加的电流。通过选择移相器元件的导纳可以确定电流比。

[0012] 本发明的技术问题还通过一种被构造为对磁共振断层造影设备的天线装置的多个天线元件进行馈电和/或读取的天线电路来解决。天线电路包括被构造为与第一接收和/或发送电路相连接的第一电路接头和被构造为与第二接收和/或发送电路相连接的第二电路接头。此外，天线电路具有被构造为连接到天线装置的第一天线元件的第一天线侧的接头。天线电路包括将信号移相90°或270°的并且分别具有预定导纳的第一移相器元件和第二移相器元件。将第一移相器元件的第一接头连接到第一电路接头并且将第二移相器元件的第一接头连接到第二电路接头。将第一移相器元件的第二接头连接到第一天线侧的接头，并且将第二移相器元件的第二接头连接到第一天线侧的接头。在该天线电路中，连接到天线侧的接头的天线元件中的电流通过对电路接头处的电压乘以相应的移相器元件的导纳求和来确定。

[0013] 移相器元件可以是二端口网络(Zweitor)。在移相90°或270°的情况下二端口网络的输入端的信号参数(即电流和/或电压)相对于二端口网络的输出端在相位上移动了90°或270°。移相器元件可以引起对应90°或270°相移的延迟。移相器元件可以被构成为延迟线。二端口网络可以具有四个接头，其中可以两个接头是信号接头而另外两个接头是测量接头。

[0014] 由移相器元件上的负载得出电流和电压之间的相位。对于吸收的负载来说电流和电压之间的相移为0°而对于电抗性的负载来说相移大约是90°。移相器元件不改变该性能，而是产生在二端口网络的输入端处流入的波和在二端口网络的输出端处流出的波之间的相移，也就是“延迟”。

[0015] 此外，天线电路可以被构造为对天线装置进行馈电和读取，该天线装置被径向地设置在至少一个磁铁以及至少一个梯度线圈与待检查的对象(例如患者)之间。天线装置可以被构造为鸟笼天线。优选地，天线装置被构造为圆柱形并且被设置在磁铁和患者之间。

[0016] 天线电路可以具有将信号移相90°或270°的并且具有预定导纳的第三移相器元件，其中将第三移相器元件的第一接头连接到第一电路接头并且将第三移相器元件的第二接头连接到第三天线侧的接头。天线电路形成将两个输入端切换到三个天线的配电网。

[0017] 可以将第三移相器元件的第一接头连接到第二电路接头并且可以将第三移相器元件的第二接头连接到第一天线侧的接头。在该天线电路中能够将一个信号分配到多个天线元件并且将在电路接头上的多个信号连接到一个天线元件。当应当产生圆形场时，这点是特别值得期望的。

[0018] 天线电路可以具有第一数量K个被构造为连接到接收和/或发送电路的电路接头和第二数量L个被构造为连接到天线元件的天线接头。可以将第一数量K个电路接头连接到不同的接收和/或发送电路或者可以将电路接头的至少一部分连接到同样的接收和/或发送电路的接头。第二数量L大于第一数量K。每个天线侧的接头经由移相器元件与至少一个电路接头相连接，该移相器元件将信号移相90°或270°并且具有预定的导纳。至少一个天线侧的接头可以经由两个移相器元件与电路接头相连接。由此形成了天线装置的天线元件互相耦合但能利用不同的电流控制的配电网。

[0019] 至少两个移相器元件可以具有不同的导纳。为了产生圆形场该构成是优选的。

[0020] 天线电路可以具有两个电路接头，其中将如下信号连接到第一电路接头，在该信号中电流和电压同相。将如下信号连接到第二电路接头，在该信号中，电流和/或电压相对于施加到第一电路接头的信号在相位上移动了90°。相移可以借助所谓的90°混合装置产生。该天线电路也适合用于产生圆极化。天线优选是所谓的鸟笼天线。

[0021] 天线电路可以具有三个天线侧的接头，这些接头与天线(例如鸟笼天线)的三个天线元件相连接。

[0022] 可以将能补偿任意相位差的移相器装置连接到至少一个天线侧的接头。利用该移相器装置能对在发送接收转换器、引线、匹配电路等中的(例如由于延迟而产生的)相移进行补偿。

[0023] 第一天线侧的接头可以被构造为能够将其连接到形成第一并联谐振电路的天线或天线元件。第二天线侧的接头可以被构造为将其连接到形成至少一个串联谐振电路的天线或天线元件。由此在电压和电流之间产生接近90°的相移，从而形成所谓的四分之一波长线(Viertelwellenleitung)。因此原则上也可以通过两个并联谐振电路的直接并联电路强制产生出相同的电流。但为了对具有可调权重的多个输入端的电流求和，必须借助移相器装置才能撤销振荡电路布线的相移，由此再次将并联电路转换为串联电路。

[0024] 产生90°相移并且具有特性阻抗Z0的移相器元件将所连接的阻抗Z变换为其倒2
数Z0/Z。这等效于将连接的二端口网络转换为其双网络。例如将并联电路(也就是R-L-C并联电路)转换为串联电路(R′-L-C串联电路)。

[0025] 天线侧的接头可以经由多个串联连接的移相器元件与至少一个电路接头相连接，其中移相器元件将信号移相90°或270°并且分别具有预定的导纳。

[0026] 由此获得多级配电网。利用该配电网能控制例如在轴向方向上具有多个天线的鸟笼天线。天线电路确保了天线元件互相退耦并且尽管如此还能得到预定的电流或预定的电压。

[0027] 天线电路可以具有多个电路接头、多个天线侧的接头以及多个在电路接头和天线侧的接头之间连接的移相器元件。移相器元件中的每一个都能通过电容来构成。在每个电路接头上可以连接电感。在每个天线侧的接头上可以连接电感。这样测定电感和电容，使得得出电路接头和天线侧的接头之间的信号的90°或270°的相移。移相器元件可以通过∏电路表示，该∏电路是二端口网络，其中二端口网络的接头通过电容连接并且二端口网络的接头分别经由线圈与接地地线相连接。电路接头上或天线侧的接头上的电感的大小通过等效电路的并联连接的电感来确定，该电感被连接到天线电路的相应接头。

[0028] 天线电路可以具有第一、第二、第三和第四电路接头、多个天线侧的接头以及多个在电路接头和天线侧的接头之间连接的移相器元件。移相器元件可以通过电容来构成。在第一和第二电路接头上可以连接第一平衡-不平衡转换器(Balun)，并且在第三和第四电路接头上可以连接第二平衡-不平衡转换器。在每个天线侧的接头上可以连接电感。这样测定第一平衡-不平衡转换器、第二平衡-不平衡转换器、电感和电容，使得得出电路接头和天线侧的接头之间的信号的90°或270°的相移。

[0029] 由此可以特别简单地构造天线电路。

[0030] 在天线电路的电路接头上可以连接接收放大器的输入端。

[0031] 本发明还涉及一种具有前面描述的天线电路的天线装置。天线装置优选地可以是鸟笼天线。附图说明

[0032] 在下面详细示出的附图说明中结合附图讨论具有其特征的非限制性理解的实施例和其它优点。附图中：

[0033] 图1示出了按照本发明的天线电路的第一电路原理；

[0034] 图2示出了按照本发明的天线电路的第二电路原理；

[0035] 图3示出了配电网的第一实施方式；

[0036] 图4示出了配电网的第二实施方式；

[0037] 图5示出了具有移相器的配电网；

[0038] 图6示出了两级的配电网；

[0039] 图7示出了移相器元件的等效电路；

[0040] 图8示出了第一简化电路；

[0041] 图9示出了第二简化电路；

[0042] 图10示出了一种在接收时使用天线电路的实施方式；以及

[0043] 图11示出了按照现有技术的天线电路。

具体实施方式

[0044] 图1示出了按照本发明的天线电路的第一电路原理。将提供电压uq和电流iq的电压源连接到电路接头12。将第一移相器元件4和第二移相器元件6连接到该电路接头12。移相器元件4、6使信号(即电压和电流)产生90°的相移。将第一移相器元件4连接到第一天线元件8，并且将第二移相器元件6连接到第二天线元件10。

[0045] 第一天线元件8和第二天线元件10可以各形成一个串联谐振电路。天线元件分别经由被构造为具有90°或270°的相移的四分之一波长线的移相器元件4、6连接到共同的节点。成立：

[0046] i1＝j Y1 uq；

[0047] i2＝j Y2 uq.

[0048] 在此，将在电路接头处施加的电压uq转换为在每个移相器元件或每个四分之一波长线的端部处施加的电流i1或i2。通过选择不同的导线导纳Y，能够调节任意的、确定的变压比。如果将具有极低内电阻的发送器(电压源2)连接到电路接头12，即分支节点，则所有电流被固定地施加在连接到输出端的天线元件(线圈)上。但是如果将具有有限阻抗的电源连接到电路接头，则由于施加到电路接头的共同电压，至少在输出端上也固定地施加电流比。在输出端(即天线元件)上通过负载改变或电感耦合引起的电压改变由于[0049] iq＝j Y1u1+j Y2u2

[0050] 而在电路接头处作为电流改变出现并且导致电压uq降低。但该改变在所有天线元件上起作用。因此，元件电流的矢量通过前面所述的负载仅以系数缩放，这能够通过调整发送器的功率来平衡。

[0051] 将参考图2，图2示出了按照本发明的天线电路的第二原理电路，其基于来自于多个输入端的电流的相加。第一电流源18将第一电压uq1馈入第一移相器4，该第一移相器将电流i1馈入天线侧的接头14。第二电流20将电压uq2提供给第二移相器元件6，该第二移相器元件将电流i2提供给天线侧的接头14。将电流i1和i2之和馈入天线元件16。由此形成具有多个输入端的配电网。在此使用如下的事实，即，移相器元件或四分之一波长线的输出端表示虚拟的电流源，所述电流源能够通过并联电路相加，而不会反作用于由每个输入端产生的电流比。

[0052] 图3示出了作为配电网22的天线电路的构成，具有两个输入端或者说电路侧的接头24、26和三个输出端或者说天线侧的接头40、42、44。天线元件46、48、50连接到每个输出端。在等效电路图中天线元件具有由电容、电感、电阻和感应电压组成的串联电路。将电压uq1连接到第一输入端24并且将电压uq2连接到第二输入端26。配电网22具有多个移相器元件28、30、32、34、36、38。移相器元件28将第一输入端24与第一输出端40相连。另一个移相器元件30将第一输入端24与第二输出端42相连并且再一个移相器元件32将第一输入端与第三输出端相连。第二输入端26经由移相器元件34与第一输出端40相连。此外，第二输入端26经由移相器元件36与第二输出端42相连并且经由另一个移相器元件38与第三输出端44相连。输入端24、26形成电路接头并且输出端40、42、44形成天线侧的接头。

[0053] 用于输出电流i1、i2和i3的等式是：

[0054] i1＝j Y11 uq1+j Y12 uq2；

[0055] i2＝j Y21 uq1+j Y22 uq2；

[0056] i3＝j Y31 uq1+j Y32 uq2。

[0057] 移相器元件28、30、32、34、36、38能够提供90°或270°的相移并且被构造为四分之一波长线。

[0058] 将参考图4，其示出了利用90°混合装置进行圆极化的配电网。如前面在参考图3的情况下描述的那样构造配电网22。天线元件46、48、50设置在圆柱形的鸟笼天线装置中。可以冷却天线装置能。90°混合装置60连接到输入端24、26。将如下的信号馈入第一输入端，在该信号中电压和电流具有相同的相位。将相对于第一输入端24上馈入的信号移动了
90°相位的信号馈入到第二输入端26。发送器64连接到90°混合装置60的输入端。此外，90°混合装置60与阻抗62相连。通过唯一的分支节点不能产生在输出电流之间任意的相位，因为电流彼此要么是同相(90°，-90°)要么是反相(270°，-90°)。如果利用移相的信号对至少两个输入节点供电，则通过叠加可以表示任意的复数值的(komplexwertig)电流比。

[0059] 配电网的输入端对应于经典的鸟笼天线的馈入端口(Speisetoren)并且其能以常规的方式由唯一的发送器借助90°混合装置来供电。在传输矩阵中的六个实数的权重系数Y又是对于导线所选择的波阻抗Z的倒数。如果权重系数Y应为零，也就是无穷大的波阻抗，则可以取消该移相器元件或该四分之一波长线。如果Y应具有负的符号，则对于各个移相器元件28、30、32、34、36、38使用270°而不是90°的相移。图4中利用仅具有三个单独的馈入棒的多模式鸟笼天线产生圆极化的MR发送场。根据馈电电压(0°和90°)的复数比和天线电流(0°、120°、240°)以及利用在输入端上50欧姆的、用于功率匹配的所有电导的缩放，可以如下地导出六条导线所需的波阻抗或导纳：

[0060] Y11＝1/70.7 1/Ω；

[0061] Y21＝Y31＝-1/100 1/Ω；

[0062] Y12＝1/70.7 1/Ω；

[0063] Y22＝-1/70.7 1/Ω；

[0064] Y32＝0，即不连接。

[0065] 由于90°混合装置的有限的输出阻抗，不可能固定地保持两个输入电压的比和由此从中产生的线性极化的天线的比。因此不对称的负载导致磁场极化的椭圆率。这点在目前通常的鸟笼天线中就是这样，这些鸟笼天线借助由发送器供电的混合装置来馈电。

[0066] 将参考图5，其在天线支路中具有附加的移相器装置。

[0067] 在如前面描述的那样构造的配电网22的第一输出端40上连接了天线支路，该天线支路具有移相器72、发送接收转换器70、引线68、匹配电路66和天线元件46。重要的是，可以将在输入端上的分配节点(Verteilknoten)和天线元件上的相加节点(Summationsknoten)之间的支路中的移相器元件或四分之一波长线的使用推广到任意的移相器装置。在实践中例如可以将阻抗匹配网络或发送接收转换器设置在其之间。因为这些局部网络中的每一个都应该是可易的(reziprok)并且几乎无损耗的，所以其串联电路一般可以表示为具有阻抗变换的移相器。对于按照本发明的功能，可以要求，插入另一个移相器装置72，使得在配电网22的和作为串联振荡电路考察的天线元件的每个输出节点40、
42之间的所有相位的和是0°或180°。

[0068] 例如能够对天线元件46不作为串联振荡电路而作为并联振荡电路来馈电。在此最终通过信号(即电压和电流)的(近乎90°的)相移形成四分之一波长线。因此原则上也可以通过两个并联谐振电路的直接并联电路强制产生出相同的电流。但为了对具有可调权重的多个输入端的电流求和，必须借助移相器装置72才能撤销振荡电路布线的相移，由此再次将并联电路变换为串联电路。

[0069] 在查考图6的情况下解释用于由8×4个天线元件构造的装置的两级配电网。

[0070] 将第一多个移相器元件78连接到第一输入端74。将第二多个移相器元件80连接到第二输入端76。通过第一多个移相器元件78和第二多个移相器元件80产生用于天线元件的期望的信号并且相互退耦。通过向天线支路供电的移相器元件82、86产生用于多个天线元件92、94的退耦馈电。通过其它移相器元件84、88分离天线元件92、94中的每一个。天线装置90具有布置为圆柱形的8×4个天线元件，其中天线元件在轴向方向上基本上并联地连接。

[0071] 对于二维构造的伸展的发送接收天线装置90必须向大量单个的天线元件92、94供电。在具有(排列为方位角方向为八倍并且纵向为四倍的)32个信道的天线装置中，如果要模拟通常圆极化的鸟笼天线，则必须设置各具有32个支路的两个分配树(Verteilbaum)。

[0072] 这些大量连接到中央节点的HF导线在实践中会出现问题。但是可以分层构造配电网。在第一分配层78、78中将两个发送输入端分配到八个圆周排(Umfangsreihen)。为此需要各具有八个导线的两个节点。随后各具有一个四分之一波长线的八个相加节点再次变换为电压节点。

[0073] 可以将具有四个移相器元件或四分之一波长支路84、88的第二层连接到这些电压节点的每一个，这四个移相器或四分之一波长支路向该排的四个天线元件92、94互相同相地馈电。在图6中水平示出的线是电压节点并且所有连接的分支相互没有相移地并联。移相器元件78、80、82、84、86、88可以被构成为具有90°或270°相移的四分之一波长线。
连接到第一多个移相器元件78以及连接到第二多个移相器元件80的导线形成了电流相加节点，多个路径能同相位地流入该电流相加节点。

[0074] 通过该天线电路未清除天线元件中电流的可能存在的耦合。尽管如此，电流仍然可以按照预先定义的比例流入单个的天线元件。

[0075] 图7示出了按照本发明的天线电路的等效电路图。移相器元件通过电容202形成，在该电容的输入端连接了与接地地线相连的电感210、214。其它移相器元件通过电容204、206、208以及通过电感214、216、218、220、222、224形成。电感210和214是并联连接的并且可以被综合为电感230。电感218、222也可以被综合为电感232。电感230和232的接头位于与配电网中相应的输入端相同的电位上。

[0076] 在输出侧，因为电感216和224并联连接，所以其可以被综合为电感236。在另一个输出端上，并联连接的电感212和220可以被综合为电感234。也就是将电感234和236连接到输出端或连接到与配电网的输出端相连接的导线。

[0077] 由此由作为高通∏组件连接的移相器产生支路的特别低开销的实现。对于M至N分配器仅需布置M×N个电容。在此各个权重系数，即导纳Y，通过电容根据Y＝2πfC来预定。位于每个移相器元件的输入端和输出端上的分路电感可以被结合，从而仅需M+N个电感。

[0078] 类似于在US7573036中对于PET系统示出的那样，电容例如可以实现为双面电路板。在此将连接到馈电节点的导体线路在一侧延伸并且电流相加节点的导体线路在另一侧延伸。将相应的权重系数实现为具有可调平面的耦合电容或实现为位于表面之间的屏蔽位置(Schirmlage)的孔。

[0079] 图9示出了其上连接了两个平衡-不平衡转换器的配电网。借助平衡-不平衡转换器240(该平衡-不平衡转换器是具有180°相移的移相器装置)，在配电网的每个输入端上也能实现反相信号。图9的电路构造基本上对应于图8的电路构造，其中电容238表示移相器元件，电感244、246表示移相器元件的输入侧电感的并联电路以及电感248、250、252表示移相器元件的输出侧电感的并联电路。电感244、246分别连接到平衡-不平衡转换器240、242的输出端。

[0080] 得出具有2×M个输入端和N个相加节点的配电网。权重系数可以通过连接到一对反相输入端的耦合电容之差来确定，其中在两个同样的电容238中权重系数为零。

[0081] 用于信号分配的已知结构是巴特勒矩阵，该矩阵不仅允许激励两个圆极化的鸟笼基本模式，还允许激励具有更高本机振荡频率的更高阶的所有模式。

[0082] 巴特勒矩阵是在N个输入端口和N个输出端口之间的基本上类似的傅里叶变换。根据Meike Gundlach，HF技术手册，巴特勒矩阵被专业人员所公知。巴特勒矩阵对应于具有基本函数的复数值的FFT，并且其建立复数值的电流分配(Strombelegung)。相反地是实值傅里叶变换，利用或作为基本函数。相应地，对应的开关矩阵产
生具有sin或cos振幅加权的输出信号，并且在输出端之间不产生与0°或180°不同的相位。

[0083] N是在圆周方向上的天线元件的数量，例如8或12或16。这也是原则上可能的傅里叶模式的数量。M指圆周模式的运转编号。例如M＝1是向左旋转的均匀鸟笼模式，以及M＝-1是向右旋转的均匀鸟笼模式。更高的模式具有空间上更短周期的电流方向变化并且因此场更少地渗入到对象中。为了减少发送器的数量，在实践中仅激励N个可能模式的子集M。

[0084] 作为复数值快速傅里叶变换(FFT)的类似的实施，具有N个输入端和输出端的巴特勒矩阵需要N/2×ld(N)个90°混合装置的开销。巴特勒矩阵的输入端对应于复数的电流分配该电流分配已经产生具有不同方位角和径向的结构的圆极化场。借助按照本发明的馈电网可以实现实值离散傅里叶变换，方法是，根据或来选择电流权重。为了仿真具有N个信道的巴特勒矩阵，设置N个前置的90°混合装置以及一个连接到其上的、具有2N个输入端和N个输出端的配电网。用于2×N×N个支路的以N次方上升的开销首先看起来比用于巴特勒矩阵的更高。这通过对于每个支路仅一个电容而微不足道地提高了开销。

[0085] 如果不是激励所有N个模式，而是仅M＜N个发送器控制N个可能的模式的子集，则可以降低该缺陷。另一方面有意义的是，对于不被使用的模式也形成输入端，以便然后将其短路。由此可以实现通过不对称的负载能够尽可能地抑制具有更高本机振荡频率的感应出的不期望的电流分量。除了固定地施加电流模型，实值傅里叶馈电网的另一个优点在于：在多信道馈电的情况下每个模式能与其输入端匹配、每个输入端能单独地与相应的发送器匹配。

[0086] 将参考图10，图10解释了天线电路可以怎样用于接收信号。图10示出了前面描述的配电网22以及天线元件46、48。将由天线元件46、48接收的信号经由移相器元件28、30、34、36引导至电路节点24、26，放大器302、303分别连接到这些天线节点。成立：Zin＜＜Zopt。按照本发明的具有关于产生90°或270°移相的移相器装置的并联电路的天线电路不仅适用于将发送器分配到天线元件46、48，而且能够用于形成接收信号的线性组合。
例如当较大数量的天线元件的信号通过较小数量的接收器来处理时，这点是具有优势的。
另一个优点是，因为相同的电长度处于输出端和每个连接到其的输入端之间，还可以使用通常的前置放大器退耦，也就是通过前置放大器的输入阻抗来衰减天线共振。仅必须在必要时利用附加的移相器装置确保用于分支节点或电路接头24、26的前置放大器302、304表示与信号源46、48相比低欧姆的阻抗。

[0087] 最后要指出的是，本发明的描述和实施例原则上不限于本发明的特定的物理的实现。对于专业人员特别明显的是，本发明可以部分或完全地在软件和/或硬件中和/或对于多种物理产品(在此特别是计算机程序产品)上分布地实现。

[0088] 附图标记清单

[0089] 2 电压源

[0090] 4 第一移相器元件

[0091] 6 第二移相器元件

[0092] 8 天线元件

[0093] 10 天线元件

[0094] 12 电路接头

[0095] 14 天线侧接头

[0096] 16 天线元件

[0097] 18 第一电压源

[0098] 20 第二电压源

[0099] 22 配电网

[0100] 24 第一电路接头

[0101] 26 第二电路接头

[0102] 28 移相器元件

[0103] 30 移相器元件

[0104] 32 移相器元件

[0105] 34 移相器元件

[0106] 36 移相器元件

[0107] 38 移相器元件

[0108] 40 第一天线侧接头

[0109] 42 第二天线侧接头

[0110] 44 第三天线侧接头

[0111] 46 第一天线元件

[0112] 48 第二天线元件

[0113] 50 第三天线元件

[0114] 52 电容

[0115] 54 电感

[0116] 56 阻抗

[0117] 58 感应电压

[0118] 60 90°混合装置

[0119] 62 终端阻抗

[0120] 64 发送器

[0121] 66 匹配电路

[0122] 68 引线

[0123] 70 发送接收转换器

[0124] 72 移相器装置

[0125] 74 输入端

[0126] 76 输入端

[0127] 78 多个移相器元件

[0128] 80 多个移相器元件

[0129] 82 移相器元件

[0130] 84 多个移相器元件

[0131] 86 移相器元件

[0132] 88 多个移相器元件

[0133] 90 天线装置

[0134] 92 多个天线元件

[0135] 94 多个天线元件

[0136] 102 天线元件

[0137] 104 发送接收转换器

[0138] 106 配电网

[0139] 108 发送器

[0140] 110 接收器

[0141] 200 配电网

[0142] 202 电容

[0143] 204 电容

[0144] 206 电容

[0145] 208 电容

[0146] 210 电感

[0147] 212 电感

[0148] 214 电感

[0149] 216 电感

[0150] 218 电感

[0151] 220 电感

[0152] 222 电感

[0153] 224 电感

[0154] 230 电感

[0155] 232 电感

[0156] 234 电感

[0157] 236 电感

[0158] 238 电容

[0159] 240 第一平衡-不平衡转换器

[0160] 242 第二平衡-不平衡转换器

[0161] 244 电感

[0162] 246 电感

[0163] 248 电感

[0164] 250 电感

[0165] 252 电感

[0166] 302 放大器

[0167] 304 放大器

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用于磁共振断层造影系统的天线电路

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