JPH046123B2 - - Google Patents
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- JPH046123B2 JPH046123B2 JP10379587A JP10379587A JPH046123B2 JP H046123 B2 JPH046123 B2 JP H046123B2 JP 10379587 A JP10379587 A JP 10379587A JP 10379587 A JP10379587 A JP 10379587A JP H046123 B2 JPH046123 B2 JP H046123B2
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- Japan
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- loop
- resonant circuit
- capacitance
- coil
- ring
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- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 14
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/0485—Dielectric resonator antennas
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
- G01R33/32—Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
- G01R33/34—Constructional details, e.g. resonators, specially adapted to MR
- G01R33/343—Constructional details, e.g. resonators, specially adapted to MR of slotted-tube or loop-gap type
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
- Details Of Aerials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明はHF又はVHF領域においてワンターン
ループアンテナとして用いることのできる小型の
共振回路に関する。
ループアンテナとして用いることのできる小型の
共振回路に関する。
（従来の技術）
核磁気共鳴撮影装置の高周波磁界用に用いるボ
デイコイルとかヘツドコイルには色々な種類があ
るが、第６図に示すバードケージ形RFコイルが
用いられている。図は、バードケージ形RFコイ
ルの中、ハイパス形と称せられるものを示す図で
ある。図において、１は被検体を収容して高周波
磁界を印加し又は検出するRFコイルで、ループ
素子２と３の円形の面は平行に配置されてセグメ
ント４により接続されており、ループ素子２と３
には複数のコンデンサ５が挿入されている。
デイコイルとかヘツドコイルには色々な種類があ
るが、第６図に示すバードケージ形RFコイルが
用いられている。図は、バードケージ形RFコイ
ルの中、ハイパス形と称せられるものを示す図で
ある。図において、１は被検体を収容して高周波
磁界を印加し又は検出するRFコイルで、ループ
素子２と３の円形の面は平行に配置されてセグメ
ント４により接続されており、ループ素子２と３
には複数のコンデンサ５が挿入されている。
このような周囲に電界を発生しないという特徴
を有するワンターコイルは、その同調を取るため
に第７図に示すように既知のアンテナ又は共振器
から変形され、創出されたものである。図におい
て、イ図はVHFの送受信に用いられる半波長ダ
イポールアンテナである。これをロ図のように先
端部から遂次湾曲させると両端部が近付いて先端
部同志の静電容量が増え、共振周波数が低くな
る。同じ長さで共振周波数が低くなるのであるか
ら、共振周波数を同じにすれば、アンテナ全体の
寸法は小さくなり、小型化される。ハ図は分布容
量の代りに集中定数のコンデンサC1を挿入して
一層小さくしたものである。ニ図はハ図の楕円形
を円形にしたものである。
を有するワンターコイルは、その同調を取るため
に第７図に示すように既知のアンテナ又は共振器
から変形され、創出されたものである。図におい
て、イ図はVHFの送受信に用いられる半波長ダ
イポールアンテナである。これをロ図のように先
端部から遂次湾曲させると両端部が近付いて先端
部同志の静電容量が増え、共振周波数が低くな
る。同じ長さで共振周波数が低くなるのであるか
ら、共振周波数を同じにすれば、アンテナ全体の
寸法は小さくなり、小型化される。ハ図は分布容
量の代りに集中定数のコンデンサC1を挿入して
一層小さくしたものである。ニ図はハ図の楕円形
を円形にしたものである。
ホ図はコンデンサを２個所に分割して挿入した
もので、その容量をC2＝2C1に選べばそれらは直
列に接続されているため直列容量はC1となり、
ニ図とホ図とは共振を得る目的には電気的に等価
となる。ヘ図は第６図に示したバードケージ形
RFコイルに用いるために、例えばコンデンサ８
個を分割、分布せしめた例でC3＝8C1に選んでニ
図と等価なループを得ている。このようにＣを分
割、分布化して行くほど各Ｃにかかる、又、Ｃと
Ｃの間の導体の成すインダクタンスに生ずるRF
電圧は減少し、全体として磁界は発生するが外部
に電界を発する程度は少なくなる。それ故に問題
のバードケージ形RFコイルの中に収容する被検
物体にかかる電界が減り、電界由来の損失が全体
として減るためＱは上る。
もので、その容量をC2＝2C1に選べばそれらは直
列に接続されているため直列容量はC1となり、
ニ図とホ図とは共振を得る目的には電気的に等価
となる。ヘ図は第６図に示したバードケージ形
RFコイルに用いるために、例えばコンデンサ８
個を分割、分布せしめた例でC3＝8C1に選んでニ
図と等価なループを得ている。このようにＣを分
割、分布化して行くほど各Ｃにかかる、又、Ｃと
Ｃの間の導体の成すインダクタンスに生ずるRF
電圧は減少し、全体として磁界は発生するが外部
に電界を発する程度は少なくなる。それ故に問題
のバードケージ形RFコイルの中に収容する被検
物体にかかる電界が減り、電界由来の損失が全体
として減るためＱは上る。
（発明が解決しようとする問題点）
ところで、核磁気共鳴断層撮影装置のバードケ
ージ形RFコイルに用いるループ素子に第７図の
ヘ図又は第６図に示すコイルのように、８個のコ
ンデンサを挿入せんとすると、例えばこの場合
C1の８倍もの大容量のコンデンサ（数百PF）が
必要となり、しかもそのコンデンサのＱが問題に
なつてくる。又、この用途に用いるコンデンサは
小型で大容量のものが必要で、且つ高精度のもの
が要求されるので入手困難であり、入手できると
しても高価である。
ージ形RFコイルに用いるループ素子に第７図の
ヘ図又は第６図に示すコイルのように、８個のコ
ンデンサを挿入せんとすると、例えばこの場合
C1の８倍もの大容量のコンデンサ（数百PF）が
必要となり、しかもそのコンデンサのＱが問題に
なつてくる。又、この用途に用いるコンデンサは
小型で大容量のものが必要で、且つ高精度のもの
が要求されるので入手困難であり、入手できると
しても高価である。
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、そ
の目的は、集中定数のコンデンサを使用しない
で、しかも共振周波数の波長よりも極めて小型の
ループアンテナに使用できるワンターンループ共
振回路を実現することにある。
の目的は、集中定数のコンデンサを使用しない
で、しかも共振周波数の波長よりも極めて小型の
ループアンテナに使用できるワンターンループ共
振回路を実現することにある。
（問題点を解決するための手段）
前記の問題点を解決する本発明は、比誘電率の
大きな誘電体材料を用いてループを形成し、その
周回静電容量と、そのループの持つインダクタン
スとを共振せしめた状態で使用することを特徴と
するものである。
大きな誘電体材料を用いてループを形成し、その
周回静電容量と、そのループの持つインダクタン
スとを共振せしめた状態で使用することを特徴と
するものである。
（作用）
比誘電率の大きな材料を用いて簡単なワンター
ンループの共振回路を成形したので波長に比べて
非常に小さなアンテナとして、又、外部に電界を
及ぼさないワンターンループ共振回路として用い
られる。
ンループの共振回路を成形したので波長に比べて
非常に小さなアンテナとして、又、外部に電界を
及ぼさないワンターンループ共振回路として用い
られる。
（実施例）
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例の外観図である。図
において、１０は誘電体で作られたリングであつ
て、容量ＣとインダクタンスＬとが万遍なく円周
上に分布し、共振点がHF又はVHF領域に属する
ワンターンループ共振回路である。
において、１０は誘電体で作られたリングであつ
て、容量ＣとインダクタンスＬとが万遍なく円周
上に分布し、共振点がHF又はVHF領域に属する
ワンターンループ共振回路である。
次に本実施例において、前記のバードケージ形
RFコイルに等価なループアンテナを作る場合の
挿入コンデンサに等しい分布容量を得るための材
料の比誘電率を計算により求める。第６図に示す
ようなバードケージ形RFコイルにおいて、ルー
プ素子２に静電容量が800pFのコンデンサ５を８
個円周上に45°ずつの間隔で分布させた場合の片
側のループ素子２について考える。８個の直列接
続コンデンサ５の合成値は800pF÷８＝100pFで、
第１図のワンターンループ共振回路１０の分布静
電容量の合成値が100pFのものを作れば良い。
RFコイルに等価なループアンテナを作る場合の
挿入コンデンサに等しい分布容量を得るための材
料の比誘電率を計算により求める。第６図に示す
ようなバードケージ形RFコイルにおいて、ルー
プ素子２に静電容量が800pFのコンデンサ５を８
個円周上に45°ずつの間隔で分布させた場合の片
側のループ素子２について考える。８個の直列接
続コンデンサ５の合成値は800pF÷８＝100pFで、
第１図のワンターンループ共振回路１０の分布静
電容量の合成値が100pFのものを作れば良い。
ループ素子２の直径は通常40〜50cm程度であ
り、ループ素子２を切断して引伸した時の分布静
電容量を計算する。第２図は切断して引伸した素
子による比誘電率計算のための説明図である。図
において、長さｌ、直径をｄ、切断した素子の断
面積をＳとすれば静電容量Ｃは次式で表わされ
る。
り、ループ素子２を切断して引伸した時の分布静
電容量を計算する。第２図は切断して引伸した素
子による比誘電率計算のための説明図である。図
において、長さｌ、直径をｄ、切断した素子の断
面積をＳとすれば静電容量Ｃは次式で表わされ
る。
Ｃ＝ε0・εγ・（Ｓ／ｌ） …(1)
ここで
ε0；真空中の誘電率（8.854pF／ｍ）
εγ；比誘電率
今、直径１インチのセラミツク棒で直径50cmの
ループアンテナを作るとすると、 Ｓ＝π×（2.54／２）2＝5.06cm2 ｌ＝πD＝157cm（Ｄ＝50cm） ∴Ｓ／ｌ＝0.0322cm＝3.22×10-4ｍ 故に Ｃ＝100pFとして(1)式から Ｃ＝εγ×8.854×3.22×10-4 ＝εγ×2.851×10-3＝100 ∴εγ＝100／2.851×10-3 ＝35075 即ち、１インチ径の材料により直径50cmの円形
で分布静電容量が100pFのワンターンコイルを作
るには比誘電率が35000程度の誘電体を用いれば
よい。
ループアンテナを作るとすると、 Ｓ＝π×（2.54／２）2＝5.06cm2 ｌ＝πD＝157cm（Ｄ＝50cm） ∴Ｓ／ｌ＝0.0322cm＝3.22×10-4ｍ 故に Ｃ＝100pFとして(1)式から Ｃ＝εγ×8.854×3.22×10-4 ＝εγ×2.851×10-3＝100 ∴εγ＝100／2.851×10-3 ＝35075 即ち、１インチ径の材料により直径50cmの円形
で分布静電容量が100pFのワンターンコイルを作
るには比誘電率が35000程度の誘電体を用いれば
よい。
比誘電率が10000以上、又は35000若しくは
40000程度にも及ぶ誘電体の実現性について考え
て見ると、Ｑが数十程度のもので温度係数の悪い
のを我慢すれば、SrTiO3系誘電体セラミツクス
又は半導体セラミツクスの境界層を利用したもの
として存在するので実現できる。
40000程度にも及ぶ誘電体の実現性について考え
て見ると、Ｑが数十程度のもので温度係数の悪い
のを我慢すれば、SrTiO3系誘電体セラミツクス
又は半導体セラミツクスの境界層を利用したもの
として存在するので実現できる。
次に、ワンターンループの共振回路に対する高
周波電力の授受の方法の数例を第３図に示す。図
において、第１図と同じ部分には同じ符号を付し
てある。イ図〜ホ図はそれぞれ異なつた給電の方
法を示した図である。イ図において、２１は絶縁
物のテープを巻いた上に導体の帯を巻いて結合さ
せた電極である。この電極２１にケーブルを取り
付けてある。ロ図において、２２はワンターンル
ープの共振回路１０に穴を明け、絶縁物を介して
導体を突き刺した電極である。この電極２２にケ
ーブルを取り付けてある。ハ図において、２３は
別に設けたカツプリング用コイルで、これによつ
てワンターンループ共振回路１０と磁気結合させ
て高周波電力の授受を行う。このカツプリングコ
イルはこの図に示す他ワンターンループ共振回路
１０のリングの内側若しくは軸上の側方において
もよい。ニ図とホ図はワンターンループ共振回路
１０を切断した場合で、ニ図は切断した空間部に
トロイダルコアでできた変成比が１：ｎのカレン
トトランス２４を挿入して結合している。２５は
切断部分を接続した導線である。ホ図の２６は切
断部分に接続して引き出した導線で、外付けする
マツチングトランス２７に接続して、ループアン
テナ１０に結合させている。その他結合の方法は
種々考えることができる。
周波電力の授受の方法の数例を第３図に示す。図
において、第１図と同じ部分には同じ符号を付し
てある。イ図〜ホ図はそれぞれ異なつた給電の方
法を示した図である。イ図において、２１は絶縁
物のテープを巻いた上に導体の帯を巻いて結合さ
せた電極である。この電極２１にケーブルを取り
付けてある。ロ図において、２２はワンターンル
ープの共振回路１０に穴を明け、絶縁物を介して
導体を突き刺した電極である。この電極２２にケ
ーブルを取り付けてある。ハ図において、２３は
別に設けたカツプリング用コイルで、これによつ
てワンターンループ共振回路１０と磁気結合させ
て高周波電力の授受を行う。このカツプリングコ
イルはこの図に示す他ワンターンループ共振回路
１０のリングの内側若しくは軸上の側方において
もよい。ニ図とホ図はワンターンループ共振回路
１０を切断した場合で、ニ図は切断した空間部に
トロイダルコアでできた変成比が１：ｎのカレン
トトランス２４を挿入して結合している。２５は
切断部分を接続した導線である。ホ図の２６は切
断部分に接続して引き出した導線で、外付けする
マツチングトランス２７に接続して、ループアン
テナ１０に結合させている。その他結合の方法は
種々考えることができる。
このワンターンループ共振回路は、既述のよう
に比誘電率が数万のものはＱが低く温度係数も悪
いが、短波放送受信用のループアンテナに用いれ
ば、Ｑが適度に低いので適度に共振性を有し、且
つ広帯域なアンテナとなつて好都合で十分実用で
きる。又、VHF領域でＱが10若しくはそれ以下
になつても、例えばFMバンド全体をカバーする
ような用途には却て好ましい結果が得られる。
に比誘電率が数万のものはＱが低く温度係数も悪
いが、短波放送受信用のループアンテナに用いれ
ば、Ｑが適度に低いので適度に共振性を有し、且
つ広帯域なアンテナとなつて好都合で十分実用で
きる。又、VHF領域でＱが10若しくはそれ以下
になつても、例えばFMバンド全体をカバーする
ような用途には却て好ましい結果が得られる。
このワンターンループ共振回路の共振周波数を
微調整するには次のような手法が考えられる。
微調整するには次のような手法が考えられる。
(1) 使用材料のεγの温度係数が大きいのを利用
して共振回路自体の温度を変える。
して共振回路自体の温度を変える。
(2) 第４図に示すようにリングの一部を削り取
る。図において、３０は削り取り部分である。
共振特性を監視しながら削つて行く。この場
合、周回容量は削れば削るほど減るが、リング
の自己インダクタンスはほとんど減らないので
削るほど共振周波数は上昇する。
る。図において、３０は削り取り部分である。
共振特性を監視しながら削つて行く。この場
合、周回容量は削れば削るほど減るが、リング
の自己インダクタンスはほとんど減らないので
削るほど共振周波数は上昇する。
(3) 第５図に示すように所々に導体のシヨートバ
ー３１を電気的に密なように貼布する。共振特
性を監視しながらシヨートバー３１の長さや数
を変化させる。この場合、シヨートバーは各局
所の電流を分流させ、周回静電容量を直列に見
た場合、該局所で一部がシヨートされるように
効果するので全体の周回静電容量は増加し、一
方、リングの自己インダクタンスはほとんど変
わらないので、共振周波数はシヨートバーの数
が増え、又、その長さが長くなるほど低下す
る。
ー３１を電気的に密なように貼布する。共振特
性を監視しながらシヨートバー３１の長さや数
を変化させる。この場合、シヨートバーは各局
所の電流を分流させ、周回静電容量を直列に見
た場合、該局所で一部がシヨートされるように
効果するので全体の周回静電容量は増加し、一
方、リングの自己インダクタンスはほとんど変
わらないので、共振周波数はシヨートバーの数
が増え、又、その長さが長くなるほど低下す
る。
(4) 第８図に示すように、リングに導体２８を近
付け、若しくは導体片をその内側又は軸上の近
傍に配置すると、リングの自己インダクタンス
が減るので共振周波数は上昇する。
付け、若しくは導体片をその内側又は軸上の近
傍に配置すると、リングの自己インダクタンス
が減るので共振周波数は上昇する。
以上説明したように本発明及びその実施例によ
れば、寸法から見て共振周波数が低く、構造が簡
単で小型のループアンテナとして用いることので
きるワンターン自己共振磁気結合手段としての共
振回路が得られる。誘導体セラミツクスが開発さ
れてＱの高い、比誘電率の大きい材料が入手でき
るようになれば、核磁気共鳴撮影装置のRFコイ
ルに止まらず種々の用途に使用できる。
れば、寸法から見て共振周波数が低く、構造が簡
単で小型のループアンテナとして用いることので
きるワンターン自己共振磁気結合手段としての共
振回路が得られる。誘導体セラミツクスが開発さ
れてＱの高い、比誘電率の大きい材料が入手でき
るようになれば、核磁気共鳴撮影装置のRFコイ
ルに止まらず種々の用途に使用できる。
（発明の効果）
以上詳細に説明したように本発明によれば、極
めて簡単な構造で、コンデンサを使用する必要の
無い、共振周波数の波長に比して極めて小型のル
ープアンテナとして使用可能なワンターンループ
の共振回路を得ることができて、実用上の効果は
大きい。
めて簡単な構造で、コンデンサを使用する必要の
無い、共振周波数の波長に比して極めて小型のル
ープアンテナとして使用可能なワンターンループ
の共振回路を得ることができて、実用上の効果は
大きい。
第１図は本発明の一実施例の外観図、第２図は
比誘電率計算のための説明図、第３図は実施例の
共振回路に対する高周波電力授受の方法の図、第
４図は共振周波数微調整の方法の図、第５図は共
振周波数微調整の他の方法の図、第６図は核磁気
共鳴撮像装置のRFコイルの図、第７図は前記RF
コイルを得るまでの経過説明図、第８図は共振周
波数微調整の他の方法の図である。 １……核磁気共鳴撮像装置のRFコイル、２，
３……ループ素子、４……セグメント、５……コ
ンデンサ、１０……ワンターンループ共振回路。
比誘電率計算のための説明図、第３図は実施例の
共振回路に対する高周波電力授受の方法の図、第
４図は共振周波数微調整の方法の図、第５図は共
振周波数微調整の他の方法の図、第６図は核磁気
共鳴撮像装置のRFコイルの図、第７図は前記RF
コイルを得るまでの経過説明図、第８図は共振周
波数微調整の他の方法の図である。 １……核磁気共鳴撮像装置のRFコイル、２，
３……ループ素子、４……セグメント、５……コ
ンデンサ、１０……ワンターンループ共振回路。
Claims (1)
- １ 比誘電率の大きな誘電体材料を用いて環状構
造（ループ）を形成し、その環の内部の周回静電
容量と、その環の成す自己インダクタンスとの共
振点の近傍において利用されることを特徴とする
ワンターンループ共振回路。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10379587A JPS63269605A (ja) | 1987-04-27 | 1987-04-27 | ワンタ−ンル−プ共振回路 |
| PCT/JP1988/000411 WO1988008622A1 (fr) | 1987-04-27 | 1988-04-27 | Resonateur a boucle a un seul enroulement |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10379587A JPS63269605A (ja) | 1987-04-27 | 1987-04-27 | ワンタ−ンル−プ共振回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63269605A JPS63269605A (ja) | 1988-11-07 |
| JPH046123B2 true JPH046123B2 (ja) | 1992-02-04 |
Family
ID=14363332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10379587A Granted JPS63269605A (ja) | 1987-04-27 | 1987-04-27 | ワンタ−ンル−プ共振回路 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63269605A (ja) |
| WO (1) | WO1988008622A1 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5616540A (en) * | 1994-12-02 | 1997-04-01 | Illinois Superconductor Corporation | Electromagnetic resonant filter comprising cylindrically curved split ring resonators |
| US5629266A (en) * | 1994-12-02 | 1997-05-13 | Lucent Technologies Inc. | Electromagnetic resonator comprised of annular resonant bodies disposed between confinement plates |
| NL1010457C2 (nl) * | 1998-11-03 | 2000-05-04 | Nedap Nv | Grote lusantennes. |
| RU2180151C1 (ru) * | 2000-06-27 | 2002-02-27 | Самарский отраслевой научно-исследовательский институт радио | Всенаправленная антенна |
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Family Cites Families (3)
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-
1987
- 1987-04-27 JP JP10379587A patent/JPS63269605A/ja active Granted
-
1988
- 1988-04-27 WO PCT/JP1988/000411 patent/WO1988008622A1/ja not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1988008622A1 (fr) | 1988-11-03 |
| JPS63269605A (ja) | 1988-11-07 |
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