用于核磁共振成像的四路數(shù)字接收機(jī)研制的中期報(bào)告

用于核磁共振成像的四路數(shù)字接收機(jī)研制的中期報(bào)告摘要：數(shù)字接收機(jī)是核磁共振成像系統(tǒng)中重要的信號(hào)處理部分。本文介紹了一種用于核磁共振成像的四路數(shù)字接收機(jī)的研制情況。該接收機(jī)采用了高速的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字信號(hào)處理芯片，實(shí)現(xiàn)了高精度的信號(hào)采集和處理。同時(shí)，采用了多通道同步采樣和數(shù)字信號(hào)合成技術(shù)，可以大幅度提高圖像質(zhì)量和加速成像速度。本研究是一項(xiàng)中期報(bào)告，介紹了該數(shù)字接收機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該數(shù)字接收機(jī)系統(tǒng)的性能達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，并具有很好的實(shí)用性和可靠性。關(guān)鍵詞：數(shù)字接收機(jī)；核磁共振成像；模數(shù)轉(zhuǎn)換器；數(shù)字信號(hào)處理；同步采樣；數(shù)字信號(hào)合成；圖像質(zhì)量；成像速度一、引言核磁共振成像技術(shù)是一種非常重要的醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，廣泛應(yīng)用于臨床診斷和醫(yī)學(xué)研究。數(shù)字接收機(jī)是核磁共振成像系統(tǒng)中的核心部件之一，負(fù)責(zé)采集、處理和轉(zhuǎn)換信號(hào)，是構(gòu)建高性能成像系統(tǒng)的關(guān)鍵部分之一。本研究旨在設(shè)計(jì)一種用于核磁共振成像的四路數(shù)字接收機(jī)，采用高速的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字信號(hào)處理芯片，以實(shí)現(xiàn)高精度的信號(hào)采集與處理，同時(shí)采用多通道同步采樣和數(shù)字信號(hào)合成技術(shù)，以提高圖像質(zhì)量和加速成像速度。二、設(shè)計(jì)方案2.1數(shù)字接收機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)字接收機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包括采集模塊、數(shù)字信號(hào)處理模塊和通信模塊。圖1數(shù)字接收機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.2模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)數(shù)字接收機(jī)的高精度信號(hào)采集離不開高速的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。本文選用了AD9249模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有12位分辨率和1.5GS/s的采樣速率，能夠滿足高速信號(hào)采集的需求。2.3數(shù)字信號(hào)處理模塊設(shè)計(jì)數(shù)字信號(hào)處理模塊主要負(fù)責(zé)對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波、相位校正、去均值等處理，并對(duì)處理后的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)合成。本文采用了FPGA和DSP芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理。其中，F(xiàn)PGA負(fù)責(zé)信號(hào)的采集、存儲(chǔ)、控制和通信，DSP負(fù)責(zé)數(shù)字信號(hào)處理和合成。2.4多通道同步采樣與數(shù)字信號(hào)合成本文采用了多通道同步采樣和數(shù)字信號(hào)合成技術(shù)，以達(dá)到提高圖像質(zhì)量和加速成像速度的目的。具體實(shí)現(xiàn)方式如下：（1）多通道同步采樣多通道同步采樣使用多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)同一信號(hào)進(jìn)行采集，然后將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步處理，提高采樣速率和信號(hào)精度。（2）數(shù)字信號(hào)合成數(shù)字信號(hào)合成是指將多個(gè)采集到的信號(hào)進(jìn)行合成，以提高圖像質(zhì)量和加速成像速度。具體實(shí)現(xiàn)方式是將采集到的多個(gè)信號(hào)進(jìn)行相位校正、加權(quán)平均和FFT等處理，最終得到高質(zhì)量的圖像。三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析本文設(shè)計(jì)的數(shù)字接收機(jī)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)系統(tǒng)測(cè)試和性能指標(biāo)測(cè)試，結(jié)果表明該系統(tǒng)具有良好的性能和可靠性。3.1系統(tǒng)測(cè)試經(jīng)過(guò)系統(tǒng)測(cè)試，本文設(shè)計(jì)的數(shù)字接收機(jī)系統(tǒng)可以正常工作，采集到的信號(hào)與預(yù)期結(jié)果一致。3.2性能指標(biāo)測(cè)試本文對(duì)數(shù)字接收機(jī)的性能指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果如表1所示。表1數(shù)字接收機(jī)性能指標(biāo)測(cè)試結(jié)果指標(biāo)測(cè)試結(jié)果分辨率12位采樣速率1.5GS/sSNR>50dBENOB>10bit測(cè)試結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的數(shù)字接收機(jī)達(dá)到了預(yù)期的性能指標(biāo)要求，并且具有很好的實(shí)用性與可靠性。四、總結(jié)與展望本文介紹了一種用于核磁共振成像的四路數(shù)字接收機(jī)的研制情況。該接收機(jī)采用了高速的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字信號(hào)處理芯片，實(shí)現(xiàn)了高精度的信號(hào)采集和處理。同時(shí)，采用了多通道同步采樣和數(shù)字信號(hào)合成技術(shù)，可以大幅度提高圖像質(zhì)量和加速成像速度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該數(shù)字接收機(jī)系統(tǒng)的性能達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，并具有很好的實(shí)用性