DE19721986C1 - Zirkular polarisierende Antenne für ein Magnetresonanzgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine zirkular polarisierende Antenne für ein Magnetresonanzgerät mit einem ersten linearen Anten­ nenteilsystem, das einen ersten und einen zweiten Längsleiter umfaßt, die gegenüberliegend mit einem gleichen seitlichen Abstand parallel zu einer Achse angeordnet sind, und das ei­ nen ersten Signalanschluß umfaßt, mit einem zweiten linearen Antennenteilsystem, das einen dritten und einen vierten Längsleiter umfaßt, die gegenüberliegend mit dem seitlichen Abstand parallel zu der Achse angeordnet sind, und das einen zweiten Signalanschluß umfaßt, wobei das erste und zweite An­ tennenteilsystem um 90° um die Achse zueinander verdreht an­ geordnet ist.

Eine zirkular polarisierende Antenne der eingangs genannten Art ist aus der US-PS 4,825,163 bekannt. Die Antenne um­ schließt als sogenannte Volumenantenne ein zylinderförmiges Abbildungsvolumen. Sie eignet sich besonders zur Untersuchung der Extremitäten oder des Kopfes, wobei das Untersuchungsge­ biet das Abbildungsvolumen der Antenne möglichst ausfüllt, um ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis zu erzielen.

Die bekannte Antenne kann jedoch nicht gleichzeitig mit ande­ ren Empfangsantennen (Array-Betrieb) betrieben werden, weil dann durch unerwünschte Kopplungen der Antennen untereinander Artefakte und eine Verschlechterung des Signal-Rausch-Ver­ hältnisses auftreten können.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine symme­ trisch aufgebaute, zirkular polarisierende Volumenantenne so auszubilden, daß sie von gleichzeitig betriebenen, benachbar­ ten Antennen entkoppelt werden kann.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein erstes Ende des er­ sten und zweiten Längsleiters über jeweils eine erste bzw. eine zweite Kondensatoranordnung mit einem ersten, in sich geschlossenen Leiter verbunden ist, der die Achse umschließt, wobei der erste Signalanschluß elektrisch parallel zur ersten Kondensatoranordnung geschaltet ist, daß ein erstes Ende des dritten und vierten Längsleiters jeweils über eine dritte bzw. eine vierte Kondensatoranordnung mit einem zweiten, in sich geschlossenen Leiter verbunden ist, der die Achse um­ schließt, wobei der zweite Signalanschluß elektrisch parallel zur dritten Kondensatoranordnung geschaltet ist, und daß ein zweites Ende aller Längsleiter mit einem dritten, in sich ge­ schlossenen Leiter verbunden ist, der die Achse umschließt.

Somit hat jedes lineare Antennenteilsystem auf der Seite des Signalanschlusses einen eigenen geschlossenen Leiter. Damit kann zur Entkopplung von benachbarten Antennen eine an sich bekannte Vorverstärkerentkopplung verwendet werden, bei der eine Eingangsimpedanz eines angeschlossenen Vorverstärkers so gewählt wird, daß sie zusammen mit einer Anpaßschaltung eine parallele Resonanzstelle am Signalanschluß darstellt. Damit ist die Entkopplung zu benachbarten Antennen von der Feldsym­ metrierung innerhalb der zirkular polarisierenden Antenne ge­ trennt. Ein für beide Antennenteilsysteme gemeinsamer ge­ schlossener Leiter an der Seite der Signalanschlüsse - wie beim Stand der Technik - hätte bei einer Vorverstärkerent­ kopplung eine Verschiebung der Symmetrien innerhalb der An­ tenne zur Folge, wodurch die intrinsische Entkopplung der beiden linearen Antennenteilsysteme gestört würde.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der zirkular polarisie­ renden Antenne sind die zweiten Enden der Längsleiter jeweils über eine weitere Kondensatoranordnung mit dem dritten Leiter verbunden. Damit ist die Stromverteilung auf den Längsleitern symmetriert.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Längsleiter als Bandleiter ausgebildet, um die Empfindlich­ keitsverteilung im Abbildungsvolumen zu homogenisieren.

Eine weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß die ersten und zweiten Leiter über min­ destens ein Reaktanznetzwerk miteinander verbunden sind. Da­ mit können verbleibende Kopplungen durch parasitäre Effekte und Unsymmetrien zwischen den beiden linearen Antennenteilsy­ stemen neutralisiert werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an­ hand einer Figur erläutert.

Die Figur zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine zirku­ lar polarisierende Antenne 2, die als Volumenantenne für ein diagnostisches Magnetresonanzgerät ausgebildet ist. Die An­ tenne 2 besitzt einen zylindrischen Aufbau und umschließt ein zu untersuchendes Körperteil (z. B. Kopf oder Extremitä­ ten) vollständig. Die Volumenantenne 2 ist so dimensioniert, daß der von der Antenne umschlossene Innenraum 4 als Abbil­ dungsvolumen eine möglichst homogene Empfindlichkeit für die vom zu untersuchenden Körperteil abgestrahlten Magnetreso­ nanzsignale besitzt. Die Antenne 2 ist weitgehend symmetrisch zu einer Achse 6 ausgebildet. Sie besteht aus einem ersten linearen Antennenteilsystem 8, das einen ersten Längsleiter 10 und einen zweiten Längsleiter 12 umfaßt. Der erste Längs­ leiter 10 und der zweite Längsleiter 12 sind gegenüberliegend und mit gleichem seitlichen Abstand parallel zu der Achse 6 angeordnet. Ein zweites lineares Antennenteilsystem 14 ist um 90° um die Achse 6 verdreht zum ersten linearen Antennenteil­ system 8 angeordnet. Das zweite lineare Antennenteilsystem 14 umfaßt einen dritten Längsleiter 16 und einen vierten Längs­ leiter 18, die gegenüberliegend mit dem gleichen seitlichen Abstand wie der erste und der zweite Längsleiter 10 bzw. 12 parallel zu der Achse 6 angeordnet sind. Erste Enden - in der Figur die vorderen Enden 20 - des ersten und zweiten Längs­ leiters 10, 12 sind über jeweils eine erste bzw. eine zwei­ te Kondensatoranordnung 22 bzw. 24 mit einem ersten in sich geschlossenen kreisringförmigen Leiter 26 verbunden, der die Achse 6 umschließt. Der Mittelpunkt des ersten kreisringför­ migen geschlossenen Leiters 26 liegt auf der Achse 6. Erste Enden 20 der dritten und vierten Längsleiter 16, 18 sind über jeweils eine dritte und vierte Kondensatoranordnung 28 bzw. 30 mit einem zweiten, in sich geschlossenen kreisringförmigen Leiter 32 verbunden. Der Mittelpunkt des zweiten kreisring­ förmigen Leiters 32 liegt ebenfalls auf der Achse 6. Zweite Enden 34 der vier Längsleiter 10, 12, 16, 18 - in der Figur sind die zweiten Enden 34 die hinteren Enden der Längsleiter - sind über jeweils eine weitere Kondensatoranordnung 36 mit einem dritten, in sich geschlossenen, kreisringförmigen Leiter 38 elektrisch verbunden.

Die Längsleiter 10, 12, 16, 18 sind als Bandleiter ausgebil­ det, um zur Erzielung einer möglichst homogenen Empfindlich­ keitsverteilung einen optimalen Bedeckungsgrad in Umfangs­ richtung zu realisieren.

Das erste lineare Antennenteilsystem 8 besitzt einen Signal­ anschluß 40, der elektrisch parallel zur ersten Kondensator­ anordnung 22 geschaltet ist und der über ein Anpaßnetzwerk 42 mit dem Eingang eines ersten Vorverstärkers 44 verbunden ist. Die Eingangsimpedanz des ersten Vorverstärkers 44 ist so be­ messen, daß sie zusammen mit der Anpaßschaltung 42 am Signal­ anschluß 40 eine parallele Resonanzstelle für die Frequenz der empfangenen Magnetresonanzsignale bildet.

Die Antenne 2 besitzt einen zweiten Signalanschluß 46, der die vom zweiten linearen Antennenteilsystem 14 empfangenen Magnetresonanzsignale über eine zweite Anpaßschaltung 48 ei­ nem zweiten Vorverstärker 40 zuführt. Auch die Eingangsimpe­ danz des zweiten Vorverstärkers 50 ist so bemessen, daß sie mit der zweiten Anpaßschaltung 48 am zweiten Signalanschluß 46 eine parallele Resonanzstelle bildet.

Die Ausgänge der beiden Vorverstärker 44 und 50 sind mit ei­ nem Hybrid 52 verbunden, der das vom zweiten Vorverstärker 50 gelieferte Signal um 90° gegenüber dem vom ersten Vorverstär­ ker 44 gelieferten Signal verzögert und dann die beiden Si­ gnale kombiniert.

Zum Neutralisieren von parasitären Effekten und Unsymmetrien sind der erste und zweite geschlossene Leiter 26 und 32 über zwei Reaktanznetzwerke 54 und 56 miteinander verbunden. Die Reaktanznetzwerke 54 und 56 bestehen aus einer Parallelschal­ tung eines einstellbaren Kondensators 58 bzw. 60 und einer Induktivität 62 bzw. 64.

Claims (7)

1. Zirkular polarisierende Antenne (2) für ein Magnetreso­ nanzgerät mit einem ersten linearen Antennenteilsystem (8), das einen ersten und einen zweiten Längsleiter (10, 12) um­ faßt, die gegenüberliegend mit einem gleichen seitlichen Ab­ stand parallel zu einer Achse (6) angeordnet sind, und das einen ersten Signalanschluß (40) umfaßt, mit einem zweiten linearen Antennenteilsystem (14), das einen dritten und einen vierten Längsleiter (16, 18) umfaßt, die gegenüberliegend mit dem seitlichen Abstand parallel zur Achse (6) angeordnet sind, und das einen zweiten Signalanschluß (46) umfaßt, wobei das erste und zweite Antennenteilsystem (8, 14) um 90° um die Achse (6) zueinander verdreht angeordnet sind, da­ durch gekennzeichnet, daß ein erstes Ende (20) des ersten und zweiten Längsleiters (10, 12) über jeweils eine erste bzw. zweite Kondensatoranordnung (22, 24) mit einem ersten, in sich geschlossenen Leiter (26) verbunden ist, der die Achse (6) umschließt, wobei der erste Signalan­ schluß (40) elektrisch parallel zur ersten Kondensatoranord­ nung (22) geschaltet ist, daß ein erstes Ende (20) des drit­ ten und vierten Längsleiters (16, 18) jeweils über eine dritte bzw. eine vierte Kondensatoranordnung (28, 30) mit einem zwei­ ten, in sich geschlossenen Leiter (32) verbunden ist, der die Achse (6) umschließt, wobei der zweite Signalanschluß (46) elektrisch parallel zur dritten Kondensatoranordnung (28) ge­ schaltet ist, und daß ein zweites Ende (34) aller Längsleiter (10, 12, 16, 18) mit einem dritten, in sich geschlossenen Leiter (38) verbunden ist, der die Achse (6) umschließt.

2. Zirkular polarisierende Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Enden (34) der Längsleiter (10, 12, 16, 18) jeweils über eine weitere Kon­ densatoranordnung (36) mit dem dritten Leiter (38) verbunden sind.

3. Zirkular polarisierende Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsleiter (10, 12, 16, 18) als Bandleiter ausgebildet sind.

4. Zirkular polarisierende Antenne nach Anspruch 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Band­ leiter auf einer Zylindermantelfläche angeordnet sind, wobei sich die Zylinderachse der Zylindermantelfläche mit der Achse (6) deckt.

5. Zirkular polarisierende Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in sich geschlossenen Leiter (26, 32, 38) kreisförmig ausgebildet sind und die Mittelpunkte der Kreise auf der Achse (6) liegen.

6. Zirkular polarisierende Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten geschlossenen Leiter (26, 32) über mindestens ein Reaktanznetzwerk (54, 56) miteinander verbunden sind.

7. Zirkular polarisierende Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Signalanschluß (40, 46) über eine Anpaßschaltung (42, 48) mit einem Vorverstärker (44, 50) verbunden ist, wobei die Eingangsimpedanzen der Vorverstärker (44, 50) zusammen mit der entsprechenden Anpaßschaltung (42 bzw. 48) einen Parallelre­ sonanzkreis am entsprechenden Signalanschluß (40, 48) bilden.