(57)【要約】  本発明の実施形態は、RF干渉を効果的に防止する無線周波数増幅器アセンブリを提供する。無線周波数増幅器は無線周波数増幅器アセンブリの封入内部を規定する導電性ハウジングと、前記導電性ハウジングの内側に配置され、第1の側面と対向する第2の側面とを有する導電性冷却板とを備え、導電性冷却板は封入内部を第1の封入領域と第2の封入領域とに分割するように構成され、無線周波数信号処理回路を装備する無線周波数信号処理回路基板であって、無線周波数信号処理回路基板は第1の封入領域内に配置され、導電性冷却板の第1の側面に配置される、無線周波数信号処理回路基板と、電源モジュールと、第2の封入領域内に配置され、導電性冷却板の対向する側に配置される、電源モジュールとを有する。
2021536340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線周波数増幅器アセンブリであって、 
前記無線周波数増幅器アセンブリの封入内部を規定する導電性ハウジングと、
前記導電性ハウジングの内側に配置され、第1の側面及び対向する第2の側面を有する導電性冷却板であって、前記導電性冷却板は、前記封入内部を第1の封入領域及び第2の封入領域に分割するように構成される、導電性冷却板と、 
無線周波数信号処理回路を備える無線周波数信号処理回路基板であって、前記無線周波数信号処理回路基板は、前記第1の封入領域内に配置され、前記導電性冷却板の前記第1の側面上に配置される、無線周波数信号処理回路基板と、
前記第2の封入領域内に配置され、前記導電性冷却板の前記対向する第2の側面上に配置される、電源モジュール及びコントローラモジュールと
を有する、無線周波数増幅器アセンブリ。
【請求項２】
短縮される接地接続を提供するために前記無線周波数信号処理回路基板と前記導電性ハウジングとの間に固定される接地経路をさらに有する、請求項1に記載の無線周波数増幅器アセンブリ。
【請求項３】
前記接地経路は、RF出力コネクタ及び前記無線周波数信号処理回路基板の出力ポートの近傍の接地領域に電気的に接続される金属板をさらに有し、前記RF出力コネクタは、前記金属板を通して挿入される導電性環状フランジと、前記導電性環状フランジから外側に延在し、前記導電性ハウジングに固定される固定部材とを有する、請求項2に記載の無線周波数増幅器アセンブリ。
【請求項４】
前記導電性冷却板上に配置され、前記無線周波数信号処理回路基板を封入する遮蔽封入体を更に有し、前記遮蔽封入体、前記導電性冷却板、及び前記無線周波数信号処理回路基板は、前記導電性ハウジングの内側に着脱可能に配置される無線周波遮蔽キャビネットとして一体的に形成される、請求項１乃至３の何れか一項に記載の無線周波数増幅器アセンブリ。
【請求項５】
前記無線周波数信号処理回路基板上に配置され、前記遮蔽キャビネットの内部を複数の遮蔽領域に分割するように構成される少なくとも一つの遮蔽バーをさらに有する、請求項4に記載の無線周波増幅器アセンブリ。
【請求項６】
前記遮蔽領域は、ケーブル及びコネクタを封入するための専用の第1の遮蔽領域を有する、請求項5に記載の無線周波数増幅器アセンブリ。
【請求項７】
前記遮蔽領域は、前記無線周波数信号処理回路のドライバを封入する第2の遮蔽領域と、前記無線周波数信号処理回路の方向性結合器及び最終段を封入する第3の遮蔽領域とを有する、請求項5に記載の無線周波数増幅器アセンブリ。
【請求項８】
前記導電性ハウジングは、接地されるように構成される、請求項１乃至７の何れか一項に記載の無線周波数増幅器アセンブリ。
【請求項９】
無線周波数増幅器を組み立てるための方法であって、
導電性ハウジングの内側に導電性冷却板を配置して、前記導電性ハウジングによって規定される封入内部を第1の封入領域及び第2の封入領域に分割するステップと、 
前記導電性冷却板の前記第1の側面及び前記第1の封入領域に無線周波数信号処理回路を備える前記無線周波数信号処理回路基板を配置するステップと、
電源モジュール及びコントローラモジュールを、前記導電性冷却板の前記対向する第2の側面及び前記第2の封入領域内に配置するステップと
を有する、方法。
【請求項１０】
遮蔽封入体を前記導電性冷却板上に配置して前記無線周波数信号処理回路基板を封入するステップであって、前記遮蔽封入体、前記導電性冷却板、及び前記無線周波数信号処理回路基板は、前記導電性ハウジングの内側に着脱可能に取り付けられる無線周波遮蔽キャビネットとして一体的に形成される、ステップ
をさらに有する、請求項9に記載の方法。
【請求項１１】
前記無線周波数信号処理回路基板上に複数の遮蔽バーを配置して、前記遮蔽キャビネットの内部を複数の遮蔽領域に分割するステップ
をさらに有する、請求項10に記載の方法。
【請求項１２】
前記複数の遮蔽領域は、ケーブル及びコネクタを封入するための専用の第1の遮蔽領域を有する、請求項11に記載の方法。
【請求項１３】
前記無線周波数増幅器に対する接地接続を短縮するように構成される接地経路を前記無線周波数信号処理回路と前記導電性ハウジングとの間に固定するステップをさらに有する、請求項10乃至11の何れか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記導電性ハウジングを接地するステップをさらに有する、請求項10乃至11の何れか一項に記載の方法。
【請求項１５】
請求項1乃至8の何れか一項に記載の無線周波数増幅器アセンブリを有する磁気共鳴撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線周波数電力増幅器の分野に関し、より詳細には、磁気共鳴撮像用のRF電力増幅器アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
RF電力増幅器は、通常、低電力RF信号をかなりの電力の大きな信号に変換するために使用される。磁気共鳴撮像(MRI)システムの文脈において、RF電力増幅器は、RFパルスを撮像されるべき身体領域に放射するRF送信コイルに接続される。
【０００３】
MRIシステムは患者の検査と治療にしばしば使用される。このようなシステムを使用することにより、検査されるべき身体組織の核スピンは、静的な主磁場B0によって整列され、無線周波数帯域で振動する横方向磁場B1によって励起される。B1場は、特殊化されるRF送信コイルを通して電流を駆動することによって生成される。ほとんど全ての臨床MR撮像用途において、B1磁場は、RFパルスと呼ばれる短い1乃至5msバーストで送信される。周波数シンセサイザ、パルス変調器、及びRF電力増幅器を有するRF送信チェーンは、B1場を生成するために必要な電流を生成する役割を果たす。RF電力増幅器は小さな入力RFパルスの電力レベルをミリワットの範囲から、RF送信コイルを駆動するのに十分なレベルまで上昇させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現在のMRIシステムにおけるRF電力増幅器は典型的には0．5KW乃至35KWの広いダイナミックレンジ、例えば0．5KW乃至2KW(脚部及び腕部)、4KW乃至8KW（頭部）、及び最大35KW（全身）においてピーク電力を生成し、これにより、電磁干渉適合性(EMC)性能の悪いRF電力増幅器がRF及びスプリアス放射の巨大な源となる。RF及び受信コイルなどのスプリアス放射の影響を受けやすい電子部品は、画質を劣化させる。さらに、RF及びスプリアス放射の影響を受ける通信ケーブル及びコネクタは、これらの電子部品間の通信の劣化をもたらす。RF電力増幅器の貧弱なEMC性能に関する最も厳しい問題は、人体に課せられる安全上のリスクである。
【０００５】
RF電力増幅器からのRF及びスプリアス放射に対処するために、US6473314B1は、RF電力増幅器内の絶縁されるPCボードを互いに接続するフィードに沿うRF伝播を防止するために、多層プリント回路ボードアセンブリを有する低コストRF干渉フィルターを開示する。US2014／0232469A1は、ヒートシンク内に配置されるいくつかの電子コンポーネント及びパワーレールを有するRF電力増幅器アセンブリを開示している。この構成では、ヒートシンクがRF電力増幅器のためのRF及びスプリアス放射のためのEMI遮蔽としても機能する。しかしながら、既存のRF電力増幅器のEMC性能は、MRIアプリケーションに対してはまだ満足できるものではない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記から、満足のいくEMC性能を提供するMRI用途におけるRF電力増幅器が必要とされることが容易に理解される。その結果、本発明の目的は無線周波数増幅器アセンブリ、無線周波数増幅器を組み立てる方法、及び、無線周波数増幅器アセンブリを有する磁気共鳴撮像システムを独立請求の範囲に提供することである。実施形態は従属請求項に記載される。
【０００７】
本発明の実施形態は、RF干渉を効果的に防止する無線周波数増幅器アセンブリを提供する。無線周波数増幅器は、無線周波数増幅器アセンブリの封入内部を規定する導電性ハウジングと、導電性ハウジングの内側に配置され、第1の側面及び対向する第2の側面を有する導電性冷却板であって、導電性冷却板は封入内部を第1の封入領域と第2の封入領域とに分割するように構成され、無線周波数信号処理回路を有する無線周波数信号処理回路基板であって、前記導電性冷却板は、前記封入内部を第1の封入領域及び第2の封入領域に分割するように構成される、導電性冷却板と、無線周波数信号処理回路を備える無線周波数信号処理回路基板であって、前記無線周波数信号処理回路基板は、前記第1の封入領域内に配置され、前記導電性冷却板の前記第1の側面上に配置される、無線周波数信号処理回路基板と、前記第2の封入領域内に配置され、前記導電性冷却板の前記対向する第2の側面上に配置される、電源モジュール及びコントローラモジュールとを有する。
【０００８】
高周波電力増幅器によって発生した熱を消散させることに加えて、導電性冷却板は、無線周波数電力増幅器の内部を互いに絶縁される複数の遮蔽領域に分割するための遮蔽バリアとしてさらに機能する。更に、一実施形態では、導電性冷却板が接地されるように構成される導電性ハウジングと物理的に及び／又は電気的に接触することができ、これにより、接地板として更に機能する。第1の封入領域は無線周波数信号処理回路基板専用であり、第2の封入領域は、電源モジュール及びコントローラモジュール専用である。このような構成では異なるモジュール間の絶縁されるレイアウト及び接地、ならびにこのような構成の短縮されるケーブルルーティングはいかなる新しい構成要素又はコストも実質的に導入することなく、RF電力増幅器アセンブリの満足のいくEMC性能を伴う。
【０００９】
本発明の一実施形態によれば、無線周波数信号増幅器アセンブリは、無線周波数信号信号処理回路基板と導電性ハウジングとの間に固定される接地経路をさらに有する。有利には、接地経路がコモンモード電流を大幅に排除し、RF電力増幅器アセンブリ300全体の周囲を流れる代わりに、コモンモード電流を直接近傍の接地に流すことを可能にする、短縮される接地接続を提供する。
【００１０】
本発明の別の実施形態によれば、接地経路は、無線周波数信号処理回路基板の出力ポート及びRF出力コネクタの近傍の接地領域に電気的に接続される金属板を更に有する。RF出力コネクタは金属プレートを通して挿入される導電性環状フランジと、導電性環状フランジから外に延び、導電性ハウジングに固定される固定部材とを有する。有利には接地経路が接地接続を提供し、接地接続はできるだけ短いRF出力となるスルーホール導電性環状フランジで構成されるコネクタは、接地経路の有効な嵌合を保証する。
【００１１】
本発明のさらに別の実施形態によれば、無線周波数信号増幅器アセンブリは、導電性冷却板上に配置され、無線周波数信号信号処理回路基板を囲む遮蔽封入体をさらに有する。遮蔽封入体、導電性冷却板及び無線周波数信号処理回路基板は、導電性ハウジングの内側に着脱可能に配置される無線周波数遮蔽キャビネットとして一体的に形成される。有利には遮蔽封入体及び導電性ハウジングが無線周波数信号処理ボードのための2層遮蔽を提供し、無線周波数増幅器アセンブリのEMC性能をさらに強化することができる。
【００１２】
本発明のさらに別の実施形態によれば、無線周波数信号増幅器アセンブリは、無線周波数信号信号処理回路基板上に配置され、遮蔽キャビネットの内部を複数の遮蔽領域に分割するように構成される少なくとも遮蔽バーをさらに有する。有利には、電磁放射がこれらの遮蔽領域間で伝送されるのをさらに遮蔽し、EMC性能がさらに強化される。
【００１３】
本発明のさらに別の実施形態によれば、遮蔽領域は、ケーブル及びコネクタを封入するための専用の第1の遮蔽領域を有する。
【００１４】
その結果、EMC問題の重大な原因となるケーブルとコネクタには、専用の遮蔽領域を設けることによって注意が払われる。
【００１５】
本発明のさらに別の実施形態によれば、遮蔽領域は、無線周波数信号処理回路のドライバを封入する第2の遮蔽領域と、無線周波数信号処理回路の最終段と方向性結合器を封入する第3の遮蔽領域とを有する。本発明のさらに別の実施形態によれば、導電性ハウジングは接地されるように構成される。その結果、接地される導電性ハウジングは、無線周波数増幅器アセンブリのシャーシ接地として機能する。
【００１６】
本発明の実施形態は、無線周波数増幅器を組み立てるための方法をさらに提供する。この方法は、導電性ハウジングの内側に導電性冷却板を配置して、前記導電性ハウジングによって規定される封入内部を第1の封入領域及び第2の封入領域に分割するステップと、 前記導電性冷却板の前記第1の側面及び前記第1の封入領域に無線周波数信号処理回路を備える前記無線周波数信号処理回路基板を配置するステップと、電源モジュール及びコントローラモジュールを、前記導電性冷却板の前記対向する第2の側面及び前記第2の封入領域内に配置するステップとを有する。
【００１７】
本発明の一実施形態によれば、本方法は、導電性冷却板上に遮蔽封入体を配置して、無線周波数信号処理回路基板を封入するステップをさらに有する。遮蔽封入体、導電性冷却板及び無線周波数信号処理回路基板は、導電性ハウジングの内側に着脱可能に取り付けられる無線周波数遮蔽キャビネットとして一体的に形成される。
【００１８】
本発明の別の実施形態によれば、本方法は、無線周波数信号処理回路基板上に複数の遮蔽バーを配置して、遮蔽キャビネットの内部を複数の遮蔽領域に分割するステップをさらに有する。
【００１９】
本発明のさらに別の実施形態によれば、複数の遮蔽領域は、ケーブル及びコネクタを封入するために専用の第1の遮蔽領域を有する。
【００２０】
本発明のさらに別の実施形態によれば、本方法は、前記無線周波数増幅器のための接地接続を短くするように構成される前記導電性ハウジングと無線周波数信号処理回路との間に接地経路を固定するステップをさらに有する。
【００２１】
本発明のさらに別の実施形態によれば、本方法は、導電性ハウジングを接地するステップをさらに有する。
【００２２】
本発明の実施形態は、無線周波数増幅器アセンブリを有する磁気共鳴撮像システムをさらに提供する。
【００２３】
本発明は、以下、実施形態と組み合わせて、図面を参照して、より詳細に説明される。 
【００２４】
本発明は特定の実施形態に関して、及び特定の図面を参照して説明されるが、本発明はそれに限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。記載される図面は、概略的なものにすぎず、非限定的なものである。図面において、いくつかの素子のサイズは、例示の目的のために誇張され、縮尺通りに描かれていないことがある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態によるRF電力増幅器を使用する磁気共鳴撮像(MRI)システムを示す。
【図２】本発明の一実施形態によるRF電力増幅器の概略図である。
【図３】本発明の一実施形態によるRF電力増幅器の斜視図を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態によるRF電力増幅器アセンブリの分解斜視図を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態による、封入内部の可視性のために表面壁が除去されるRF電力増幅器アセンブリの斜視図を示す。
【図６】本発明の一実施形態による無線周波数遮蔽キャビネットの分解斜視図を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態によるRF出力コネクタの斜視図を示す。
【図８】本発明の一実施形態によるRF信号処理回路基板に接続する接地経路の一部を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態によるRF電力増幅器を組み立てる方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
これらの図における同様の番号が付される要素は、同等の要素であるか、又はそれらが同じ機能を実行するかのいずれかである。前述した要素は、機能が同等である場合には必ずしも後の図で説明されない。
【００２７】
図1はRF電力増幅器を使用して、被験者内の核(例えば、IH、19F、l3C、31pなどの同位体に関連する)を励起する磁気共鳴撮像(MRI)システム100を示す。システム100はハウジング4を有する。被検体6(例えば、人間、物体等)は1つ以上のMRI処置(例えば、スピンエコー、傾斜エコー、刺激エコー等)のために、ハウジング4のボア8内に少なくとも部分的に配置される。磁石10がハウジング4内に存在する。磁石10は、典型的にはクライオシュラウディング12に囲まれた永続的な超伝導磁石である。しかしながら、他の公知の磁石(例えば、抵抗磁石、永久磁石など)を使用することができる。磁石10は対象物6内に静止し、ほぼ均質な主磁場B0を生成する。その結果、被検体6内の核は、磁場B0の磁束線に対して並列及び／又は反並列方向に優先的に整列する。典型的な磁場強度は約0．5テスラ(0．5T)、1．0T、1．5T、3T以上(例えば、約7T)である。
【００２８】
磁場傾斜コイル14は、ハウジング4内及び／又は上に配置される。コイル14は、画像スライス又はボリュームを規定し、さもなければ励起される核を空間的にエンコードするために、磁場B0上に様々な磁場傾斜Gを重ね合わせる。画像データ信号は、傾斜コントローラ16によって制御されるシーケンス内で傾斜フィールドを切り替えることによって生成される。1つ又は複数の無線周波数（RF）コイル又は共振器が、撮像領域内の単一及び/又は多核励起パルスに使用される。適切なＲＦコイルは、システム２のボア８に配置された全身コイル１８、局所コイル（例えば、対象６の頭部を取り囲む頭部コイル２０）、及び/又は１つ又は複数の表面コイルを含む。
【００２９】
励起源22は単一及び／又は多核励起パルスを生成し、これらのパルスをRF電力モジュール24及びスイッチ26を介してRFコイル18及び／又は20に供給する。励起源22は、少なくとも1つの送信器(TX)28を有する。
【００３０】
スキャナコントローラ30は、オペレータの指示に基づいて励起源22を制御する。例えば、オペレータがプロトンスペクトルの取得のためのプロトコルを選択した場合、スキャナコントローラ30は、それに応じて励起源22に、対応する周波数で励起パルスを発生させるよう指示し、送信器28はパルスをRF電力増幅器24を介してRFコイル18又は20に発生させて送信する。単一又は多核励起パルスは、RF電力増幅器24に供給される。従来のMRIシステムは、典型的には2つ以上の励起スペクトルが使用される場合、複数の増幅器を利用する。
【００３１】
単一又は多核励起パルスは、RF電力増幅器24からスイッチ26を介してコイル18又は20に送られる。また、スキャナコントローラ30は、スイッチ２６を制御する。励起フェーズの間、スキャナコントローラ30はスイッチ26を制御し、単一又は多核励起パルスがスイッチ26を通過してRFコイル18又は20に到達することを可能にするが、受信システム32に到達することを可能にしない。単一又は多核励起パルスを受け取ると、RFコイル18又は20は共鳴し、パルスを撮像領域に印加する。傾斜コントローラ16は、得られたMR信号を空間的にエンコードするために傾斜コイル14を適切に動作させる。
【００３２】
読出しフェーズの間、スイッチ26は、受信システム32を1つ又は複数の受信コイルに接続して、空間的にエンコードされるMR信号を取得する。受信システム32は、受信コイル構成に応じて、1つ又は複数の受信器34を有する。取得されるMR信号は、データパイプライン36を介して(直列及び／又は並列に)搬送され、処理コンポーネント38によって処理されて、1つ又は複数の画像が生成される。
【００３３】
再構成される画像は、記憶コンポーネント40に記憶され、及び／又はインターフェース42、他の表示装置に表示され、印刷され、ネットワーク(例えば、インターネット、ローカルエリアネットワーク(LAN)...)を介して通信され、記憶媒体内に記憶される、及び／又は他の方法で使用される。インターフェース42は、オペレータが、スキャナコントローラ30に命令を伝達することによって、磁気共鳴撮像スキャナ2を制御することを可能にする。
【００３４】
図2は、本発明の一実施形態によるRF電力増幅器200の概略図を示す。RF電力増幅器200は、電力供給ユニット201と、コントローラ203と、ドライバ及び最終段205と、方向性結合器207とを有する。 PSU 201は、ケーブル209からAC電力供給を受け取り、AC電力をDC電力に変換して、RF電力増幅器200の様々な電子部品に電力を供給する。コントローラ203は、ケーブル211、215及び217を介して、それぞれ、PSU 201、ドライバ及び最終段205、ならびに方向性結合器207に接続される。PSU 201からの低いDC電圧によって電力が供給されると、コントローラ203は、各RF段のステータスを読み取り、監視し、制御し、RF電力増幅器の様々な構成要素への電力の分布を有する全体的なシステム動作に責任を負う。例えば、コントローラ203によって制御されると、PSU 201は、ケーブル219を介してドライバ及び最終段205に高いDC電圧を提供する。ドライバ及び最終段205は、コントローラ203から受け取ったRF入力パルスの電力を増幅して、所望の電力レベルをRF出力221で出力する。方向性結合器207はさらに、RF出力221に接続され、コントローラ203の内部及び／又は外部電源監視及び故障検出のために、順方向及び反射信号電力の正確な比例サンプリングを分離する。
【００３５】
RF電力増幅器200の回路及び配線は種々の電気構成要素の動作に影響を及ぼすEMIを生成することができるので、許容可能なEMC性能を達成するように、回路及び配線の遮蔽及びレイアウトを十分に設計する必要がある。EMCの問題に加えて、RF電力アンプから発生する熱を放散させるために冷却機構を設ける必要がある。したがって、本発明の実施形態は、これらの問題に対処するRF電力増幅器アセンブリを提供する。図2の実施形態では、ドライバと最終段205及び方向性結合器207を有するRF信号処理回路を装備するRF信号処理ボード223が形成される。RF信号処理回路の電気部品は、ソケット形式でRF信号処理ボード223上に直接ハンダ付け及び／又は実装することによってRF信号処理ボード223に埋め込むことができる。。
【００３６】
代わりに、RF信号処理回路の電気部品は、異なるプリント回路基板上に配置される。例えば、ドライバは第1のPCB上に配置され、一方、最終段と方向性結合器は第2のPCB上に配置される。1つ又は複数のプリント回路基板上の構成要素の他の配置は、本開示によって企図され、本開示の範囲内に含まれる。RF信号処理回路の電気部品が電磁干渉に対してより敏感であることを考慮すると、RF信号処理回路の電気部品はRF電力増幅器アセンブリ内の第1の封入領域内にさらに配置され、PSU 201及びコントローラ203はRF電力アセンブリ内の第2の封入領域内に配置される。第1の封入領域は第2の封入領域から分離されており、これについては、図3及び図4を参照してより詳細に説明する。このような配置では、異なる電気モジュールの接地経路は良好に絶縁分離され、異なる電気モジュール間の断面障害は低減される。
【００３７】
次に、図3及び図4を参照すると、本発明の一実施形態によるRF電力増幅器アセンブリ300の斜視図及び分解斜視図が開示される。簡潔さと読みやすさのために、周知の関数又は構成の説明は省略する。RF電力増幅器アセンブリ300は、RF電力増幅器アセンブリ300の封入内部を定義する導電性ハウジング301を有する。図3及び図4の実施形態では、導電性ハウジング301が限定ではなく例示の目的で、実質的に直方体の内部を規定し、当業者は封入内部が形成される限り、任意の他の形状が企図され得ることを認識する。図4の実施形態に移ると、導電性ハウジング301は、取り付けフレーム401、上部403及び下壁405、左壁407及び右壁409、ならびに前壁411及び後壁413を含み、これらはすべて導電性材料、例えば金属からなる。壁403乃至413は、取り付けフレーム401に装着され、一緒に組み立てられて、RF電力増幅器アセンブリ300の封入内部を規定する導電性ハウジング301の表面壁を形成する。導電性ハウジング301の表面壁は必ずしも個々の壁403乃至413を一緒に組み立てることによって形成されるとは限らず、封入内部が形成される限り、任意の形状の箱型構成として一体的に形成することができることが認められるべきである。図示を目的として、外部コンポーネント及びデバイスと相互作用するための導電性ハウジング301の表面壁の部分は、前壁411と呼ばれる。前壁の対向する側の部分は後壁と呼ばれる。前壁と後壁は、対向する上壁と下壁、及び対向する左壁と右壁によって離間している。
【００３８】
前壁411には、RF出力コネクタ303、冷却ホース305、AC電源ボックス307及び接地スタッド309が取り付けられている。AC電源ボックス307は、外部AC電源(図示せず)からAC電源を受け取る。接地スタッド309は導電性ハウジング301を接地するために、AC電源のアース接地に接続されるように構成される。RF出力コネクタ303は、前壁411のスルーホール311内に配置され、出力負荷、例えばMRアプリケーションのRF送信コイルに接続されるように構成される。冷却ホース305は、導電性ハウジング301の内側に配置される導電性冷却板415に接続され、RF電力増幅器アセンブリ300を冷却するための冷却剤を提供する。図4を参照すると、導電性冷却板415は、冷却ホース305への入口及び出口接続のための開口部を有する前壁411に取り付けられることが示される。上壁403と底壁405との間に間隔を置いて、左右の壁407及び409に向かって左右方向に、かつ前後の壁411及び413に向かって前後方向に延在され、導電性冷却板415は導電性ハウジング301の封入内部を、その対向する側に横たわる第1の封入領域501及び第2の封入領域503に分割し、図5に示されるように、2つの封入領域501及び503の間に電磁放射が透過されるのを遮蔽する。図5はRF電力増幅器アセンブリ300の斜視図を示しており、封入内部の可視性のために表面壁403乃至413が除去される。RF信号処理回路基板223は、導電性冷却板415の第1の側面417上に配置され、第1の封入領域501内に配置される。PSU 201及びコントローラ203は、導電性冷却板415の第2の側面419上に配置され、第2の封入領域503内に配置される。導電性冷却板415は、コーナーに1つ以上の没入部421を有する長方形形状である。導電性ハウジング301に取り付けられると、導電性冷却板415の側面は、1つ以上の没入部415に形成される1つ以上の開口部を除いて、左右及び前後方向に表面壁と物理的かつ電気的に接触する。PSU 201及びコントローラ203からのケーブルは、1つ又は複数の開口部を介してRF信号処理回路基板223に接続され、その結果、ケーブル経路が短縮される。
【００３９】
このような構成ではヒートシンクとして機能することに加えて、接地される導電性ハウジング301と物理的及び電気的に接触する導電性冷却板415は第1の封入領域501を第2の封入領域503から実質的に絶縁する接地プレートとしてさらに機能する。異なるモジュール間の分離されるレイアウト及び接地ならびにそのような配置の短縮されるケーブル配線は、RF電力増幅器アセンブリ300の満足なEMC性能を必要とする。更に、このような配置は、ケーブルの保守及び管理を容易にすることができる単純化されるケーブルルートも提供する。導電性冷却板315は導電性ハウジング301の内側に配置され、互いに実質的に絶縁される2つの封入領域501及び503が形成される限り、第1の壁と、対向する側の第2の壁との間、又は第1の壁と、第1の壁と交差する第2の壁との間などに間隔を置いて配置され得ることが、当業者によって企図されるべきである。
【００４０】
RF電力増幅器アセンブリ300の実施形態では、遮蔽封入体423が導電性冷却板415上にさらに配置されて、RF信号処理回路基板223を囲む。このような構成では、導電性ハウジング301及び遮蔽封入体423によって提供される2層遮蔽がEMC性能をさらに向上させるために使用される。RF電力増幅器アセンブリ、遮蔽封入体423、導電性冷却板415、及び無線周波数の組み立てを単純化するために、信号処理回路基板223は図6に示すように、無線周波数遮蔽キャビネット600として一体的に形成される。
【００４１】
図6は、無線周波数遮蔽キャビネット600の分解斜視図を示す。図6に示されるように、遮蔽封入体423は、導電性トッププレート601、導電性左側プレート603、導電性右側プレート605、導電性後側プレート607、及び導電性前側プレート609を有する。導電性冷却板415はさらに、無線周波数遮蔽キャビネット600の導電性ボトムプレートとして機能し、導電性左右プレート603及び607を対向させ、導電性前後プレート609及び605を対向させることによって、導電性上プレート601から離間される。従って、無線周波数遮蔽キャビネット600の閉じ込められた内部は、導電性冷却板415上に配置される無線周波数信号処理回路基板223を封入するように規定される。図6の実施形態では、導電性トッププレート601が導電性冷却板415の形状と実質的に同一の形状、すなわち、長方形の角に1つ又は複数の没入部611を有する長方形の形状を有する。導電性左側プレート603、導電性右側プレート605、導電性後側プレート607、及び導電性前側プレート609は、エッジに沿って導電性冷却板415上に取り付けられる。導電性冷却板415の左右のエッジは、導電性の左側プレート603及び右側プレート605をそれぞれ越えて延在して、延在端部613を形成している。延在端部613は図4の取り付け溝425と嵌合し、無線周波数遮蔽キャビネット600を取り付けフレーム401に取り付け、取り外すことを可能にする。RF電力増幅器の遮蔽されるRFモジュールをフレーミングすることによって、無線周波数遮蔽キャビネット600を形成することにより、遮蔽されるRFモジュールを、その全体でRF電力増幅器アセンブリに直接取り付けたり取り外したりすることができ、その結果、組み立て工程が簡素化され、組み立て時間が短縮され、保守が容易になる。
【００４２】
図6に示すように、無線周波数遮蔽キャビネット600の閉じ込められた内部は、分離される複数の遮蔽領域617、619、621及び623にさらに分割される 遮蔽バー625、627、629によって互いに離れている。より具体的には、遮蔽バー625が遮蔽領域619を遮蔽領域617から隔離する。ドライバの電気部品は遮蔽領域619内で遮蔽することができ、最終段及び方向性結合器の電気部品は、遮蔽領域617内で遮蔽することができる。同様に、遮蔽バー627及び629は、RF信号処理回路からのケーブル及びコネクタを遮蔽するために専用の遮蔽領域621及び623を形成するように構成される。複数の遮蔽領域617、619、621及び623のために、電磁放射は、これらの遮蔽領域間で伝送されることからさらに遮蔽され、EMC性能がさらに強化される。
【００４３】
RF出力221に隣接する領域がより電磁干渉を受けやすいので、一実施形態では、RF出力221の近傍に特有の接地経路700がさらに導入され、RF信号処理回路基板223上の接地面と導電性ハウジング301との間の接地接続が短くなる。短縮される接地経路700はコモンモード電流を大幅に排除することができ、RF電力増幅器アセンブリ300全体の周囲を流れる代わりに、コモンモード電流を、直接、近くの接地に流入させることができる。コモンモード電流は放射干渉源でもあるため、短縮される接地経路から生じる大幅に減少したコモンモード電流は、RF電力増幅器アセンブリ300のセクション間のRF干渉の伝導及び放射を効果的に防止することができる。
【００４４】
図6の実施形態では、短縮される接地経路700の一部が金属プレート635とRF出力コネクタ303とを有する。金属プレート635は、RF出力コネクタ303と嵌合する嵌合穴641を有する。任意に、接地接続のための有効な嵌合を確実にするために、ガスケット637及び金属シート639が、金属プレート635の嵌合面とRF出力コネクタ303との間の空間を埋めるメカニカルシールとして働く。長方形形状の導電性フランジを有する一般的に使用されるRF出力コネクタとは異なり、RF出力コネクタ303は図7に示すように、内部導体703を囲む導電性環状フランジ701を有する。固定部材705は、導電性環状フランジ701の外面から半径方向に外に延在する。複数の固定孔707は、固定部材705を軸方向に貫通して延在する。RF出力コネクタ303の導電性環状フランジ701の外面は、金属プレート635内の嵌合穴641の表面と嵌合する。ガスケット637は有効な嵌合を保証するために、任意で、嵌合面の間に配置される。金属プレート635及びRF出力コネクタ303は、導電性前側プレート609に固定され、対向する側に配置される。導電性環状フランジ701はスルーホール構造を提供し、導電性前面プレート609内の嵌合孔643及び金属プレート635内の嵌合孔641を通して挿入される。金属シート639は接地接続部の有効な嵌合を確実にするために、金属プレート635と導電性前面プレート609との間に任意に配置される。固定部材705の円形形状は作製が容易であり、より多くのドリル加工される固定穴を設けることができ、この固定穴を通して、ネジ又は他の固定具が挿入されて、RF出力コネクタ303を導電性前面プレート609に固定する。固定部材の円形外面は、図3の前壁411のスルーホール311の表面と嵌合する。このようにして、金属板635、ガスケット637、金属シート639及びRF出力コネクタ303からなる接地経路700の部分は、導電性ハウジング301に電気的に接続される。図6のこの構成では、RF出力コネクタ303が導電性フロントプレート609に固定され、無線周波数遮蔽キャビネット600の構成要素として機能し、RF電力増幅器アセンブリ300の組立工程の簡素化及び組立時間の短縮をもたらす。代わりに、RF出力コネクタ303が固定部材705を前壁411に固定し、導電性環状フランジ701をスルーホール311を通して挿入することによって、前壁411に固定することができる。この配置では、導電性環状フランジ701の外面がスルーホール311の表面と嵌合する。このような構成は、満足なEMC性能が2層遮蔽方式を必要としない場合に使用できる。つまり、遮蔽筐体421が無くても、RF出力コネクタ303は前壁411に直接設置されることができる。図8は、RF信号処理回路基板223に接続する短縮接地経路700の別の部分を示す。図8の実施形態では、金属板635がその間にねじ込まれたL字型の金属片803を介して、RF信号処理回路基板223上の接地面の接地領域801に電気的に接続される。プリント回路基板上の接地面は回路の接地点に接続される銅箔の広い面積又は層であり、通常は電源の1つの端末であり、回路トレースによって占有されていないプリント回路基板の面積の大部分を覆う。これは、多くの異なる構成要素からの電流の戻り経路として働く。接地経路700が出力ポート221の近傍でできるだけ短くなるように、接地面の接地領域801は、無線周波数信号処理回路の出力ポート221の近傍に配置される。接地領域801と金属プレート635との間の電気的接続を確立するために、ねじ止めされるL字型の金属片803を使用する代わりに、このような電気的接続を確立するために多くの代替解決策が存在することが、当業者によって考えられる。
【００４５】
図9は、本発明の一実施形態によるRF電力増幅器を組み立てる方法を示す図である。ステップ901では、導電性冷却板が導電性ハウジングの内側に配置され、導電性ハウジングの上部と下側との間に間隔を置いて配置され、導電性ハウジングによって規定される封入内部を、第1の封入領域と第2の封入領域とに分割する。図3、図4及び図5に戻って参照すると、導電性冷却板315は、導電性ハウジング301の内側に配置されて、封入内部を第1の包囲領域501及び第2の包囲領域503に分割する。ステップ903では、無線周波数信号処理回路が埋め込まれた無線周波数信号処理回路基板が導電性冷却板の第1の側面上及び第1の封入領域内に配置される。図5に示されるように、無線周波数信号処理回路基板223は、導電性冷却板315の第1の側面417上及び第1の封入領域501内に配置される。ステップ905では、電源モジュール及びコントローラモジュールは、導電性冷却板の対向する第2の側面に配置され、第2の封入領域503に配置される。図5に示すように、電源モジュール203及びコントローラモジュール201は、導電性冷却板315の対向する第2の側面419上及び第2の封入領域503内に配置される。
【００４６】
上述の実施形態は例示的な例であり、本発明がこれらの特定の実施形態に限定されると解釈されるべきではない。したがって、添付の特許請求の範囲に定義される本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、当業者は様々な変更及び修正を行うことができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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