(57)【要約】  本発明は、一般的には、ＭＲＩ配電システムの安定化に関する。一態様において、ＭＲＩ配電システムと電気的に連通する安定化モジュールを提供する。この安定化モジュールは、閉ループ制御システムを含む。この閉ループ制御システムは、入力信号の少なくとも１つの特性を修正するために用いられる。修正された入力信号は、ＭＲＩ配電システムに供給される。一実施形態では、安定化モジュールは開ループ制御システムおよび閉ループ制御システムの双方を含む。【選択図】      図１
2010532136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＲＩ配電システムの安定化方法であって、
（ａ）前記ＭＲＩ配電システムの少なくとも１つのフィードバック信号を分析する閉ループ制御ルーチンを備えている安定化モジュールを設けるステップと、
（ｂ）入力信号の少なくとも１つの特性を、前記閉ループ制御ルーチンによって修正するステップと、
（ｃ）前記修正した入力信号を前記ＭＲＩ配電システムに供給するステップと、
を備えている、方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記ＭＲＩ配電システムは、少なくとも、増幅器と、ある長さのＲＦケーブルと、送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチと、監視用カプラと、ＭＲＩシステム磁石開口とを含む、方法。
【請求項３】
請求項２記載の方法において、前記ＭＲＩシステム磁石開口は、少なくとも１つのＲＦコイルを含む、方法。
【請求項４】
請求項２記載の方法において、前記増幅器は、パルス型無線周波数増幅器を備えている、方法。
【請求項５】
請求項２記載の方法であって、更に、前記制御ループ・ルーチンを用いる判断基準を修正するステップを備えている、方法。
【請求項６】
請求項５記載の方法において、前記ＭＲＩシステム磁石開口に供給される修正信号に少なくとも部分的に基づいて、前記判断基準を修正する、方法。
【請求項７】
請求項１記載の方法において、前記閉ループ制御ルーチンの一部をソフトウェアによって実現する、方法。
【請求項８】
請求項１記載の方法において、前記閉ループ制御ルーチンは２つのフィードバック信号を含む、方法。
【請求項９】
請求項８記載の方法において、１つのフィードバック信号は前記増幅器において発生し、１つのフィードバック信号は前記ＭＲＩシステム磁石開口において発生する、方法。
【請求項１０】
請求項１記載の方法において、前記特性は、温度、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）、患者の大きさ、機械的移動、および電気的非線形性によって少なくとも生ずる誤差を含む、方法。
【請求項１１】
ＭＲＩ配電システムを安定化する安定化モジュールであって、
前記ＭＲＩ配電システムの少なくとも１つのフィードバック信号を分析する閉ループ制御ルーチンを備えている安定化モジュールを備えており、
前記安定化モジュールは、入力信号の少なくとも１つの特性を、前記閉ループ制御ルーチンによって修正し、当該修正した入力信号を前記ＭＲＩ配電システムに供給する、安定化モジュール。
【請求項１２】
請求項１１記載のシステムにおいて、前記ＭＲＩ配電システムは、少なくとも、増幅器と、ある長さのＲＦケーブルと、送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチと、監視用カプラと、ＭＲＩシステム磁石開口とを含む、システム。
【請求項１３】
請求項１２記載のシステムにおいて、前記ＭＲＩシステム磁石開口は、少なくとも１つのＲＦコイルを含む、システム。
【請求項１４】
請求項１２記載のシステムにおいて、前記増幅器は、パルス型無線周波数増幅器を備えている、システム。
【請求項１５】
請求項１２記載のシステムであって、更に、前記制御ループ・ルーチンを用いる判断基準を修正するステップを備えている、システム。
【請求項１６】
請求項１５記載のシステムにおいて、前記ＭＲＩシステム磁石開口に供給される修正信号に少なくとも部分的に基づいて、前記判断基準を修正する、システム。
【請求項１７】
請求項１１記載のシステムにおいて、前記閉ループ制御ルーチンの一部をソフトウェアによって実現する、システム。
【請求項１８】
請求項１１記載のシステムにおいて、前記閉ループ制御ルーチンは２つのフィードバック信号を含む、システム。
【請求項１９】
請求項１８記載のシステムにおいて、１つのフィードバック信号は前記増幅器において発生し、１つのフィードバック信号は前記ＭＲＩシステム磁石開口において発生する、システム。
【請求項２０】
請求項１１記載のシステムにおいて、前記特性は、温度、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）、患者の大きさ、機械的移動、および電気的非線形性によって少なくとも生ずる誤差を含む、システム。
【請求項２１】
情報担体上に有体的に具体化したコンピュータ・プログラム生産物であって、データ処理システムに、
少なくとも１つのフィードバック信号を分析する閉ループ制御ルーチンを備えている安定化モジュールによって、入力信号を受け取らせ、
前記入力信号の特性を修正するために、前記閉ループ制御ルーチンを使用させ、
前記修正した入力信号をＭＲＩ配電システムに供給させる、
ように動作可能な命令を含む、コンピュータ・プログラム生産物。
【請求項２２】
ＭＲＩデバイス用配電システムであって、
ＭＲＩ配電システムと、
前記ＭＲＩ配電システムの少なくとも１つのフィードバック信号を分析する閉ループ制御ルーチンを備えている安定化モジュールを備えており、
前記安定化モジュールは、入力信号の少なくとも１つの特性を、前記閉ループ制御ルーチンによって修正し、当該修正した入力信号を前記ＭＲＩ配電システムに供給する、安定化モジュールと、
を備えている、ＭＲＩデバイス用配電システム。
【請求項２３】
請求項２２記載のシステムにおいて、前記ＭＲＩ配電システムは、少なくとも、増幅器と、ある長さのＲＦケーブルと、送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチと、監視用カプラと、ＭＲＩシステム磁石開口とを含む、システム。
【請求項２４】
請求項２２記載のシステムにおいて、前記安定化モジュールは、少なくとも１つのプロセッサと、カプラと、少なくとも１つの誤差増幅器と、複数のコントローラと、複数のＡ／Ｄ変換器と、複数のＤ／Ａ変換器と、レベル設定器(level set)と、位相設定器(phase set)と、ＲＦ混成結合器とを含む、システム。
【請求項２５】
請求項２４記載のシステムにおいて、前記ＲＦ結合器は、前記磁石開口内における電磁場強度を、ピックアップ・コイルまたはアンテナを通じて検知する、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、増幅器安定化方法およびシステムに関する。更に特定すれば、本発明は、増幅器を安定化するために開ループ・システムおよび閉ループ・システムの組み合わせを用いる方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
通例、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システムは、無線周波数（ＲＦ）増幅器を用いて、ＭＲＩシステムの主磁石構造内部に配置されているＲＦコイルを駆動する。ＲＦ増幅器は、入力として、外部ＲＦ源によって発生された一連のパルスを受け取り、出力として、電力を増大した一連のパルスを発生する。ＲＦ増幅器の出力は、ＲＦコイルを駆動するために用いられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
画像品質の向上が求められるにつれて、一層テスラ値が大きい磁石が要求されるため、ＲＦ増幅器の出力電力を増大する必要がある。しかしながら、供給する出力電力を増大すると、ＲＦ増幅器の利得非線形性や位相非線形性がシステムに混入する可能性があり、その結果、ＭＲＩ画像に歪みが生ずる可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、増幅器安定化方法およびシステムを提供する。通例、本方法およびシステムは、ＭＲＩシステムにおいて用いられているパルス型ＲＦ増幅器を安定化する。しかしながら、本発明の方法およびシステムは、他のシステムに用いられている増幅器を安定化するためにも用いることができる。例えば、これらは、パルス型ＲＦレーダ増幅器を安定化するためにも用いることができる。
【０００５】
本発明の一実施形態では、本発明の安定化モジュールは、増幅器を安定化するためにハードウェアおよびソフトウェアを組み合わせる。この安定化モジュールは、開ループ制御システムおよび閉ループ制御システムを含む。
【０００６】
パルスの開始時に閉ループ制御システムを用いると、不安定に陥りがちとなる（例えば、閉ループ制御システムの利得および位相パラメータは、その最大値または最小値まで駆動されがちとなる）。このため、本発明の実施形態では、パルスの開始時に開ループ制御システムを用いて、増幅器を安定化する。開ループ制御システムは、例えば、安定化モジュールが受け取る入力信号の入力電力を用いることによって、増幅器を安定化する。一旦増幅器が静定したなら、閉ループ制御システムを用いて、増幅器を更に安定化する。
【０００７】
実施形態の中には、本発明のシステムおよび方法が、開ループ制御システムの性能を向上させるために較正ルーチンを用いる場合がある。この較正ルーチンは、実施形態によっては、閉ループ制御システムが以前に発生した出力に基づいて、開ループ制御システムが用いるための出力を発生する。これによって、較正ルーチンは、開ループ制御システムが閉ループ制御システムから学習することを可能にする。その結果、開ループ制御システムの性能がときと共に向上する。
【０００８】
一態様では、本発明は、一般的に、増幅器安定化方法に関する。この方法は４つのステップを含む。１つのステップは、増幅器と電気的に連通し、開ループ制御システムおよび閉ループ制御システムを含む安定化モジュールを設けることである。別のステップは、安定化モジュールが受け取った入力信号の少なくとも１つの特性を修正するため、そして閉ループ制御システムに制御を受け渡すために、開ループ制御システムを用いることである。別のステップは、入力信号の少なくとも１つの特性を修正することである。最後のステップは、修正した入力信号を増幅器に供給することである。
【０００９】
本発明のこの態様の種々の実施形態では、入力信号の少なくとも１つの特性は、入力信号の振幅または入力信号の位相である。一実施形態では、開ループ制御システムは、入力信号の入力電力が閾値レベルよりも上であるときに用いられる。別の実施形態では、閉ループ制御システムを用いるのは、入力信号の入力電力が閾値レベルよりも上である所定の時間期間開ループ制御システムを用いた後である。一実施形態の閉ループ制御システムにおけるフィルタは、開ループ制御システムの出力に基づいて、開ループ制御システムによって初期化される。
【００１０】
実施形態の中には、入力信号の入力電力を測定する場合がある。このような実施形態の一部では、開ループ制御システムは、入力電力に基づいて入力信号の少なくとも１つの特性を修正するために用いられる。このような実施形態の１つでは、開ループ制御システムは、参照表の中にある入力電力に対応する値に基づいて、入力信号の少なくとも１つの特性を修正する。参照表は、閉ループ制御システムの出力に基づいて更新することができる。このような実施形態の一部では、入力信号と増幅器の出力信号を表すフィードバック信号との間における第１誤差、および入力信号とフィードバック信号との間における第２誤差も測定する。このような実施形態の１つでは、閉ループ制御システムは、入力電力、第１誤差、および第２誤差に基づいて、入力信号の少なくとも１つの特性を修正するために用いられる。このような実施形態の別の１つでは、閉ループ制御システムは第１誤差および第２誤差双方を調節する。
【００１１】
実施形態の中には、閉ループ制御システムが、安定化モジュールによって混入する少なくとも１つの非線形性を考慮する場合がある。別の実施形態では、開ループ制御システムが、安定化モジュールによって混入する少なくとも１つの非線形性を考慮する。実施形態の中には、増幅器が、磁気共鳴撮像システムのパルス型無線周波数増幅器である場合がある。
【００１２】
別の態様において、本発明は、一般的には、増幅器を安定化させる安定化モジュールにおいて用いるためのシステムに関する。本システムは、第１制御モジュールおよび第２制御モジュールを含む。第１制御モジュールは、３つの機能、即ち、（ａ）安定化モジュールによって受け取られる入力信号を表す第１信号を受け取る、（ｂ）開ループ制御ルーチンを用いて入力信号の第１特性を修正するために用いることができる第２信号を発生する、そして（ｃ）制御を第２制御モジュールに受け渡すために用いることができる第３信号を送る、を実行するためにある。第２制御モジュールは、閉ループ制御ルーチンを用いて入力信号の第１特性を修正するために用いることができる第４信号を発生するためにある。
【００１３】
本発明のこの態様の実施形態の中には、第１制御モジュールが、入力信号の入力電力が閾値レベルよりも上か否か判断することができ、更に、入力電力が閾値よりも上であるときに、開ループ制御ルーチンを用いて入力信号の第１特性を修正するために用いることができる第２信号を発生することができる場合がある。実施形態の中には、第１制御モジュールが、入力信号の入力電力が閾値レベルよりも上にある所定の時間期間、第１制御モジュールが開ループ制御ルーチンを用いていたか否か判断することができる場合がある。このような実施形態の一部では、第１制御モジュールは、前述の判断基準が満たされたときに、第３信号を送る。第２制御モジュールがフィルタを含む実施形態では、本システムは、更に、フィルタを初期化するためのエントリを発生する較正モジュールを含むことができる。このような実施形態の１つでは、第１制御モジュールは、エントリを用いて第２制御モジュールにおけるフィルタを初期化することができる。
【００１４】
実施形態の中には、第１制御モジュールが、開ループ制御ルーチンを用いて入力信号の第２特性を修正するために用いることができる第５信号を発生することができ、第２制御モジュールが、閉ループ制御ルーチンを用いて入力信号の第２特性を修正するために用いることができる第６信号を発生することができる場合がある。関連する実施形態の中には、本システムが、入力信号の第１特性を修正する量を表す第１の値と、入力信号の第２特性を修正する量を表す第２の量とを発生する較正モジュールを含む場合がある。第１の値および第２の値は、第１制御モジュールが用いることができる。一実施形態では、第１制御モジュールは、第１の値を用いて第２信号を発生することができ、更に第２の値を用いて第５信号を発生することができる。関連する実施形態では、較正モジュールは、第２制御モジュールの出力に基づいて、第１の値および第２の値を更新することができる。更に別の実施形態では、較正モジュールは、安定化モジュールによって混入する少なくとも１つの非線形性を考慮するように第１の値および第２の値を発生することができる。
【００１５】
実施形態の中には、入力信号の第１特性が入力信号の振幅であり、入力信号の第２特性が入力信号の位相である場合がある。更に別の実施形態では、第２制御モジュールは、安定化モジュールによって混入する非線形性を考慮するように第４信号を発生することができ、第２制御モジュールは、第１誤差信号および第２誤差信号を受け取り、第１誤差信号および第２誤差信号にある非線形性を補償するために、第１誤差信号および第２誤差信号を調節することができる。更に別の実施形態では、第１制御モジュールは、第２信号を発生する際、安定化モジュールによって混入する非線形性を考慮する。
【００１６】
更に別の態様では、本発明は、一般的には、増幅器を安定化する安定化モジュールと共に用いるための製造品目を特徴とする。この品目は、安定化モジュールが受け取った入力信号を表す第１信号を受け取り、開ループ制御ルーチンを用いて入力信号の特性を修正するために用いることができる第２信号を発生し、制御を第２制御モジュールに受け渡すことができる第３信号を送る手段を含む。また、この品目は、閉ループ制御ルーチンを用いて入力信号の特性を修正するために用いることができる第４信号を発生する手段も含む。
【００１７】
更に別の態様では、本発明は増幅器安定化方法に関する。この方法は３つのステップを含む。１つのステップは、開ループ制御システムおよび閉ループ制御システムを含む安定化モジュールによって入力信号を受け取ることである。別のステップは、入力信号の位相を修正し、増幅器の位相非線形性を最小限に抑えるため、そして閉ループ制御システムに制御を受け渡すために、開ループ制御システムを用いることである。その他のステップは、入力信号の位相を修正し増幅器の位相非線形性を最小限に抑えるために、開ループ制御システムの使用から閉ループ制御システムの使用に移行することである。
【００１８】
本発明のこの態様の一実施形態では、前述の方法は、入力信号の入力電力が閾値レベルよりも上にある所定の時間期間開ループ制御システムを用いた後に移行するステップを含む。別の実施形態では、この方法は、更に、開ループ制御システムの出力に基づいて、閉ループ制御システムの中にあるフィルタを初期化するために、開ループ制御システムを用いるステップも含む。
【００１９】
更に別の態様では、本発明は、一般的に、増幅器を安定化する安定化モジュールに関する。この安定化モジュールは、第１制御モジュールおよび第２制御モジュールを含む。第1制御モジュールは、３つの機能、即ち、（ａ）安定化モジュールによって受け取られる入力信号を表す第１信号を受け取る、（ｂ）開ループ制御ルーチンを用いて入力信号の移送を修正することにより、増幅器の位相非線形性を最小限に抑えるために用いることができる第２信号を発生する、そして（ｃ）制御を第２制御モジュールに受け渡すために用いることができる第３信号を送る、ことを実行するためにある。第２制御モジュールは、閉ループ制御ルーチンを用いて入力信号の位相を修正することによって、増幅器の位相非線形性を最小限に抑えるために用いることができる第４信号を発生するためにある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
本発明の以上のそしてその他の目的、態様、特徴、および利点は、以下の説明を添付図面と合わせて参照することによって、一層明白となり、一層よく理解することができるであろう。
【図１】図１は、本発明の例示的実施形態による、増幅器安定化方法の流れ図である。
【図２】図２も、本発明の例示的実施形態による、増幅器安定化方法の流れ図である。
【図３】図３は、本発明の例示的実施形態にしたがって増幅器を安定化する安定化モジュールにおいて用いるためのシステムのブロック図である。
【図４】図４は、本発明の例示的実施形態にしたがって増幅器を安定化する安定化モジュールの回路図である。
【図５】図５は、本発明の例示的実施形態にしたがって増幅器を安定化するために、開ループ制御ルーチンおよび閉ループ制御ルーチンを含む方法の流れ図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態において用いられる較正ルーチンの流れ図である。
【図７Ａ−１】図７Ａ−１及び図７Ａ−２は、閉ループ、高速フィードバック磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）送信安定化モジュールの回路／ブロック図である。
【図７Ａ−２】図７Ａ−１及び図７Ａ−２は、閉ループ、高速フィードバック磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）送信安定化モジュールの回路／ブロック図である。
【図７Ｂ−１】図７Ｂ−１及び図７Ｂ−２は、閉ループ、低速フィードバックＭＲＩ送信安定化モジュールの回路／ブロック図である。
【図７Ｂ−２】図７Ｂ−１及び図７Ｂ−２は、閉ループ、低速フィードバックＭＲＩ送信安定化モジュールの回路／ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、本発明の例示的実施形態による増幅器安定化方法１００を示す。方法１００は、安定化モジュールによって実行することができる。この安定化モジュールは、増幅器と電気的に連通しており、開ループ制御システムおよび閉ループ制御システムを含む。図１の例示的方法では、入力信号の属性を測定し（ステップ１０４）、開ループ制御システムを用いて、安定化モジュールが受け取った入力信号の少なくとも１つの特性を修正し（ステップ１０８）、１つ以上の制御パラメータを満たしたとき（ステップ１１２）に、閉ループ制御システムに制御を受け渡し（ステップ１１６）、閉ループ制御システムを用いて、入力信号の前述の少なくとも１つの特性を修正する（ステップ１２０）。修正した入力信号は、開ループ制御システムの使用中（ステップ１０８）および閉ループ制御システムの使用中（ステップ１２０）に増幅器に供給される。方法１００は、安定化モジュールがパルス状入力信号を受け取ったときに開始し、パルスの別個のインスタンス毎に繰り返すことができる。この方法は、例えば、ＭＲＩシステムの増幅器を安定化するために実施することができる。
【００２２】
ステップ１０４は、入力信号の属性の測定である。一実施形態では、この属性は入力信号の入力電力である。別の実施形態では、この属性は入力信号の電圧レベルである。更に別の実施形態では、この属性は入力信号の電流である。一実施形態では、安定化モジュールにおけるエレメントによってこの属性を測定する。
【００２３】
ステップ１０８において、開ループ制御システムを用いて、入力信号の少なくとも１つの特性を修正する。例えば、図１の方法の一実施形態では、開ループ制御システムは、ステップ１０８において、入力信号の振幅を修正する。別の実施形態では、開ループ制御システムは、ステップ１０８において、入力信号の位相を修正する。更に別の実施形態では、開ループ制御システムは、ステップ１０８において、入力信号の振幅および位相の双方を修正する。
【００２４】
開ループ制御システムは、測定した入力信号の属性に基づいて、入力信号の少なくとも１つの特性を修正するために用いられる。一実施形態では、開ループ制御システムは、測定した属性によってインデックスが付けられる参照表を用いて、少なくとも１つの特性を修正する。例えば、一実施形態では、測定した属性は、入力信号の入力電力であり、少なくとも１つの特性は振幅であり、表は、入力電力レベル毎に振幅を変化させる量を特定する。以下で更に詳しく説明するが、修正した入力信号は、次に、開ループ制御システムによって増幅器に供給され、この増幅器を安定化する。
【００２５】
ステップ１１２において、１つ以上の制御パラメータをチェックして、開ループ制御システムが制御を閉ループ制御システムに受け渡すのに適した時点であるか否か判断する。１つ以上の制御パラメータが満たされている場合、ステップ１１６において、開ループ制御システムは制御を閉ループ制御システムに受け渡す。一方、制御パラメータが満たされていない場合、開ループ制御システムを用いる（ステップ１０８）。一実施形態では、制御パラメータはカウンタ値である。別の実施形態では、制御パラメータは経過時間期間である。更に別の実施形態では、制御パラメータは入力信号の振幅である。特定的な一実施形態では、開ループ制御システムは制御パラメータ（群）をチェックする。代わりに、閉ループ制御システムまたはその他のエレメントが制御パラメータ（群）をチェックすることもできる。
【００２６】
ステップ１１６において、開ループ制御システムは、制御を閉ループ制御システムに受け渡すことができる。一実施形態では、以下で更に詳しく説明するが、開ループ制御システムは、使用のために閉ループ制御システムを初期化する。
【００２７】
閉ループ制御システムに制御が受け渡された後、閉ループ制御システムを用いて、入力信号の少なくとも１つの特性を修正する（ステップ１２０）。閉ループ制御システムは、増幅器の出力信号を表すフィードバック信号を受け取る。種々の実施形態では、少なくとも１つの修正する特性は、入力信号の振幅および／または位相である。実施形態によっては、閉ループ制御システムが入力信号とフィードバック信号との間における第１誤差を測定する場合もある。このような実施形態の中には、閉ループ制御システムは、入力信号とフィードバック信号との間における第２誤差も測定することもある。これらの実施形態では、閉ループ制御システムは、入力電力、第１誤差、および第２誤差に基づいて、入力信号の少なくとも１つの特性を修正するために用いられる。次に、修正された入力信号は、ステップ１２０において、増幅器を安定化するために閉ループ制御システムによって増幅器に供給される。
【００２８】
種々の実施形態では、閉ループ制御システムは、入力信号の少なくとも１つの特性をどのように修正するか決定する際に用いるために１つ以上のフィルタを含む。一実施形態では、入力信号の振幅を修正するために用いるのに適した出力を決定するためにフィルタが用いられる。別の実施形態では、入力信号の位相を修正する際に用いるのに適した出力を決定するためにフィルタが用いられる。一実施形態では、Ａ．Ｊ．ビタビによって文書化されている、二次フィルタを閉ループ制御システムにおいて用いる。代替実施形態では、閉ループ制御システムは、他のいずれの種類のフィルタでも用いる。これらのフィルタには、限定ではなく、比例積分フィルタおよび比例積分微分フィルタが含まれる。一実施形態では、フィルタは１つ以上の積分器を含む。再度ステップ１１６を参照すると、実施形態によって、閉ループ制御システムを開ループ制御システムによって初期化する際に、フィルタ、または更に特定すれば、積分器を、開ループ制御システムの出力に基づいて初期化する。
【００２９】
図２は、本発明による増幅器安定化方法２００のフローチャートである。図２に図示した方法１００と比較すると、図２に図示する方法２００は、３つの追加ステップを含む。即ち、図２の例示的方法は、開ループ制御システムを用いる判断基準が満たされているか否か判断し（ステップ１０６）、閉ループ制御システムを用い続ける判断基準が満たされているか否か判断し（ステップ１２４）、開ループ制御パラメータを更新する（ステップ１２８）。一般的に言えば、図２のステップ１０４、１０８、１１２、１１６および１２０は、図１における同じ番号のステップと同様であり、同様に実施される。
【００３０】
図２の方法は、安定化モジュールが入力信号を受け取ったときに開始する。入力信号は、例えば、外部パルス型ＲＦ源から来ることもできる。ステップ１０４において、入力信号の属性を測定する。
【００３１】
ステップ１０６において、開ループ制御システムを用いる１つ以上の判断基準が満たされているか否か判断する。一実施形態では、ステップ１０６は開ループ制御システム自体が実行する。他の実施形態では、安定化モジュールにおける別のエレメントがステップ１０６を実行する。実施形態によっては、１つの判断基準が入力信号の測定した属性に対応する場合もある。例えば、このような実施形態の１つでは、入力信号の入力電力が閾値レベルよりも上である場合、ステップ１０８において開ループ制御システムを用いる。一方、その実施形態において入力信号の入力電力が閾値よりも下である場合、開ループ制御システムを用いず、ステップ１０４において入力信号の入力電力を再度測定する。ステップ１０４は、入力信号の入力電力が閾値レベルよりも上に上昇するまで、繰り返すことができる。実施形態では、開ループ制御システムを用いるか否か判断する際に用いられる１つの判断基準は、増幅器がアクティブか否かである。開ループ制御システムを用いるか否か判断する際には、１つよりも多い判断基準を考慮することもできる。
【００３２】
ステップ１０８において、開ループ制御システムを用いて、入力信号の特性を修正し、その特性と関連のある増幅器非線形性を最小限に抑える。つまり、特定的な一実施形態では、開ループ制御システムをステップ１０８において最初に用いて、入力信号の位相を修正し、増幅器の位相非線形性を最小限に抑えることができる。このステップは、図１におけるステップ１０８の説明と同様な方法で実施することができる。
【００３３】
ステップ１１２において、開ループ制御システムの使用から閉ループ制御システムの使用に移行するか否か判断する。一実施形態では、例えば、この移行が行われるのは、入力信号の入力電力が閾値レベルよりも上にある所定の時間期間開ループ制御システムを用いた後である。ステップ１１２において判断基準が満たされた場合、ステップ１１６において、閉ループ制御システムに制御を受け渡す。一実施形態では、開ループ制御システムは、使用のために閉ループ制御システムを初期化する。初期化は、開ループ制御システムの使用から閉ループ制御システムの使用への移行の一部と見なすことができる。
【００３４】
ステップ１２０において、閉ループ制御システムを用いて、入力信号の特性を修正し、この特性と関連のある増幅器の非線形性を最小限に抑える。一実施形態では、例えば、閉ループ制御システムは、入力信号の位相を修正し、増幅器の位相非線形性を最小限に抑える。
【００３５】
ステップ１２４において、閉ループ制御システムを用い続ける判断基準が満たされているか否か判断する。この判断は、ある実施形態では、測定した入力信号の属性を考慮することによって行う。例えば、一実施形態では、入力信号の入力電力が閾値レベルよりも上である場合、ステップ１２０において閉ループ制御システムを使い続ける。一方、この実施形態において入力信号の入力電力が閾値よりも下である場合、閉ループ制御システムを用いず、ステップ１０６を実行する。他の実施形態では、閉ループ制御システムを使い続けるべきか否か判断する際に、安定化モジュールは、代わりにまたは加えて、別の判断基準を用いることができる。例えば、特定的な一実施形態では、以下で更に論ずるが、閉ループ制御システムを用いるか否か判断する際に、入力信号の入力電力に加えて、増幅器がアクティブであるか否かを考慮する。
【００３６】
ステップ１２８において、図２で示した本発明の実施形態では、開ループ制御特性を更新する。図６に関して以下で更に詳しく説明する実施形態では、較正ルーチンを実行して、開ループ制御システムが用いる参照表を更新する。このような実施形態の１つでは、較正ルーチンは、閉ループ制御システムの出力に基づいて、参照表を更新する。
【００３７】
図３は、本発明の例示的実施形態にしたがって増幅器を安定化する安定化モジュールにおいて用いるためのシステム３００を示す。システム３００は、第１制御モジュール３０４および第２制御モジュール３０８を含む。一実施形態では、第１制御モジュール３０４および第２制御モジュール３０８の各々は、ソフトウェア・プログラムとして実施される。あるいは、別の実施形態では、第１制御モジュール３０４および／または第２制御モジュール３０８は、１つ以上のハードウェア・デバイスとして実施される。一実施形態では、第１制御モジュール３０４は開ループ制御ルーチンを用い、第２制御モジュールは閉ループ制御ルーチンを用いる。一実施形態では、ハードウェア・デバイスは特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）である。別の実施形態では、ハードウェア・デバイスは、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）である。別の実施形態では、他の種類のハードウェア・デバイスが用いられる。
【００３８】
システム３００の第１制御モジュール３０８は、次の３つの機能を実行するためにある。
（ａ）安定化モジュールによって受け取られる入力信号を表す第１信号３１２を受け取る、（ｂ）開ループ制御ルーチンを用いて入力信号の第１特性を修正するために用いることができる第２信号３１６を発生する、そして（ｃ）制御を第２制御モジュール３０８に受け渡すために用いることができる第３信号３２０を送る。システム３００の第２制御モジュール３０８は、閉ループ制御ルーチンを用いて入力信号の第１特性を修正するために用いることができる第４信号３２４を発生するためにある。
【００３９】
実施形態によっては、第１制御モジュールが第２信号３１６を発生し、以下で更に説明するように、安定化モジュールによって混入される非線形性を考慮することもできる。実施形態によっては、第２制御モジュール３０８が第４信号３２４を発生し、以下で更に説明するように、安定化モジュール・ハードウェアによって混入される非線形性を考慮することもできる。
【００４０】
実施形態によっては、第１制御モジュール３０４が、開ループ制御ルーチンを用いて入力信号の第２特性を修正するために用いることができる第５信号３３６を発生することができる。関連する実施形態では、第２制御モジュール３０８が、閉ループ制御ルーチンを用いて入力信号の第２特性を修正するために用いることができる第６信号３４０を発生することができる。
【００４１】
一実施形態では、第１コントローラ３７６を用いて、入力信号の第１特性を修正する。別の実施形態では、第２コントローラ３８０を用いて、入力信号の第２特性を修正する。
【００４２】
実施形態によっては、入力信号の第１特性が入力信号の振幅であり、入力信号の第２特性が入力信号の位相である場合がある。代替実施形態では、入力信号の第１特性が入力信号の位相であり、入力信号の第２特性が入力信号の振幅である。
【００４３】
実施形態によっては、第１制御モジュール３０４が移行論理モジュール３３２を含む場合がある。このような実施形態の中には、移行論理モジュール３３２は１つ以上の判断基準をチェックし、開ループ制御ルーチンを用いるか否か判断することもある。このような実施形態の１つでは、移行論理モジュール３３２は、増幅器がアクティブであるか否か判断することができる。このような実施形態の別の１つでは、移行論理モジュール３３２は、入力信号の入力電力３２８が閾値レベルよりも上であるか否か判断することができる。閾値レベルよりも上である場合、第１制御モジュール３０４は、開ループ制御ルーチンを用いて、入力信号の第１特性を修正するために用いることができる第２信号３１６を発生する。このような実施形態の中には、移行論理モジュール３３２は１つ以上の判断基準をチェックして、制御を第２制御モジュール３０８に受け渡すか否か判断することもある。このような実施形態の１つでは、移行論理モジュール３３２は、入力信号の入力電力３２８が閾値レベルよりも上であった所定の時間期間、第１制御モジュール３０４が開ループ制御ルーチンを用いていたか否か判断することができる。用いていた場合、第１制御モジュール３０４は第３信号３２０を第２制御モジュール３０８に送る。
【００４４】
更に別の実施形態では、第２制御モジュール３０８は、安定化モジュールが受け取った入力信号を表す信号３４６、ならびに１つ以上の誤差信号３４４および３４８を受け取ることができる。このような実施形態の１つにおける誤差信号は、安定化モジュールが受け取った入力信号と、増幅器の出力信号を表すフィードバック信号との間の振幅誤差を表すことができる。このような実施形態の別の１つでは、誤差信号は入力信号とフィードバック信号との間における位相誤差を表すことができる。第２制御モジュール３０８は、一実施形態では、１つ以上の誤差信号３４４および３４８を調節して、以下で更に説明するように、第１誤差信号および／または第２誤差信号の中にある非線形性を補償する。
【００４５】
実施形態によっては、第２制御モジュール３０８が移行論理モジュール３５６を含む場合もある。このような実施形態の中には、移行論理モジュール３５６は１つ以上の判断基準をチェックし、閉ループ制御ルーチンを用いるか否か、または接続３５２を通じて制御を第１制御モジュール３０４に受け渡すか否か判断することもある。このような実施形態の１つでは、移行論理モジュール３５６は増幅器がアクティブであるか否か判断することができる。このような実施形態の別の１つでは、移行論理モジュール３３２は、入力信号の入力電力３２８が閾値レベルよりも上であるか否か判断することができる。閾値レベルよりも上でない場合、第２制御モジュール３０８は、接続３５２を通じて、制御を第１制御モジュール３０４に受け渡す。
【００４６】
別の実施形態では、システム３００は較正モジュール３６０を含む。較正モジュール３６０は、ソフトウェア・プログラムとして実施することができ、較正ルーチンを用いることができる。あるいは、他の実施形態では、較正モジュール３６０をハードウェア・デバイスとして実施する。一実施形態では、ハードウェア・デバイスはＡＳＩＣである。別の実施形態では、ハードウェア・デバイスはＦＰＧＡである。別の実施形態では、別の種類のハードウェア・デバイスを用いる。
【００４７】
一実施形態では、較正モジュール３６０は、第２制御モジュール３０８によって用いられる１つ以上のフィルタを初期化するためのエントリを発生することができる。第１制御モジュール３０４は、次いで、接続３６４を通じて、較正モジュール３６０からこれらのエントリを読み出し、これらのエントリを用いて、移行論理モジュール３３２を用いることによって、第２制御モジュール３０８における１つ以上のフィルタを初期化することができる。
【００４８】
別の実施形態では、較正モジュール３６０は、入力信号の第１特性を修正する量を表す第１の値を発生し、入力信号の第２特性を修正する量を表す第２の値を発生することができる。第1制御モジュール３０４は、接続３６４を通じて、第１の値および第２の値を較正モジュール３６０から読み出すことができる。第１制御モジュール３０４は、第１の値を用いて第２信号３１６を発生することができ、第２の値を用いて第５信号３３６を発生することができる。
【００４９】
別の実施形態では、較正モジュール３６０は、接続３６８を通じて第２制御モジュール３０８から受け取った出力に基づいて、第１の値および第２の値を更新することができる。更に別の実施形態では、較正モジュール３６０は、安定化モジュール・ハードウェアによって混入された少なくとも１つの非線形性を考慮するために、以下で更に説明するように、第１の値および第２の値を発生するアルゴリズムを用いる。更に別の実施形態では、較正モジュール３６０は、接続３７２を通じて、第１制御モジュール３０４からデータを受け取ることができる。
【００５０】
図４は、本発明の例示的実施形態にしたがって増幅器４０４を安定化する安定化モジュール４００を示す。図示する例示的実施形態では、安定化モジュール４００は増幅器４０４と電気的に連通しており、ハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせを含む。このソフトウェアはプロセッサ４０８上で実行する。
【００５１】
安定化モジュール４００は、外部発生源（例えば、電源）から、前置増幅器４１６において入力信号４１２を受け取る。一実施形態では、入力信号４１２はパルス状ＲＦ入力信号である。次いで、指向性カプラ４１８が前置増幅した入力信号４１２をサンプリングする。第１サンプル４２０を誤差増幅器４２４に入力し、一方第２サンプル４２８を第１コントローラ４３２および第２コントローラ４３６に入力する。一実施形態では、第１コントローラ４３２は利得コントローラであり、入力信号４１２の振幅を修正するために用いられる。別の実施形態では、第２コントローラは移相器であり、入力信号４１２の位相を修正するために用いられる。以下で説明するが、修正した入力信号４４０が第１コントローラ４３２および第２コントローラ４３６によって出力され、増幅器４０４に入力される。
【００５２】
一実施形態では、増幅器４０４はパルス型ＲＦ増幅器である。別の実施形態では、増幅器４０４をＭＲＩシステムにおいて用いる。増幅器４０４の出力信号４４８を表すフィードバック信号４４４も、誤差増幅器４２４に入力される。一実施形態では、誤差増幅器は、第１サンプル４２０およびフィードバック信号４４４を増幅するために対数中間周波数（ＬＯＧ  ＩＦ）増幅器４２６を含む。誤差増幅器４２４は、第１誤差信号４５２および第２誤差信号４５６を発生する。第１誤差信号４５２／第２誤差信号４５６は、一実施形態では、入力信号４１２とフィードバック信号４４４との間における振幅誤差を表す。別の実施形態では、第１誤差信号４５２／第２誤差信号４５６は、入力信号４１２とフィードバック信号４４４との間における位相誤差を表す。
【００５３】
一実施形態では、安定化モジュール４００は３つのアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器４６０を含む。Ａ／Ｄ変換器は、入力信号４１２を表す第１信号４６４、第１誤差信号４５２、および第２誤差信号４５６のディジタル化した表現をプロセッサ４０８に入力する。プロセッサ４０８は、信号処理を実行して制御信号を発生し、これらをディジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器４６８に出力する。一実施形態では、プロセッサ４０８は第１制御モジュール３０４、第２制御モジュール３０８、および較正モジュール３６０を含む。一実施形態では、プロセッサは第１制御モジュール３０４を実行して開ループ制御ルーチンを実施する。別の実施形態では、プロセッサは第２制御モジュール３０８を実行して閉ループ制御ルーチンを実施する。更に別の実施形態では、Ａ／Ｄ変換器４６０、プロセッサ４０８、およびＤ／Ａ変換器４６８を含むディジタル制御システムを、全体的にアナログ制御システムと置換する。あるいは、ディジタル制御システムを部分的にのみアナログ制御システムと置換する。
【００５４】
一実施形態では、プロセッサ４０８が開ループ制御ルーチンを実施するとき、第１制御モジュール３０４は、入力信号４１２の第１特性を修正するために用いることができる第１信号４７２と、入力信号４１２の第２特性を修正するために用いることができる第２信号４７６とを発生する。別の実施形態では、プロセッサが閉ループ制御ルーチンを実施するとき、第２制御モジュール３０８は、入力信号４１２の第１特性を修正するために用いることができる第１信号４７２と、入力信号４１２の第２特性を修正するために用いることができる第２信号４７６とを発生する。一実施形態では、入力信号４１２の第１特性は入力信号４１２の振幅であり、入力信号４１２の第２特性は入力信号４１２の位相である。
【００５５】
一実施形態では、Ｄ／Ａ変換器４６８は信号４７２および４７６のアナログ表現をコントローラ４３２および４３６にそれぞれ入力する。一実施形態では、第１コントローラ４３２は、第1信号４７２のアナログ表現を用いて入力信号の振幅を修正し、これによって増幅器４０４の振幅非線形性を最小限に抑える。別の実施形態では、第２コントローラ４３６は第２信号４７６のアナログ表現を用いて、入力信号の位相を修正し、これによって増幅器４０４の位相非線形性を最小限に抑える。前述のように、修正した入力信号４４０は、次に増幅器４０４に供給される。
【００５６】
図５は、ソフトウェア・ルーチン５００の一実施形態を示し、開ループ制御ルーチン６００および閉ループ制御ルーチン７００を含む。一実施形態では、開ループ制御ルーチン６００は第１制御モジュール３０４によって実行する。別の実施形態では、閉ループ制御ルーチン７００は第２制御モジュール３０８によって実行する。一実施形態では、入力信号が最初に安定化モジュールによって受け取られたとき（一例として、例えば、電源のような外部発生源を最初にオンにしたとき）、ソフトウェア・ルーチン５００は、開ループ制御ルーチン６００を用いるように、デフォルトで決められている。
【００５７】
ステップ６０４において、開ループ制御ルーチン６００は、安定化モジュールが受け取った入力信号の入力電力を抽出する。ステップ６０８において、開ループルーチン６００は、次に、増幅器がアクティブであるか（即ち、イネーブルされているか）否か、そして入力信号の入力電力が第１閾値よりも上であるか否か判断することによって、開ループ制御ルーチン６００を用いる判断基準が満たされているか否か判断する。増幅器がイネーブルされており、しかも入力信号の入力電力が第１閾値よりも上である場合、ステップ６１２において開ループ制御ルーチン６００は開ループ・カウンタを増分させる。
【００５８】
ステップ６１６において、開ループ制御ルーチン６００は、入力信号の少なくとも１つの特性を修正するために用いることができる少なくとも１つの信号を出力する。一実施形態では、開ループ制御ルーチン６００は２つの信号を出力する。１つは入力信号の振幅を修正するために用いることができ、１つは入力信号の位相を修正するために用いることができる。別の実施形態では、開ループ制御ルーチン６００は、２つの前述した信号の内１つのみを出力する。一実施形態では、開ループ制御ルーチン６００は、例えば、図６に関して以下で論ずるように、較正ルーチンによって作成された参照表を用いて、出力すべき少なくとも１つの信号を発生する。このような実施形態における参照表は、入力信号の入力電力によってインデックスを付けることができる。ステップ６０４において抽出した入力信号の入力電力に基づいて、開ループ制御ルーチン６００は対応する表の値を調べる。この値は、例えば、開ループ制御ルーチン６００によってステップ６１６において出力される信号の電流または電圧を示すこともできる。開ループ制御ルーチン６００は、ステップ６１６において、このような信号を出力する。別の実施形態では、開ループ制御ルーチン６００は、例えば、図６に関して以下で論ずるように、較正ルーチンによって作成された参照アレイを用いて、出力する少なくとも１つの信号を発生する。このような実施形態における参照アレイには、入力信号の入力電力によってインデックスを付けることができる。ステップ６０４において抽出した入力信号の入力電力に基づいて、開ループ制御ルーチン６００は対応する表のエントリを調べる。このエントリは、例えば、入力信号の振幅または位相を修正する量を示すことができる。このような実施形態では、開ループ制御ルーチン６００は、ステップ７２０において閉ループ制御ルーチン７００によって実行するのと同じアルゴリズムを実行して、以下で説明するように、安定化モジュールのハードウェアによって混入する非線形性を考慮して入力を調節する。次いで、開ループ制御ルーチン６００は、調節されたエントリを用いて、ステップ６１６において出力する少なくとも１つの信号を発生する。
【００５９】
図５による実施形態では、開ループ制御ルーチン６００は、ステップ６２０において、データを較正アレイに書き込むことによって、このデータを較正ルーチンに出力する。このような実施形態では、少なくとも、開ループ制御ルーチン６００は開ループ・モード・フラグを較正ルーチンに出力する。一実施形態では、開ループ制御ルーチン６００は入力信号の入力電力も較正ルーチンに出力する。別の実施形態では、開ループ・カウンタの値が、開ループ制御ルーチン６００によって較正ルーチンに出力される。
【００６０】
ステップ６２４において、開ループ制御ルーチン６００は、開ループ・カウンタが第２閾値よりも大きいか否か判断する。「はい」である場合、開ループ制御ルーチン６００はステップ６２８に進む。それ以外の場合、開ループ制御ルーチン６００はステップ６３２に進み、開ループ制御ルーチン６００の実行を一時的に遅らせ、その後に、開ループ制御ルーチン６００は再度ステップ６０４において入力信号の入力電力を抽出する。
【００６１】
ステップ６２４の第２閾値、およびステップ６３２にある遅れによって、ステップ６２８において制御が閉ループ制御ルーチン７００に受け渡される前に、最小限の時間期間開ループ制御ルーチン６００を実行することを確保する。その結果、増幅器には、ソフトウェア・ルーチン５００が開ループ・ルーチン６００から閉ループ・ルーチン７００に移行する前に、静定する時間期間が与えられる。一実施形態では、ステップ６２４の第２閾値は調整可能である。別の実施形態では、ステップ６３２にある遅れが調整可能である。
【００６２】
再度ステップ６０８を参照すると、増幅器がインアクティブであるか、または入力信号の電力レベルが第１閾値よりも下である場合、開ループ制御ルーチン６００はステップ６３６に進む。ステップ６３６において、開ループ制御ルーチン６００は、開ループ・カウンタが０よりも大きいか否か判断する。大きくない場合、開ループ制御ルーチン６００はステップ６３２に進む。大きい場合、開ループ制御ルーチン６００はステップ６４０に進む。ステップ６４０において、開ループ制御ルーチンは、入力信号の少なくとも１つの特性を修正するために用いることができる少なくとも１つの信号を出力する。一実施形態では、これを行うには、ステップ６１６に関して先に論じたような、参照表を用いる。
【００６３】
低入力電力レベルでは、殆どの増幅器が線形に動作する。ステップ６０８の第１閾値レベルは、一実施形態では、この事実を鑑みて選択されている。即ち、第１閾値レベルの選択は、選択された第１閾値レベルよりも低い入力電力レベルにおいて、増幅器が線形に挙動するように行われる。このようにすると、入力信号の実際の入力電力が第１閾値よりも下である限り、入力電力はステップ６４０における少なくとも１つの信号の出力には無関係となる。したがって、入力信号の入力電力の実際の値には関係なく、第１閾値よりも下である場合、この同じ少なくとも１つの信号をステップ６４０において出力することができる。その結果、ステップ６４０は１回だけ実行するだけで済む。こうなることを確保するために、ステップ６４４において開ループ・カウンタをクリアする。
【００６４】
再度ステップ６２８を参照すると、開ループ制御ルーチン６００が、入力信号の入力電力が第１閾値レベルよりも上である所定の時間期間実行したと判断した場合（即ち、開ループ制御ルーチン６００は常にステップ６０８からステップ６１２に進んだので、ステップ６０４、６０８、６１２、６１６、６２０、６２４、および６３２が所定の時間期間連続的に実行した場合。）、開ループ制御ルーチン６００は制御を閉ループ制御ルーチン７００に受け渡す。一実施形態では、開ループ制御ルーチン６００は、ステップ６２８において、閉ループ制御ルーチン７００によってステップ７１６において用いられるフィルタを、較正ルーチンによって、例えば、図６に関して以下で説明するように発生するエントリを用いて初期化する。これらのエントリは、ステップ６１６において開ループ・ルーチンが最後に出力した１つ以上の信号に対応することができる。このようにして、閉ループ制御ルーチンは、開ループ制御ルーチンが残した同じ設定値で実行を開始する。一実施形態では、エントリは、入力信号の振幅を増大または減少させる量を表す。別の実施形態では、エントリは、入力信号の位相をずらす量を表す。一実施形態では、例えば、１つ以上の参照アレイの中に較正ルーチンによってエントリを格納する。これらのアレイには、入力信号の入力電力によってインデックスを付けることができる。つまり、ステップ６０４において抽出した入力信号の入力電力に基づいて、開ループ制御ルーチン６００は、較正ルーチンが発生した対応するエントリを調べて、これを使用して閉ループ制御ルーチン７００のフィルタを初期化することができる。
【００６５】
開ループ制御ルーチン６００が制御を閉ループ制御ルーチン７００に受け渡した後、ステップ７３２において遅れがある。一実施形態では、ステップ７３２における遅れの期間は調節可能である。ステップ７３２の遅れに続いて、閉ループ制御ルーチン７００はステップ７０４において複数の信号を抽出することができる。一実施形態では、これらの信号は、入力信号の入力電力、入力信号と増幅器の出力信号を表すフィードバック信号との間の第１誤差、そして入力信号とフィードバック信号との間の第２誤差を含む。このような実施形態の１つでは、第１誤差は、入力信号とフィードバック信号との間における振幅誤差であり、第２誤差は入力信号とフィードバック信号との間における位相誤差である。
【００６６】
ステップ７０８において、閉ループ・ルーチン７００は、閉ループ制御ルーチン７００を用いる１つ以上の判断基準が満たされているか否か判断する。一実施形態では、閉ループ制御ルーチン７００は、増幅器がアクティブであるか否か（即ち、イネーブルされているか、または使用中(unblanked)か）判断し、更に入力信号の入力電力が閾値よりも上であるか否か判断する。判断基準が満たされている場合、閉ループ制御ルーチン７００はステップ７１２に進む。満たされていない場合、ソフトウェア・ルーチン５００は開ループ制御ルーチン６００に戻り、ステップ６０４において入力信号の入力電力を抽出する。一実施形態では、閉ループ制御ルーチン７００において用いられる閾値の値は、開ループ制御ルーチン６００において用いられる第１閾値の値よりも小さく、ヒステリシスのレベルを斟酌し、ソフトウェア・ルーチン５００が開ループ制御ルーチン６００と閉ループ制御ルーチン７００との間で繰り返し切り替わるのを防止する。第１閾値と閉ループ制御ルーチン７００において用いられる閾値が等しく、入力信号の入力電力がこれらの閾値付近でわずかに変動すると、ソフトウェア・ルーチン５００は開ループ制御ルーチン６００と閉ループ制御ルーチン７００との間で繰り返し切り替わる可能性がある。
【００６７】
当業者には容易に理解されようが、安定化モジュールが第１誤差および／または第２誤差を表す信号を発生するために用いるハードウェアは、不完全である。したがって、ハードウェアは第１誤差および／または第２誤差のために真値を行き過ぎるかまたは真値に達しない。実際、このハードウェアは、入力信号の入力電力レベル毎に、第１誤差および／または第２誤差の真の値からのばらつきを招くが、このばらつきは予測可能である。したがって、一実施形態では、閉ループ制御ルーチンは、ステップ７１２において、安定化モジュール・ハードウェアがステップ７０４において供給した第１誤差および第２誤差の測定値を調節する。一実施形態では、閉ループ制御ルーチン７００は、ステップ７１２において、入力信号の入力電力レベルによってインデックスを付けた参照チャートを用いる。入力電力レベル毎に、参照チャートは、第１誤差および／または第２誤差について、予期される真値のオーバーシュートまたはアンダーシュートを列挙する。したがって、予期したオーバーシュートまたはアンダーシュートを、ハードウェアによって供給される第１誤差および／または第２誤差測定値に加算することによって、閉ループ制御ルーチン７００は、第１誤差および／または第２誤差に対する真値を導き出す。
【００６８】
一旦閉ループ制御ルーチン７００がステップ７１２において第１誤差および／または第２誤差をしかるべく調節したなら、閉ループ制御ルーチンは、ステップ７１６において、入力信号の少なくとも１つの特性を修正する少なくとも１つの量を決定する。例えば、一実施形態では、閉ループ制御ルーチン７００は、２つの量、即ち、入力信号の振幅を修正する量、および入力信号の位相を修正する量を決定する。別の実施形態では、閉ループ制御ルーチン７００は、前述した２つの量の内１つだけを決定する。一実施形態では、先に論じたように、閉ループ制御ルーチン７００は、Ａ．Ｊ．ビタビによって文書化されている二次フィルタを用いて、少なくとも１つの量を決定する。あるいは、例えば、比例積分フィルタおよび／または比例積分微分フィルタのような、いずれの様式のフィルタでも、ステップ７１６において少なくとも１つの量を決定するために、閉ループ制御ルーチン７００によって用いることができる。
【００６９】
ステップ７２４の前に、ある実施形態の閉ループ制御ルーチン７００は、ステップ７２０において、安定化モジュールのハードウェアによって混入した非線形性を考慮する。このような実施形態の１つでは、閉ループ制御ルーチン７００は、ステップ７１６において決定した所望の量を調節するアルゴリズムを実行する。次いで、調節した量を用いて、少なくとも１つの信号を発生し、ステップ７２４において出力する。このアルゴリズムは、前述の調節した量を選択するように実行され、ステップ７２４において出力する少なくとも１つの信号は、ハードウェアの非線形性によって生ずるあらゆる歪みに追従するが、実際にはステップ７１６において決定した所望量を表すようにする。このように、このアルゴリズムは安定化モジュール・ハードウェアの非線形性を補償する。
【００７０】
ステップ７２４において少なくとも１つの信号を出力した後、閉ループ制御ルーチンがステップ７０４に戻る前に、ステップ７３２において、閉ループ制御ルーチンの実行を再度遅らせる。
【００７１】
ステップ７２８において、閉ループ制御ルーチン７００は、データを較正アレイに書き込むことによって、このデータを較正ルーチンに出力する。例えば、閉ループ制御ルーチン７００は、入力信号の入力電力、第１誤差、第２誤差、ステップ７１６において決定した少なくとも１つの量、および閉ループ・モード・フラグを較正ルーチンに出力する。
【００７２】
図６は、本発明の例示的実施形態による較正ルーチン８００の一実施形態を示す。一実施形態では、較正ルーチン８００は、較正モジュール３６０によって実行するソフトウェア・ルーチンである。一実施形態では、較正ルーチン８００は、開ループ制御ルーチン６００および閉ループ制御ルーチン７００の双方がアイドル状態にあるときに実行する。例えば、較正ルーチン８００は、ステップ６３２および／または７３２によって導入される遅れの間に実行する。以下で詳しく説明するが、較正ルーチン８００は、開ループ制御ルーチン６００の性能(performance)がときと共に改善されるように、開ループ制御ルーチン６００が閉ループ制御ルーチン７００から学習することを可能にする。
【００７３】
ステップ８０４において、較正ルーチン８００は、ステップ６２０において開ループ制御ルーチン６００によって、そしてステップ７２８において閉ループ制御ルーチン７００によって較正アレイに既に書き込まれているデータを読み出す。次いで、較正ルーチン８００は、ステップ８０８において、閉ループ制御ルーチン７００が実行しているか否か判断する。例えば、一実施形態では、較正ルーチン８００は、閉ループ・モード・フラグがあるか否か見るためにチェックする。ない場合（即ち、開ループ・モード・フラグがある）、較正ルーチン８００はステップ８１２において較正カウンタをクリアし、処理を続けてステップ８０４において較正アレイから更に別のデータを読み出す。閉ループ制御ルーチン７００が実行している場合、較正ルーチン８００はステップ８１６において較正カウンタを増分し、データの処理を続行する。このように、較正ルーチン８００は、閉ループ制御ルーチン７００によって較正アレイに書き込まれたデータのみを処理する。
【００７４】
ステップ８２０において、較正ルーチン８００は、較正カウンタが低い方の閾値と高い方の閾値との間にあるか否か判断する。これらの閾値の間にない場合、較正ルーチン８００はステップ８０４に戻り、更に別のデータを較正アレイから読み出す。これらの閾値の間にある場合、較正ルーチン８００は、ステップ８２４において、較正アレイから入力信号の入力電力ならびに第１誤差および／または第２誤差を読み出す。ステップ８２４に進む前に較正カウンタが低い方の閾値よりも大きいことを確認することによって、較正ルーチン８００は、閉ループ制御ルーチン７００によって較正アレイに最初に書き込まれたデータを処理しているのではないことの確証を得る。むしろ、較正ルーチン８００は、閉ループ制御ルーチン７００がある時間期間実行した後（即ち、増幅器が一層安定になったとき）較正アレイに閉ループ制御ルーチン７００によって書き込まれたデータを確実に処理する。同様に、ステップ８２４に進む前に較正カウンタが高い方の閾値よりも小さいことを確認することによって、較正ルーチン８００は、閉ループ制御ルーチン８００の起動付近（例えば、パルスの開始付近）において閉ループ制御ルーチン７００によって較正アレイに書き込まれたデータを処理することの確証を得る。
【００７５】
ステップ８２８において、較正ルーチン８００は第１誤差および／または第２誤差が固定量よりも少ないか否か判断する。少ない場合、増幅器は既に安定化しており、較正ルーチンはステップ８３２に進む。それ以外の場合、較正ルーチン８００は処理を進めて、ステップ８０４において較正アレイから更に別のデータを読み出す。ステップ８３２において、較正ルーチン８００は、較正アレイから、閉ループ制御ルーチン７００によって較正アレイに書き込まれた量を抽出する。
【００７６】
較正ルーチン８００は、ステップ８３６において、開ループ制御ルーチン６００がステップ６２８において用いたエントリを発生して、閉ループ制御ルーチン７００におけるフィルタを初期化する。これらのエントリは、入力信号の入力電力によってインデックスが付けられ、参照アレイに格納することができる。一実施形態では、較正ルーチン８００は、加重フィルタを用いてエントリを発生する。例えば、較正ルーチン８００は、抽出した量の加重値を、参照アレイの中でその入力電力レベルにおいて現れる以前のエントリの加重値に加算することによって、入力信号の個々の入力電力に対して、現在のエントリを発生する。
【００７７】
ステップ８４０において、較正ルーチン８００は、ステップ８３６において発生したエントリを用いて、開ループ制御ルーチン６００がステップ６１６において用いるための値を決定する。これを行う際、較正ルーチン８００は、安定化モジュールのハードウェアによって混入する非線形性を考慮する。例えば、較正ルーチン８００は、閉ループ制御ルーチン７００がステップ７２０において実行したのと同じアルゴリズムを実行する。較正ルーチン８００が発生した値は、参照表に格納される。
【００７８】
ステップ８４４において、較正ルーチン８００は、較正カウンタをステップ８２０の高い方の閾値に設定する。このようにして、較正ルーチン８００は１つのパルス毎に１回だけエントリおよび値を発生することの確証を得る。
【００７９】
本発明は、１つ以上の製造品目上またはその内部において具体化される１つ以上のコンピュータ読み取り可能媒体として提供することもできる。製造品目とは、フロッピ・ディスク、ハード・ディスク、ＣＤ  ＲＯＭ、フラッシュ・メモリ・カード、ＰＲＯＭ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、または磁気テープとすることができる。一般に、コンピュータ読み取り可能プログラムは、いずれのプログラミング言語ででも実現することができる。用いることができる言語の例には、Ｃ、Ｃ＋＋、またはＪＡＶＡ（登録商標）が含まれる。ソフトウェア・プログラムは、１つ以上の製造品目に、オブジェクト・コードとして格納することができる。
【００８０】
図７Ａは、ＭＲＩ配電システム（ＲＦ送信チェーン／経路）９１０を安定化する安定化モジュール９００を示す。一般に、安定化モジュール９００はフィードバック・ループを増幅器４０４（図４）のＲＦ出力カプラ（順方向ポート）から、ＭＲＩシステム磁石開口(magnetic bore)９２０からのＲＦ信号のサンプルに移動させる。ＭＲＩ配電システム９１０は、限定ではなく、増幅器４０４、種々の長さのＲＦケーブル９１２、送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ９１４、監視用カプラ９１６、およびＭＲＩシステム磁石開口９２０を含む。磁石開口９２０は、複数の主要即ち本体ＲＦコイル９２２を含む。一実施形態では、安定化モジュール９００は、限定ではなく、プロセッサ４０８、カプラ４１８、誤差増幅器４２４、第１よび第２コントローラ４３２、４３６、Ａ／Ｄ変換器４６０、Ｄ／Ａ変換器４６８、レベルおよび位相設定、ならびにピックアップ・コイルまたはアンテナ９３２を通じた磁石開口９２０における電磁場強度を検知するＲＦ混成結合器９３０を含む。尚、１つから複数のピックアップ・コイルまたはアンテナ９３２が磁石開口９２０の内部にまたはこれに近接して配置されていることは言うまでもない。ＲＦ混成結合器９３０、その４４８に対する接続、および磁石開口９２０における関連するピックアップ・コイル９３２を設けることによって、システム９００はＲＦ送信経路９１０にあるコンポーネントの全てにおける利得誤差および位相誤差をリアル・タイムで訂正することが可能となる。これらの誤差は、限定ではないが、温度、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）、患者の大きさ、機械的移動、および電気的非線形性が原因で生ずる可能性があり、これらの全てはＲＦ経路をときと共に変化させる可能性がある。
【００８１】
図示する例示的実施形態では、安定化モジュール９００は、ＭＲＩ配電システム９１０と電気的に連通しており、ハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせを含む。ソフトウェアは、プロセッサ４０８上で実行する。
【００８２】
図４の安定化モジュール４００と同様に、安定化モジュール９００は、外部発生源（例えば、信号発生器）から、前置増幅器４１６において入力信号４１２を受け取る。一実施形態では、この入力信号４１２はパルス状ＲＦ入力信号である。次いで、指向性カプラ４１８が前置増幅した入力信号４１２をサンプリングする。第１サンプル４２０が誤差増幅器４２４に入力され、一方第２サンプル４２８が第１コントローラ４３２および第２コントローラ４３６に入力される。一実施形態では、第１コントローラ４３２は利得コントローラであり、入力信号４１２の振幅を修正するために用いられる。別の実施形態では、第２コントローラ４３６は移相器であり、入力信号４１２の位相を修正するために用いられる。以下で説明するが、修正した入力信号４４０が第１コントローラ４３２および第２コントローラ４３６によって出力され、増幅器４０４に入力される。
【００８３】
一実施形態では、増幅器４０４はＭＲＩ配電システム９１０において用いられる。ＲＦ懇請カプラ９３０の出力信号４４８を表すフィードバック信号４４４も、誤差増幅器４２４に入力される。一実施形態では、誤差増幅器４２４は、第１サンプル４２０およびフィードバック信号４４４を増幅するために対数中間周波数（ＬＯＧ  ＩＦ）増幅器４２６を含む。誤差増幅器４２４は、第１誤差信号４５２および第２誤差信号４５６を発生する。第１誤差信号４５２／第２誤差信号４５６は、一実施形態では、入力信号４１２とフィードバック信号４４４との間における振幅誤差を表す。別の実施形態では、第１誤差信号４５２／第２誤差信号４５６は、入力信号４１２とフィードバック信号４４４との間における位相誤差を表す。
【００８４】
一実施形態では、安定化モジュール９００は３つのアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器４６０を含む。Ａ／Ｄ変換器４６０は、入力信号４１２を表す第１信号４６４、第１誤差信号４５２、および第２誤差信号４５６のディジタル化した表現をプロセッサ４０８に入力する。プロセッサ４０８は、信号処理を実行して制御信号を発生し、これらをディジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器４６８に出力する。一実施形態では、プロセッサ４０８は、図３に示すように、第２制御モジュール３０８および較正モジュール３６０を利用する。一実施形態では、プロセッサ４０８は第２制御モジュール３０８を実行して閉ループ制御ルーチンを実施する。更に別の実施形態では、Ａ／Ｄ変換器４６０、プロセッサ４０８、およびＤ／Ａ変換器４６８を含むディジタル制御システムを、全体的にアナログ制御システムと置換する。あるいは、ディジタル制御システムを部分的にのみアナログ制御システムと置換する。
【００８５】
一実施形態では、プロセッサ４０８が開ループおよび閉ループ制御ルーチンを実施するとき、第２制御モジュール３０８は、信号４１２の第１特性を修正するために用いることができる第１信号４７２と、入力信号４１２の第２特性を修正するために用いることができる第２信号４７６とを発生する。一実施形態では、入力信号４１２の第１特性は入力信号４１２の振幅であり、入力信号４１２の第２特性は入力信号４１２の位相である。
【００８６】
図７Ｂは、ＭＲＩ配電システム（ＲＦ送信チェーン／経路）９１０を安定化する安定化モジュール９００’の別の実施形態を示す。概略的に、安定化モジュール９００’は追加のまたは副フィードバック・ループを付加し、これを主ループの誤差増幅器４２４（図４）に加入して、主ループにおいて「バイアス」を発生して、ＭＲＩ配電システムの（ＲＦ送信チェーン／経路）９１０のＲＦ経路における損失／ずれを補償する。ＭＲＩ配電システム９１０は、限定ではなく、増幅器４０４、種々の長さのＲＦケーブル９１２、送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ９１４、監視用カプラ９１６、およびＭＲＩシステム磁石開口９２０を含む。磁石開口９２０は、複数の主要即ち本体ＲＦコイル９２２を含む。一実施形態では、安定化モジュール９００は、限定ではなく、プロセッサ４０８、カプラ４１８、第１および第２誤差増幅器４２４、４２４’、第１よび第２コントローラ４３２、４３６、Ａ／Ｄ変換器４６０、Ｄ／Ａ変換器４６８、レベルおよび位相設定、ならびにピックアップ・コイルまたはアンテナ９３２を通じた磁石開口９２０における電磁場強度を検知するＲＦ混成結合器９３０を含む。尚、１つから複数のピックアップ・コイルまたはアンテナ９３２が磁石開口９２０の内部にまたはこれに近接して配置されていることは言うまでもない。磁石開口９２０の中にＲＦ混成結合器９３０および関連するピックアップ・コイル９３２を設けることによって、システム９００’はＲＦ送信経路９１０にあるコンポーネントの全てにおける利得誤差および位相誤差をリアル・タイムで訂正することが可能となる。これらの誤差は、限定ではないが、温度、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）、患者の大きさ、機械的移動、および電気的非線形性が原因で生ずる可能性があり、これらの全てはＲＦ経路をときと共に変化させる可能性がある。
【００８７】
図示する例示的実施形態では、安定化モジュール９００’は、ＭＲＩ配電システム９１０と電気的に連通しており、ハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせを含む。ソフトウェアは、プロセッサ４０８上で実行する。
【００８８】
図４の安定化モジュール４００と同様に、安定化モジュール９００’は、外部発生源（例えば、信号発生器）から、前置増幅器４１６において入力信号４１２を受け取る。一実施形態では、この入力信号４１２はパルス状ＲＦ入力信号である。次いで、指向性カプラ４１８が前置増幅した入力信号４１２をサンプリングする。第１サンプル４２０が誤差増幅器４２４に入力され、一方第２サンプル４２８が第１コントローラ４３２および第２コントローラ４３６に入力される。一実施形態では、第１コントローラ４３２は利得コントローラであり、入力信号４１２の振幅を修正するために用いられる。別の実施形態では、第２コントローラ４３６は移相器であり、入力信号４１２の位相を修正するために用いられる。以下で説明するが、修正した入力信号４４０が第１コントローラ４３２および第２コントローラ４３６によって出力され、増幅器４０４に入力される。
【００８９】
一実施形態では、増幅器４０４はＭＲＩ配電システム９１０の中で用いられる。増幅器４０４の出力信号４４８を表すフィードバック信号４４４も、誤差増幅器４２４に入力される。入力信号４２０、および９３６、ならびにＲＦ混成カプラ９３０を表す出力信号９３４が、第２誤差増幅器４２４’に入力される。出力信号４５２’および４５６’は、プロセッサ４０８の中にある主ループの誤差増幅器４２４（図４）に加入される。一実施形態では、誤差増幅器（４２４、４２４’）は、第１サンプル４２０およびフィードバック信号（４４４、９３４）のそれぞれを増幅するために対数中間周波数（ＬＯＧ  ＩＦ）増幅器４２６を含む。誤差増幅器４２４は、第１誤差信号４５２および第２誤差信号４５６を発生する。第１誤差信号４５２／第２誤差信号４５６は、一実施形態では、入力信号４１２と加算フィードバック信号との間における振幅誤差を表す。別の実施形態では、第１誤差信号４５２／第２誤差信号４５６は、入力信号４１２と加算フィードバック信号との間における位相誤差を表す。
【００９０】
一実施形態では、安定化モジュール９００’は３つのアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器４６０を含む。Ａ／Ｄ変換器４６０は、入力信号４１２を表す第１信号４６４、第１誤差信号４５２、および第２誤差信号４５６のディジタル化した表現をプロセッサ４０８に入力する。プロセッサ４０８は、信号処理を実行して制御信号を発生し、これらをディジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器４６８に出力する。一実施形態では、プロセッサ４０８は、図３に示すように、第２制御モジュール３０８および較正モジュール３６０を利用する。一実施形態では、プロセッサ４０８は第２制御モジュール３０８を実行して閉ループ制御ルーチンを実施する。更に別の実施形態では、Ａ／Ｄ変換器４６０、プロセッサ４０８、およびＤ／Ａ変換器４６８を含むディジタル制御システムを、全体的にアナログ制御システムと置換する。あるいは、ディジタル制御システムを部分的にのみアナログ制御システムと置換する。
【００９１】
一実施形態では、プロセッサ４０８が閉ループ制御ルーチンを実施するとき、第２制御モジュール３０８は、入力信号４１２の第１特性を修正するために用いることができる第１信号４７２と、入力信号４１２の第２特性を修正するために用いることができる第２信号４７６とを発生する。一実施形態では、入力信号４１２の第１特性は入力信号４１２の振幅であり、入力信号４１２の第２特性は入力信号４１２の位相である。
【００９２】
以上、本発明のある種の実施形態について説明した。しかしながら、本発明はこれらの実施形態に限定されるのではなく、逆に本明細書において明示的に記載したものに対する追加や修正も本発明の範囲に含まれることを明示的に注記しておく。更に、本明細書において記載した種々の実施形態の特徴は、相互に排他的ではなく、本発明の主旨や範囲から逸脱することなく、種々の組み合わせおよび置換においても、かかる組み合わせや置換が本明細書において明示されていなくても、存在できることは言うまでもない。実際に、本明細書に記載したことの変形、修正、およびその他の実施態様は、本発明の主旨や範囲から逸脱することなく、当業者には想起されよう。したがって、本発明は、先の例示的な説明のみによって定義されるのではない。
【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７Ａ−１】
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【図７Ａ−２】
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【図７Ｂ−１】
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【図７Ｂ−２】
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【国際調査報告】
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