文档介绍：东北大学
硕士学位论文
谱仪系统中射频信号数字化发送/接收单元的设计与实现
姓名:李海泉
申请学位级别:硕士
专业:生物医学工程
指导教师:李景华
20051201
摘要谱仪系统中射频信号数字化发送/接收单元的设计与实现射频发送/接收单元是磁共振中谱仪的重要组成部分,它负责射频信号的发送和接收。本论文旨在研究射频信号数字化发送/接收单元的原理、算法与硬件实现。介绍了多速率信号处理理论和积分梳状滤波器的设计。计时采用了业界第一枚集数字上/下变频于一体的芯片作为数字信号处理的核心器件,用大规模可编程逻辑器件作为系统的控制核心,结合高速、高精度的数模转换芯片和模数本文首先介绍了原谱仪中射频信号发送/接收单元的系统结构,分析了其工作机制,并指出其存在的问题。本文基于软件无线电原理,提出了射频信号数字化发送/接收单元的体系结构。重点在设计射频信号发送单元时,采用了直接数字频率合成际酢在设计射频信号接收单元时,采用了图形化系统仿真工具对接收单元的数字下变频部分进行了仿真分析,完成了数字下变频通路中多级数字滤波器的设计,具体分析了系统设计时遇到的问题,并给出解决方案。在上述理论指导下,本文设计并实现了射频信号数字化发送/接收单元,新系统不仅功能与原系统完全兼容,性能也有很大的改善。考虑到系统的通用性及可升级性,在设转换芯片,可以使新系统不做任何修改即可应用在不同场强的磁共振中。关键词:磁共振;谱仪:软件无线电;数字下变频东北大学硕士学位论文摘要.Ⅱ.
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学位论文作者签名:李溥数签字日期:加。许明歹日独创声明学位论文版权使用授权书本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外,不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示诚挚的谢意。本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定:即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。缱髡吆偷际ν馔辖涣鳎朐谙路角┟悍裨蚴游2煌学位论文作者签名:导师签名签字日期:
第一章引言项目背景介绍章节安排第三章介绍软件无线电的原理,并重点叙述射频发送/接收系统中能够应用的相关医学成像是生物医学工程学科的重要研究领域,包括近年来发展起来的湎呒扑机断层成像—,狢、磁共振成像琈⒑艘窖С上窈统上竦确矫妗尽薄4殴舱癯上裣低骋殉晌O执窖в像领域中最先进、最昂贵的诊断设备之一。它具有无辐射伤害、高的空间分辨率、任意的断层扫描方向和众多的成像参数等优点阱。主要在中枢神经系统乇鹗悄院图顾的诊断和肿瘤、梗塞等的早期发现上具有其他技术不可替代的优点。它不仅能提供人体的解剖图像,还可以反映人体组织的生理化学信息。它与瓹啾龋哂卸捞氐牟豢替代的明显优点【。。而国外产厂家,其谱仪大都采用自行研制的方式,其核心技术都属于高度机密,不对外开放【。因此,国内自主生产谱仪就显得特别重要和有意义。同时,滓亲魑U暮诵牟件,其进口价格也一直居高不下,谱仪的成本约占到整机成本的。随着临床医用需求的增加,某公司生产的单通道的谱仪已经不能满足要求,进而研发出单通道系列的谱仪。将来目标是研制出多通道墓滓恰NA改善性能,升级换代,相应的射频发送/接收系统的硬件结构也需要进行修改甚至是重新设计。如果每一次的升级换代都需要在硬件结构上重新设计将花费大量的人力物力和财力,而且硬件设计的研发周期通常也比软件研发长,成本就相应的增加了不少。经过研究表明,磁共振系统发送/接收单元的工作原理与无线通信系统中相关部分原理一致,这样,即可采用无线通信中的先进技术来改进磁共振系统的性能。软件无线电理论的提出,为磁共振射频信号发送/接收系统的数字化提供了理论基础。第二章介绍原谱仪系统中的窄带射频发送/接收单元电路。原理,如正交变换,多速率信号处理理论。第四章介绍直接数字频率合成理论,重点介绍脑硪约叭绾斡肈原理来构建任意波形发生器。第五章建立数字下变频部分的仿真模型,并以此模型来实现数字下变频东北大学硕士学位论文第一章引言.
通道内部的最优滤波器设计,针对设计时遇到的具体问题,提出解决办法。第六章采用芯片完成窄带射频信号发送/接收单元的数字上/下变频处理部分的设计:结合高速、高精度的数模/模数转换芯片完成整个发送,接收通路的设计,详细的叙述了作者所完成的工作,给出各模块的电路仿真及实际测试结果。第七