JPS63114403A

JPS63114403A - 周波数シンセサイザ

Info

Publication number: JPS63114403A
Application number: JP61260279A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Uno; 宇野　英明; Yoshiyuki Ogawa; 小川　美之; Koji Suga; 菅　浩治
Original assignee: Yokogawa Medical Systems Ltd
Current assignee: GE Healthcare Japan Corp
Priority date: 1986-10-31
Filing date: 1986-10-31
Publication date: 1988-05-19
Also published as: JPH0328083B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は予めメモリに書き込まれた低周波信号に基づい
て高周波信号を変調して所望の側帯波による高周波信号
を得る手段を有する周波数シンセサイザに関する。

（従来の技術）ＭＲＩ装置（磁気共鳴Ｉｌｌｌｌ同装置静磁場に線形の
磁場勾配を型費させて、位置によって異なる強さの磁場
を与え、ｒａｉｊ！１の強さによって変化するシステム
のラーモア周波数である共鳴周波数を変化させて異なる
位置の断層像を得ている。従って周波数が異なる多くの
高周波信号が必要であり、周波数シンセサイザを用いて
高周波電源としている。

ＭＲＩ装置で用いられる周波数シンセサイザには次のよ
うな仕様が要求されている。

（１）周波数を安定に、且つある幅で可変にして発振さ
せる。

（２）励起信号とするため振幅変調が行える。

（３）時間的に発振している信号の相対位相の制御が行
える。

上記のような要求条件を満たす装置として、第６図に示
す周波数シンセサイザがある。図において、１は被検体
に高周波磁場を印加するための送信用の周波数シンセサ
イザで、高周波信号の中心周波数を出力しており、９０
”移相器２においてｓｉｎωｔとＣＯＳωｔとに分離さ
れる。３は低周波のＡ　（ｔ　）　ｓｉｎ　ｐｔの波形
をディジタル信号の形で記憶している波形メモリ（Ａ）
、４は同じく低周波のＡ　（ｔ　）　ｃｏｓ　ｐｔの波
形をディジタル信号の形で記憶している波形メモリ（Ｂ
）で、波形メモリ（Ａ）３の出力のＡ　（ｔ　）　Ｓｉ
ｎ　ＤｔはＤＡ変換器５において、波形メモリ（Ｂ）４
の出力のＡ（ｔ）ｃｏｓ　ｐｔはＤＡ変換器６において
、それぞれアナログ信号に変換される。前記９０”移相
器２の出力のｓｉｎωｔはＤＡ変換器５の出力のＡ（ｔ
）ｓｉｎｐｔにより乗算器７において変調され、同様に
９０゛移相器２の出力のＣＯＳωｔはＤＡ変換器６の出
力のＡ　（ｔ　）　ＣＯ３ｐｔにより乗算器８において
変調される。乗算器７と乗算器８の出力は加算器９で加
算され次式に示すような下側帯波（ＬＳＢ）信号を出力
する。

ｓｉｎ　ωｔ　−Ａ　（ｔ　）’ｓｉｎ　ｐｔ＋ｃｏｓ
　ωｔ　−、Ａ　（ｔ　）ｃｏｓ　ｐｔ÷Ａ（ｔ）ｃｏ
ｓ（ω−ｐ）ｔＭＲＩ装置では多くの周波数の異なる高
周波信号を必要とするため、ＲＡＭである波形メモリ（
Ａ＞３と波形メモリ（Ｂ）４には、ＭＲＩ装置でスキャ
ンする度に上位制御部（図示せず）から毎回具なるＡ　
（ｔ　）　ｓｉｎ　ｐｔ及びＡ　（ｔ　）　ｃｏｓ　ｐ
ｔという波形がダウンロードされる。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、前記の装置はＭＲＩの送信時にのみ使う
設計になっている。送信時は９０°パルス又は１８０°
パルスのような限られた長さのパルスの送信を行えばよ
いので、波形メモリ（Ａ）３、波形メモリ（Ｂ）４には
その要求に適合した長さの波形をスキャン毎にＣＰＵか
らダウンロードしている。このため、長時間の信号を必
要とする受信時には用いることができない。そのために
受信時の信号復調に用いる周波数シンセサイザには別に
高価な購入品を組み込んで用いており不経済であった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は
、ＭＨＩの受信時にも、独立した高価な周波数シンセサ
イザを用いることなく、波形メモリの信号を利用して受
信時の復調用の高周波電源として用いることのできる周
波数シンセサイザ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メモリに書き込まれた
低周波信号により高周波信号を変調して所望の側帯波に
よる高周波信号を得る手段を有する周波数シンセサイザ
において、予め必要な周波数の種類の前記低周波信号の
各周波数の最小限の母の波形データを書ぎ込んである少
なくとも１個の記憶手段と、周波数設定信号により読み
出し信号を発生して前記記憶手段から波形データを読み
出す手段と、前記各周波数の波形データのアドレスを計
数して波形の終端においてアドレスリターンマークを発
生する手段と、該アドレスリターンマークにより前記各
周波数の波形データのスタートアドレスから読み出しを
繰り返させる手段とを具備し、連続波形の高周波信号を
出力することを特徴とするものである。

（作用）周波数設定信号によりメモリに書き込まれている波形の
周波数に対応したスタートアドレスを出力してメモリの
波形データを読み出し手段により前記スタートアドレス
の位置から読み出す。周波数により決まる波形データの
アドレス長の終端において、アドレス検出手段により終
端位置を検出してアドレスリターンマークを発生し、メ
モリの波形データの読み出し位置をスタートアドレスの
位置に戻して読み出しを継続させ、連続した低周波波形
を出力し、高周波信号を変調して側帯波信号を出力する
。

（実施例）以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例の構成ブロック図である。図
において、第６図と同じ部分には同じ符号を付しである
。１１は必要な送信周波数の値を周波数設定信号により
書き込まれるレジスタ（Ａ）、１２はレジスタ（Ａ＞の
周波数設定信号によりメモリ（Ａ）１３にテーブル参照
信号を出すμＰＵ（マイクロプロセッサユニット）で、
メモリ（Ａ）１３は後述の波形メモリに出き込まれてい
る各周波数のスタートアドレスを周波数に対応して書き
込まれたプログラムテーブルである。１４はメモリ（Ａ
）で発生したスタードア下レスを書き込むレジスタ（Ｂ
）で、同時にアドレスコントローラ１５に割り込みを発
生する。アドレスコントローラ１５は１８ビツトの内部
カウンタを有していて、スタートアドレスを設定する。

１６は低周波のｓｉｎ　ｐｔの波形を２００Ｈ２から２
００Ｈｚ毎に４０ＫＨｚまで書き込まれているメモリ（
Ｂ）、１７は低周波（７）ＣＯＳ　ｐｔの波形を２００
Ｈｚから２゜ＯＨｚ毎に４０ＫＨ２まで書き込まれてい
るメモリ（Ｃ）、１８はメモリ（８）’１６．メモリ（
Ｃ）１７に書き込まれている各周波数の波形データのア
ドレスリターンマークを書き込まれているメモリ（Ｄ）
である。メモリ（Ｄ）１８の出力はマルチプレクサ１９
で選択されてリターンマークを出力し、アドレスコント
ローラー５にリターンマークを入力する。２０と２１は
メモリ（Ｂ）１６の出力のｓｉｎ　ｐｔとメモリ（Ｃ）
の出力のｃｏｓ　ｐｔをＤＡ変換器５とＤＡ変換器６の
何れに入力させるかを決定するデータセレクタ、２２は
加算器９の出力のＳＯＢを振幅変調するための信号源で
、乗算器２３においてＳＳＢ信号を振幅変調してＭＲＩ
装置にＲＦ信号を供給する。

次に上記のように構成された実施例の動作を説明する。

先ずこの回路の目的及び原理を説明する。

本実施例による周波数シンセサイザは一例として次の要
求条件で構成されているものとする。即ち、出力周波数
はω　±４０ｋＨ２（但しω。は中心□高周波周波数）
、周波数間隔２００Ｈｚ、メモリ（Ｂ）１６．メモリ（
Ｃ）１７の読み出し間隔は２．５μｓである。受信用シ
ンセサイザとしても用いるため比較的長時間、出力をａ
続させる必要があり、又、メモリの量を節約するため、
各周波数（２００Ｈｚ毎４０ｋＨｚまで２００種類）の
書き込まれた波形データは各周波数の波形の繰返し点の
ある１つ手前までとしている。その債は同じ波形を繰返
すことによって連続波を出力する。

メモリ（Ｂ）１６に書き込んである波形データの構成は
以下に説明する通りで、２００Ｈｚのステップで最大４
０ｋＨｚの低周波信号を記録し、読み出しは２．５μｓ
毎に行うものである。波形データは繰返し点に来るまで
そのデータを用意し　。

ておく必要があり、その各周波数毎のデータ数（アドレ
ス長）は第２図のようになる。図において、低周波信号
が２００　Ｈｚのときは周期は５ｍｓ、クロックが２．
５μｓなので繰返し魚は最小公倍数の５ｍｓとなり、ア
ドレス長は５ｍｓ／２．５μ５＝２０００となる。この
ようにしてアドレス長が求められる。従って図に示すよ
うに、例えば２００Ｈｚ　、４００Ｈｚ　、４０ｋＨｚ
　は１周期分、６００Ｈｚ４；ｔ３周期分、３９．８ｋ
Ｈｚは１９９周期分のデータを出き込んである。各デー
タの分解能は８ビツト、アドレスは１８ビツトを用いて
いる。

８ビツトの深さく分解能）のデータはｓｉｎ、ＣＯＳの
関数で第３図に示す通りである。メモリに出かれている
データは最上位ビットを極性表示として＋”を１、′−
”をＯとしてあり、従ってデータは７ビツトで表わし、
−１２８〜＋１２７に吊子化した数字である。このデー
タは次式で求められる。

ｓｉｎ［（３６０°Ｘ繰返し周期／信号周期）×（（読
み出しアドレス−スタートアドレス）／アドレス長）］このように成る一定長のデータの読み出しで低周波信号
が得られるが、これを必要な長さだけ繰返す必要がある
。そのため各周波数のスタートアドレスからアドレス長
を加えたアドレスの位置の１つ前にリターンマークを設
けてリターンマーク以後はスタートアドレスから繰返し
て波形を続けるようになっている。例えば第３図におい
て、２００Ｈｚの場合はスタートアドレスはＯ、リター
ンマークは１９９９．４００Ｈｚの場合はスタードアド
レスは２０００１リターンマークは２９９９において発
生する。アドレスリターンマークは１ビツトのデータで
表わせばよいので、メモリの由を倹約するため次のよう
な手段を講じている。

第４図（イ）はメモリ（Ｄ＞１８のアドレスリターンマ
ークの書き込まれている位置を示した図で、（ロ）はマ
ルチプレクサ１９の接続図である。アドレスリターンマ
ークに用いるメモリ（Ｄ）１８はメモリ（Ｂ）１６．メ
モリ（Ｃ）１７と同じ８ビツトのものを用いる。メモリ
のデータの深さは８ビツトなので（イ）図に示すように
アドレスの下位の３ビツトをデータの深さの８ビツトの
各位置に割当て、残りの１５ビツトと併せてアドレスと
し、１５ビツトでデータの更新をする。即ちＯから７ま
で進んだとき１５ビツトの１が進み、（イ）図の横軸の
８つのデータは（ロ）図のマルチプレクサ１９のり。−
０８の８本のデータ線へ入力する。マルチプレクサ１９
はスイッチで８つのＤ　〜Ｄ８の入力端子と１つの出力
端子を有し、下位３ビツトの入力で逐次スイッチングし
て、入力端子にアドレスリターンマークが入力している
とき出力端子にアドレスリターンマークを出力する。

以上のように構成されたメモリ（Ｂ）１６．メモリ（Ｃ
）１７．メモリ（Ｄ）１８を有している本実施例の動作
を説明する。外部からの入力により周波数設定信号がレ
ジスタ（Ａ）１１に書き込まれる。同時にμＰＣ１２に
割込みが生じる。この割込みは既に書き込まれている周
波数設定信号と同一の設定信号に対しても生じ、発生す
る周波数信号の位相の初期化を行う。割込みを受けたμ
ＰＣ１２はその設定信号の周波数をメモリ（Ａ）１３の
プログラムテーブルを参照してその周波数に決められた
スタートアドレスをレジスタ（８）１４へ書き込む。同
時にアドレスコントローラ１５に割込みを発生する。

アドレスコントローラ１５はレジスタ（Ｂ）１４からの
スタートアドレスを読み取って内部カウンタに設定し、
メモリ（Ｂ）１６．メモリ＜Ｃ＞１７、メモリ（Ｄ）１
８にアドレスとして出力する。メモリ（Ｂ）１６には第
３図のｓｉｎデータが書き込まれ、メモリ（Ｃ）１７に
は第３図のＣＯＳデータが書き込まれている。アドレス
コントローラ１５の内部カウンタは一定周期（２，５μ
Ｓ）で更新し始め２．５μｓの周期の読み出しクロック
を出力する。メモリ（Ｂ）１６とメモリ（Ｃ）１７は前
記の読み出しクロックによって格納された波形データを
スタートアドレスの位置から読み出されて出力する。既
述のようにアドレスの下位３ビツトはメモリ（Ｄ）１８
の８ビツトデータラインにカウントされたアドレスを逐
次マルチプレクサ１９でスイッチングし、上位１５ビツ
トはメモリ（Ｄ）１８のアドレスとして両者相俟ってリ
ターンマークの検索を行う。リターンマークは波形デー
タの繰り返しが始まる１アドレス手前に設けてあり、こ
れを検出するとアドレスリタン指令信号としてアドレス
コントローラ１５に入り、アドレスコントローラ１５は
メモリ（Ｂ）１６．メモリ（Ｃ）１７．メモリ（Ｄ）１
８のアドレスをすべてスタートアドレスに戻す。これを
繰り返して同一メモリの同一波形を読み出すことにより
、連続した周波数波形を得る。

メモリ（Ｂ）１６．メモリ（Ｃ）１７にはアドレスの読
み出し周期で決まるサイクル数だけ周波数データを書き
込んでおく。この状態をアナログで表示すると第５図に
示す通りである。図においてアドレス０〜２０００が２
００Ｈｚの波形、アドレス２０００〜３０００が４００
Ｈｚの波形、３０００〜５０００が６００）−ＩＺの波
形である。

このようにして合成された波形はメモリ（Ｂ）１６から
ｓｉｎ　ｐｔ、メモリ（Ｃ）１７からｃｏｓ　ｐｔとし
てデータセレクタ２０．２１に入力する。データセレク
タ２０．２１は周波数設定信号に基づくμ　　ＰｔＪ１
２からの信号によってｓｉｎ　ｐｔとｃｏｓ　ｐｔの出
力側を決定し、その出力をＤＡ変換器５，６に入力する
。ＤＡ変換器５．６から加算器９に至る間の動作は第６
図と同じなので省略する。加算器９の出力のＳＳＢ信号
は乗算器２３において振幅変調信号源２２からの信号Ａ
（ｔ）よって振幅変調され、Ａ（ｔ）ｃｏｓ（ω（、−
ｐ）ｔ、又は、Ａ（ｔ　）　ｓｉｎ　　（ωｏ　＋ｌ）
　）　ｔとしてＭＲＩＢ置に出力する。

以上説明したようにリターンマークを採用してメモリに
書き込まれている波形データを繰り返し読み出す方式で
あるために次のような利点がある。

（１）連続して長時間同一周波数を発生することができ
て、送信時の１０倍程度の時間継続する必要のある受信
時にも使用でき、中心周波数を出力する高周波電源が１
台ですむ。

（２）従来波形メモリに振幅情報も書ぎ込んでいて、毎
スキャン異なる情報を必要とするため、スキャン前のセ
ットアツプに時間を要したが、本実施例では振幅をアナ
ログ信号で変調する方式のためシンセサイザとしてのセ
ットアツプは必要なくなる。

（３）同じ目的を達成するためにはメモリに書き込むデ
ータを低周波信号の１サイクルのみとし、読み出し周期
を可変にする方式、又はリターンマークを用いないで自
ら出力データを検索し、（例えば同じデータが続くよう
な状態を検出）繰り返し点を求めてアドレスを戻す方式
等が考えられるが、これらの方式に比べてハードウェア
の構成が比較的少ない示で実現できる。

尚、本発明は上記の実施例に限定されるものではない。

例えば、波形データを書き込んであるメモリは１ｇＡで
も差支えない。その場合、データセレクタ及び加算器、
９０°移相器は不要になり、ＯＡ変換器９乗算器が１個
でよくなるが、ＬＪＳＢと１８８を選別するフィルタが
必要になる。又、メモリ（Ｂ）１６．メモリ（Ｃ）１７
．メモリＣＤ）１８はいずれもＲＯＭ又はＲＡＭのいず
れを使用しても差支えない。

（発明の効果）以上詳細に説明したように本発明によれば、受信時にも
長時間の低周波信号を得ることができて、送、受信両用
に１台のシンセサイザ（固定周波数の高周波電源）を用
いるだけで良くなり、経済的な運用をすることができる
ようになって、実用上の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のｌＩ成アブロック図第２図
はメモリに書き込まれている低周波信号のアドレス長を
示す図、第３図はメモリ（Ｂ）１６゜メモリ（Ｃ）１７
に書き込まれているデータの図、第４図はリターンマー
クの説明図で、（イ）はメモリ（Ｄ）１８に書き込まれ
ているリターンマークの図、（ロ）はマルチプレクサの
動作説明図、第５図はメモリ＜８）１６に書き込まれて
いるｓｉｎ　ｐｔの波形データをアナログ表示した説明
図、第６図は従来の周波数シンセサイザの図である。１・・・高周波電源　　　　２・・・９０°移相器３・
・・波形メモリ〈Ａ）　４・・・波形メモリ（Ｂ）５．
６・・・ＯＡ変換器　　７，８．２３・・・乗算器９・
・・加算器　　　　　　１１・・・レジスタ（Ａ）１２
・・・μＰＵ１３・・・メモリ（Ａ）（プログラムテーブル）１４・
・・レジスタ（Ｂ）１５・・・アドレスコントローラ１６・・・メモリ（Ｂ）（波形データ）１７・・・メモ
リ（Ｃ）（波形データ）１８・・・メモリ（Ｄ）（アド
レスリターンマーク）１９・・・マルチプレクサ２０．２１・・・データセレクタ２２・・・振幅変調信号源特許出願人　横河メディカルシステム株式会社第２図第３図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

メモリに書き込まれた低周波信号により高周波信号を変
調して所望の側帯波による高周波信号を得る手段を有す
る周波数シンセサイザにおいて、予め必要な周波数の種
類の前記低周波信号の各周波数の最小限の量の波形デー
タを書き込んである少なくとも１個の記憶手段と、周波
数設定信号により読み出し信号を発生して前記記憶手段
から波形データを読み出す手段と、前記各周波数の波形
データのアドレスを計数して波形の終端においてアドレ
スリターンマークを発生する手段と、該アドレスリター
ンマークにより前記各周波数の波形データのスタートア
ドレスから読み出しを繰り返させる手段とを具備し、連
続波形の高周波信号を出力することを特徴とする周波数
シンセサイザ。