(57)【要約】  本発明は、無線周波数信号を増幅する装置及び方法、並びに該装置を有するＭＲＩシステムを提供する。本発明の一態様は、無線周波数（ＲＦ）信号を増幅する装置であって、不平衡形式の前記ＲＦ信号を平衡信号に変換する磁気不感入力バラン（１０）と、各グループが少なくとも１つのＭＯＳＦＥＴ（３０、４０）を含み、それぞれ前記平衡信号をプッシュプル方式で増幅する少なくとも２つのＭＯＳＦＥＴグループと、前記増幅された平衡信号を不平衡形式に変換する磁気不感出力バラン（６０）と、前記少なくとも２つのＭＯＳＦＥＴグループの入力インピーダンスを前記磁気不感入力バラン（１０）の出力インピーダンスと整合する磁気不感入力整合ネットワーク（２０、２０’）と、前記少なくとも２つのＭＯＳＦＥＴグループの出力インピーダンスを前記磁気不感出力バラン（６０）の入力インピーダンスと整合する磁気不感出力整合ネットワーク（５０、５０’）と、前記少なくとも２つのＭＯＳＦＥＴグループを駆動する直流（ＤＣ）を供給するＤＣ電源を前記増幅された平衡信号から保護する磁気不感保護回路（７０、７０’）と、を有する装置を提案する。提案の装置は、高電力出力を有するだけでなく、磁気の影響を受けない。したがって、当該装置は、ＭＲＩスキャナ室のような強力な磁界の環境内でも動作できる。
2015509783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線周波数（ＲＦ）信号を増幅する装置であって、
不平衡形式の前記ＲＦ信号を平衡信号に変換する磁気不感入力バランと、
各グループが少なくとも１つのＭＯＳＦＥＴを含み、それぞれ前記平衡信号をプッシュプル方式で増幅する少なくとも２つのＭＯＳＦＥＴグループと、
前記増幅された平衡信号を不平衡形式に変換する磁気不感出力バランと、
前記少なくとも２つのＭＯＳＦＥＴグループの入力インピーダンスを前記磁気不感入力バランの出力インピーダンスと整合する磁気不感入力整合ネットワークと、
前記少なくとも２つのＭＯＳＦＥＴグループの出力インピーダンスを前記磁気不感出力バランの入力インピーダンスと整合する磁気不感出力整合ネットワークと、
前記少なくとも２つのＭＯＳＦＥＴグループを駆動する直流（ＤＣ）を供給するＤＣ電源を前記増幅された平衡信号から保護する磁気不感保護回路と、
を有する装置。
【請求項２】
各ＭＯＳＦＥＴグループは、２以上のＭＯＳＦＥＴを有し、前記装置は、
前記平衡信号を分け、前記分けられた平衡信号を、前記分けられた平衡信号の各々を前記２つのＭＯＳＦＥＴグループ内の対応するＭＯＳＦＥＴの入力インピーダンスと整合させる前記磁気不感入力整合ネットワークに供給する少なくとも２つのスプリッタ、
を更に有する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
各ＭＯＳＦＥＴグループは、２以上のＭＯＳＦＥＴを有し、前記２以上のＭＯＳＦＥＴのゲート電極、ドレイン電極は、それぞれ並列に結合される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記磁気不感入力バラン及び前記磁気不感出力バランのうちのいずれか１つは、平面磁気不感バランである、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記平面磁気不感バランの上層にあるコイルの本体は、前記上層にある前記コイルの２つのストリップの間にあるスリットの拡張部分を有する、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記磁気不感入力整合ネットワークは、それぞれ少なくとも２つのＭＯＳＦＥＴグループのうちの１つに対応する少なくとも２つのマイクロストリップライングループを有し、各マイクロストリップライングループは、それぞれ前記少なくとも２つのＭＯＳＦＥＴグループの入力インピーダンスを前記磁気不感入力バランの出力インピーダンスと整合する、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記磁気不感出力整合ネットワークは、それぞれ少なくとも２つのＭＯＳＦＥＴグループのうちの１つに対応する少なくとも２つのマイクロストリップライングループを有し、各マイクロストリップライングループは、それぞれ前記少なくとも２つのＭＯＳＦＥＴグループの出力インピーダンスを前記磁気不感出力バランの入力インピーダンスと整合する、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記磁気不感保護回路は、それぞれ前記少なくとも２つのＭＯＳＦＥＴグループに対応する、少なくとも２つのストリップラインとキャパシタの少なくとも２つのグループとを有し、同じＭＯＳＦＥＴグループに対応する、前記ストリップライン、前記キャパシタ及び前記マイクロストリップラインは、前記増幅された平衡信号をＲＦグランドに供給するために、前記ＲＦグランドを形成するようスケーリングされる、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
磁気不感保護回路は、キャパシタの前記少なくとも２つのグループと前記ＤＣ電源とをそれぞれ結合する少なくとも２つのケーブルを更に有し、各ケーブルは、前記増幅された平衡信号を前記ＤＣ電源から遮断するために、前記ストリップライン、前記キャパシタ及び前記マイクロストリップラインと共に動作する、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記マイクロストリップライン及び／又は前記ストリップラインは、印刷回路基板（ＰＣＢ）技術により形成できる、請求項６、７、８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の無線周波数（ＲＦ）信号を増幅する装置を有する磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム。
【請求項１２】
無線周波数（ＲＦ）信号を増幅する方法であって、
磁気不感入力バランにより、不平衡形式の前記ＲＦ信号を平衡信号に変換するステップと、
磁気不感入力整合ネットワークにより、少なくとも２つのＭＯＳＦＥＴグループの入力インピーダンスを前記磁気不感入力バランの出力インピーダンスと整合するステップと、
各グループが少なくとも１つのＭＯＳＦＥＴを含む前記少なくとも２つのＭＯＳＦＥＴグループにより、プッシュプル方式で前記平衡信号を増幅するステップと、
磁気不感出力整合ネットワークにより、前記少なくとも２つのＭＯＳＦＥＴグループの出力インピーダンスを前記磁気不感出力バランの入力インピーダンスと整合するステップと、
前記磁気不感出力バランにより、前記増幅された平衡信号を不平衡形式に変換するステップと、
を有し、
前記増幅された平衡信号は、磁気不感保護回路により、前記少なくとも２つのＭＯＳＦＥＴグループを駆動する直流（ＤＣ）を供給するＤＣ電源から遮断される、方法。
【請求項１３】
各ＭＯＳＦＥＴグループは、２以上のＭＯＳＦＥＴを有し、前記方法は、
少なくとも２つのスプリッタにより、前記平衡信号を分けるステップと、
前記分けられた平衡信号を、前記分けられた平衡信号の各々を前記２つのＭＯＳＦＥＴグループ内の対応するＭＯＳＦＥＴの入力インピーダンスと整合させる前記磁気不感入力整合ネットワークに供給するステップと、
を更に有する請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
各ＭＯＳＦＥＴグループは、２以上のＭＯＳＦＥＴを有し、前記２以上のＭＯＳＦＥＴのゲート電極、ドレイン電極は、それぞれ並列に結合される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記磁気不感入力バラン、前記磁気不感出力バラン、磁気不感入力整合ネットワーク、磁気不感出力整合ネットワーク、及び磁気不感保護回路のうちのいずれか１つは、ＰＣＢ技術により形成できる、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、磁気共鳴撮像（magnetic  resonance  imaging：ＭＲＩ）システム、より詳細には、無線周波数（ＲＦ）信号を増幅する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
医用画像化技術としてのＭＲＩは、核磁気共鳴（nuclear  magnetic  resonance：ＮＭＲ）の特性を利用して、身体内部にある原子の原子核を画像化する。ＭＲＩシステムでは、身体内の特定の原子核の磁化を調整するために、強力な磁界が生成される。この磁化の調整を体系的に変更するために無線周波数電磁場が導入され得る。これは、スキャナにより検出可能な回転磁界を原子核に生成させ、回転磁界に関するこの情報は、身体のスキャン領域の画像を構築するために記録される。
【０００３】
図１に示すように、ＭＲＩシステムでは、強力な磁界を生成する主磁石は、スキャナ室（つまり、磁石室）１１に置かれる。無線周波数電磁場を生成するＲＦ増幅器を含む、ＭＲＩシステムで用いられる電子装置１４の殆どは、これらの電子装置を強磁気環境から保護得するために、別の部屋（つまり、技術室）に配置されるべきである。磁石室１１は、これらの電子装置１４が強力な磁界による影響を受けるのを更に防ぐために、ＲＦケージ１３によりシールドされるべきである。技術室１２内のＲＦ増幅器により生成されるＲＦ信号は、通常、長いケーブルを介して磁石室１１の壁の中の穴１５を通って主磁石へと送信される。これは、大きな損失を生じ、結果としてＭＲＩのコストを高くしてしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、従来技術では、ＭＲＩシステム内でＲＦ信号を効率的に提供する技術が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ＭＲＩシステム内でＲＦ信号を効率的に供給する技術が本願明細書に記載される。一態様では、無線周波数（ＲＦ）信号を増幅する装置であって、不平衡形式の前記ＲＦ信号を平衡信号に変換する磁気不感入力バラン（１０）と、各グループが少なくとも１つのＭＯＳＦＥＴ（３０、４０）を含み、それぞれ前記平衡信号をプッシュプル方式で増幅する少なくとも２つのＭＯＳＦＥＴグループと、前記増幅された平衡信号を不平衡形式に変換する磁気不感出力バラン（６０）と、前記少なくとも２つのＭＯＳＦＥＴグループの入力インピーダンスを前記磁気不感入力バラン（１０）の出力インピーダンスと整合する磁気不感入力整合ネットワーク（２０、２０’）と、前記少なくとも２つのＭＯＳＦＥＴグループの出力インピーダンスを前記磁気不感出力バラン（６０）の入力インピーダンスと整合する磁気不感出力整合ネットワーク（５０、５０’）と、前記少なくとも２つのＭＯＳＦＥＴグループを駆動する直流（ＤＣ）を供給するＤＣ電源を前記増幅された平衡信号から保護する磁気不感保護回路（７０、７０’）と、を有する装置が提供される
ある設計では、磁気不感入力バラン（１０）及び磁気不感出力バラン（６０）の両者は、いかなる磁気の影響を受ける材料も、例えばフェライトを用いない。磁気不感入力整合ネットワーク（２０，２０’）及び磁気不感出力整合ネットワーク（５０，５０’）は、インダクタ、フェライト変圧器及びＲＦチョークコイルのような磁気の影響を受ける部品を用いない。したがって、当該装置は、いかなる磁気の影響を受ける部品もＭＲＩシステムに含まれないという事実により、強力な磁界の環境内、例えばスキャナ室で動作できる。
【０００６】
別の態様では、上述の本発明の態様による装置を有する磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システムが提供される。
【０００７】
別の態様では、無線周波数（ＲＦ）信号を増幅する方法であって、磁気不感入力バラン（１０）により、不平衡形式の前記ＲＦ信号を平衡信号に変換するステップと、磁気不感入力整合ネットワーク（２０、２０’）により、少なくとも２つのＭＯＳＦＥＴグループの入力インピーダンスを前記磁気不感入力バラン（１０）の出力インピーダンスと整合するステップと、各グループが少なくとも１つのＭＯＳＦＥＴ（３０、４０）を含む前記少なくとも２つのＭＯＳＦＥＴグループにより、プッシュプル方式で前記平衡信号を増幅するステップと、磁気不感出力整合ネットワーク（５０、５０’）により、前記少なくとも２つのＭＯＳＦＥＴグループの出力インピーダンスを前記磁気不感出力バラン（６０）の入力インピーダンスと整合するステップと、前記磁気不感出力バラン（６０）により、前記増幅された平衡信号を不平衡形式に変換するステップと、を有し、前記増幅された平衡信号は、磁気不感保護回路（７０、７０’）により、前記少なくとも２つのＭＯＳＦＥＴグループを駆動する直流（ＤＣ）を供給するＤＣ電源から遮断され得る、方法が提供される。
【０００８】
本開示の種々の態様及び特徴は、以下に更に詳細に記載される。また、本発明の他の目的及び利点は、添付の図面と組み合わせて説明を参照することにより、一層明らかになり容易に理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本開示は、実施形態及び図面の参照とを組み合わせて、以下に詳細に記載及び説明される。
【図１】病院内のＭＲＩシステムのレイアウトである。
【図２】ＲＦ増幅器の構造を示す。
【図３】無線周波数信号を増幅する方法のフローチャートである。
【図４】ＲＦ増幅器の別の構造を示す。
【図５】ＲＦ増幅器の別の構造を示す。  図中の同じ参照符号は、同様の又は対応する特徴及び／又は機能を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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記載されるが、本発明は、これらに限定されず、請求の範囲によってのみ限定される。記載の図面は、単に説明であり、非限定的である。図中、要素のうちの幾つかの大きさは、誇張され、説明目的のために縮尺通りではない。
【００１１】
図２は、無線周波数信号を増幅する装置、例えばＲＦ増幅器１００の構造を示す。ＲＦ増幅器１００は、磁気不感入力バラン１０、磁気不感入力整合ネットワーク、２つのＭＯＳＦＥＴグループ、磁気不感出力整合ネットワーク、磁気不感出力バラン６０、及び磁気不感保護回路、を有する。
【００１２】
磁気不感入力バラン１０は、不平衡フォーマットのＲＦ信号を、平衡信号に変換するために設けられる。また、磁気不感出力バラン６０は、平衡信号を不平衡信号フォーマットに変換するために設けられる。磁気不感入力バラン１０及び磁気不感出力バラン６０の両者は、いかなる磁気の影響を受ける材料も、例えばフェライトを用いない。磁気の影響を受ける材料を含む同軸伝送線変圧器の代わりに、磁気不感入力バラン１０及び磁気不感出力バラン６０の各々は、平面磁気不感バランであっても良い。１つの例示的な設計では、平面磁気不感バランは、印刷回路基板（Printed  Circuit  Board：ＰＣＢ）技術により形成される空芯伝送線を有する平面構造を有する。
【００１３】
ある設計では、平面構造は、ＰＣＢ基板のそれぞれ上層及び下層に形成される２つのコイルを有する。上層にあるコイルは、平衡ポートとして２つの並行ストリップを有する。ここで、２つの並行ストリップは、コイルの本体に関して対称的に配置され、スリットにより分離される。上層にあるコイルの中心には開口があり、上層にあるコイルは、下層にあるコイルを覆うのに十分大きい。上層にあるコイル及び下層にあるコイルは、特定動作周波数で共鳴するよう動作され得る。
【００１４】
別の設計では、上層にあるコイルの中心の開口の代わりに、平面構造の上層にあるコイルの本体は、２つの並行ストリップ間のスリットの拡張部分を有する。この種の平面バランの更なる詳細な説明は、例えば、中国特許番号第２０１０２０６８９２０７．１号、「A  planar  balun」、出願人Koninklijke  Philips  Electronics  N.V.、出願日２０１０年１２月２４日に開示されている。この特許文献は、参照によりここに組み込まれる。このような平面構造を有するバランは、挿入損失／反射減衰量により効率的に動作でき、より強力な磁界の環境でより適切に動作できる。
【００１５】
図２に示すように、２つのＭＯＳＦＥＴグループの各々は、１つのＭＯＳＦＥＴ、つまりＭＯＳＦＥＴ３０及びＭＯＳＦＥＴ４０を含む。磁気不感入力整合ネットワークは、ある設計では、それぞれＭＯＳＦＥＴ３０及びＭＯＳＦＥＴ４０に対応する２つの入力整合回路２０及び２０’を含む。２つの入力整合回路２０及び２０’は、同様の又は異なる構造を有しても良い。ある設計では、入力整合回路２０はマイクロストリップラインＡを有し、入力整合回路２０’はマイクロストリップラインＢを有する。マイクロストリップラインＡ及びＢは、ＰＣＢ技術により形成されても良い。マイクロストリップラインＡのサイズ及びマイクロストリップラインＢのサイズは、２つのＭＯＳＦＥＴ３０及び４０の入力インピーダンスを、磁気不感入力バラン１０の出力インピーダンスと整合させるために、スケーリングされても良い。
【００１６】
代替で、別の設計では、磁気不感入力整合ネットワークは、２つのＭＯＳＦＥＴグループの入力インピーダンスを磁気不感入力バラン１０の出力インピーダンスと整合する１つの入力整合回路、例えばマイクロストリップライングループを含むパッケージされた回路を有しても良い。
【００１７】
同様に、磁気不感出力整合ネットワークは、それぞれＭＯＳＦＥＴ３０及びＭＯＳＦＥＴ４０に対応する２つの出力整合回路５０及び５０’を有しても良い。出力整合回路５０はマイクロストリップラインＣを有し、出力整合回路５０’はマイクロストリップラインＤを有する。マイクロストリップラインＣ及びＤも、ＰＣＢ技術により形成されても良い。マイクロストリップラインＣのサイズ又はマイクロストリップラインＤのサイズのいずれかは、２つのＭＯＳＦＥＴ３０及び４０の出力インピーダンスを、磁気不感出力バラン６０の入力インピーダンスと整合させるために、スケーリングされても良い。
【００１８】
代替で、別の設計では、磁気不感出力整合ネットワークは、２つのＭＯＳＦＥＴグループの出力インピーダンスを磁気不感出力バラン６０の入力インピーダンスと整合する１つの出力整合回路、例えばマイクロストリップライングループを含むパッケージされた回路を有しても良い。
【００１９】
図２に示すように、磁気不感入力整合ネットワーク及び磁気不感出力整合ネットワークの両者は、インダクタ、フェライト変圧器、及びＲＦチョークコイルのような磁気の影響を受ける部品を用いない。したがって、ＲＦ増幅器１００内には線形整合ネットワークが存在する。線形整合ネットワーク内の損失は小さく、ＲＦ増幅器１００の性能は向上できる。
【００２０】
磁気不感保護回路は、直流（ＤＣ）電源を、２つのＭＯＳＦＥＴグループにより出力される平衡信号から保護するために設けられる。ＤＣ電源は、２つのＭＯＳＦＥＴグループ内のＭＯＳＦＥＴを駆動するために機能する。ある設計では、磁気不感保護回路は、それぞれ２つのＭＯＳＦＥＴグループ、つまりＭＯＳＦＥＴ３０及びＭＯＳＦＥＴ４０に対応する２つのサブ回路７０及び７０’を有しても良い。２つのサブ回路７０及び７０’は、同様の又は異なる構造を有しても良い。
【００２１】
ある設計では、サブ回路７０はストリップラインＥ及びキャパシタＣ１を有しても良く、サブ回路７０’はストリップラインＦ及びキャパシタＣ２を有しても良い。ストリップラインＥ（例えば、次元）、キャパシタＣ１（例えば、キャパシタンス）及びマイクロストリップラインＣ（例えば、次元）は、ＲＦグランドを形成するためにスケーリングされても良い。したがって、ＭＯＳＦＥＴ３０により出力される平衡信号は、ＤＣ電源に供給されない。ストリップラインＦ（例えば、次元）、キャパシタＣ２（例えば、キャパシタンス）及びマイクロストリップラインＤ（例えば、次元）は、ＲＦグランドを形成するためにスケーリングされても良い。したがって、ＭＯＳＦＥＴ４０により出力される平衡信号は、ＤＣ電源に供給されない。
【００２２】
代替で、別の設計では、磁気不感保護回路は、１つの保護回路、例えばそれぞれ２つのＭＯＳＦＥＴグループに対応する２つのストリップラインのグループ及び２つのキャパシタグループを含むパッケージされた回路を有しても良い。同じＭＯＳＦＥＴグループに対応するストリップライン、キャパシタ及びマイクロストリップラインは、ＲＦグランドを形成するためにスケーリングされ、対応するＭＯＳＦＥＴグループにより出力される平衡信号がＲＦグランドに供給されるのを防いでも良い。したがって、ＤＣ電源は、平衡信号から保護され得る。
【００２３】
別の設計では、サブ回路７０及び７０’のいかなる１つも、ＲＦ遮断性能を向上するケーブルを更に有しても良い。例えば、ＤＣ電源とキャパシタＣ１との間に置かれるケーブルＬは、ＭＯＳＦＥＴ３０により出力される平衡信号をＤＣ電源から遮断するために、ストリップラインＥ、キャパシタＣ１及びマイクロストリップラインＣにより動作されても良い。ある設計では、ケーブルは、特定長のツイストペアケーブルであっても良い。
【００２４】
開回路として平衡信号内のＲＦエネルギがＲＦチョーク（又はフェライトチョーク）により遮断される従来と比べて、磁気不感保護回路は、いかなる磁気の影響を受ける材料も用いない。つまり、上述の設計で記載したような磁気不感保護回路に関連するコンパクトなＲＦ接地技術が提供される。ＲＦ接地技術及びＲＦ増幅器１００内の分散型誘導性電力線は、従来のＲＦチョークと同じ役割を果たす。大きな磁気の影響を受けるＲＦチョークがもはや用いられないので、ＲＦ増幅器１００の体積は小さく、コンパクトなＭＲＩシステムが実現できる。
【００２５】
図３は、ＲＦ増幅器、例えば図２に示したＲＦ増幅器１００により実行される、無線周波数（ＲＦ）信号を増幅する方法のフローチャートを示す。
【００２６】
ＲＦ信号は、磁気不感入力バラン１０の不平衡ポートに加えられる。磁気不感入力バラン１０は、ＲＦ信号（つまり、シングルエンド）を平衡信号（つまり、差動信号）に変換する（ブロック１０）。平衡信号は、磁気不感入力整合ネットワークに供給される。ある設計では、入力整合回路２０及び２０’は、２つのＭＯＳＦＥＴグループの入力インピーダンスを磁気不感入力バラン１０の出力インピーダンスと整合するために、磁気不感入力整合ネットワーク内に設けられる。ある設計では、各ＭＯＳＦＥＴグループは、１つのＭＯＳＦＥＴ、例えば図２に示したようなＭＯＳＦＥＴ３０及び４０を有する。ＭＯＳＦＥＴ３０及び４０は、プッシュプル方式で平衡信号を増幅しても良い（ブロック３０）。平衡信号は差動信号なので、ＭＯＳＦＥＴ３０及び４０は、同じ種類のＭＯＳＦＥＴを選択しても良い。
【００２７】
ＭＯＳＦＥＴ３０及び４０により出力された増幅された平衡信号は、磁気不感出力整合ネットワークに供給される。ある設計では、出力整合回路５０及び５０’は、ＭＯＳＦＥＴ３０及び４０の出力インピーダンスを磁気不感出力バラン６０の入力インピーダンスと整合するために、磁気不感出力整合ネットワーク内に設けられる。磁気不感出力バラン６０は、増幅された平衡信号を不平衡形式に変換する（ブロック５０）。
【００２８】
磁気不感出力整合ネットワークに供給されるのに加えて、ＭＯＳＦＥＴ３０及び４０により出力された増幅された平衡信号は、磁気不感保護回路（例えば、図２に示したサブ回路７０及び７０’）によりＤＣ電源（図３に図示しない）から遮断され得る。
【００２９】
図４は、ＲＦ信号を増幅する装置、例えばＲＦ増幅器２００の別の構造を示す。この設計では、２つのＭＯＳＦＥＴグループの各々は、２個のＭＯＳＦＥＴを有する。特に、第１のＭＯＳＦＥＴグループは２個のＭＯＳＦＥＴ３５を有しても良く、第２のＭＯＳＦＥＴグループは２個のＭＯＳＦＥＴ４５を有しても良い。したがって、入力整合回路２０は２つのマイクロストリップラインＡを有し、入力整合回路２０’は２つのマイクロストリップラインＢを有する。ＲＦ増幅器２００は、２つのスプリッタ３２、４２を更に有する。例示的な設計では、各スプリッタ３２及び４２は、電力スプリッタであっても良い。磁気不感入力バラン１０により出力された平衡信号は、スプリッタ３２、４２により分けられ、それぞれ入力整合回路２０及び入力整合回路２０’に供給される。この設計では、スプリッタ３２により分けられた平衡信号は、２つのマイクロストリップラインＡにより、２つのＭＯＳＦＥＴ３５の対応する入力インピーダンスと整合され得る。また、スプリッタ４２により分けられた平衡信号は、２つのマイクロストリップラインＢにより、２つのＭＯＳＦＥＴ４５の対応する入力インピーダンスと整合され得る。
【００３０】
別の設計では、２つのＭＯＳＦＥＴグループの各々は、２個より多いＭＯＳＦＥＴを有しても良い。２個のスプリッタ３２及び４２の各々は、磁気不感入力バラン１０により出力された平衡信号を、各ＭＯＳＦＥＴグループ内のＭＯＳＦＥＴの数に従って分け、分けられた平衡信号を２つのＭＯＳＦＥＴグループ内の各ＭＯＳＦＥＴに分配しなければならない。２つのＭＯＳＦＥＴグループの各々の中のＭＯＳＦＥＴの数に対応して、入力整合回路２０はマイクロストリップラインＡのグループを有し、入力整合回路２０’はマイクロストリップラインＢのグループを有しなければならない。マイクロストリップラインＡ及びＢの各々は、分けられた平衡信号の各々を、２つのＭＯＳＦＥＴグループ内の対応するＭＯＳＦＥＴの入力インピーダンスと整合させるために設けられる。
【００３１】
図４に示すＲＦ増幅器２００により実行される方法は、図２のＲＦ増幅器１００により実行される方法と同様である。すＲＦ増幅器２００の方法は、２個のスプリッタ３２、４２により平衡信号を分けるステップと、分けられた平衡信号の各々を２つのＭＯＳＦＥＴグループ内の対応するＭＯＳＦＥＴの入力インピーダンスと整合させるために、分けられた平衡信号を入力整合回路２０及び２０’に供給するステップと、を更に有する。
【００３２】
図５は、ＲＦ信号を増幅する装置、例えばＲＦ増幅器３００の別の構造を示す。この設計では、２つのＭＯＳＦＥＴグループの各々は、２個のＭＯＳＦＥＴを有する。特に、第１のＭＯＳＦＥＴグループは２個のＭＯＳＦＥＴ３５を有しても良い。ここで、２個のＭＯＳＦＥＴ３５のゲート電極、ドレイン電極は、並列に結合される。また、第２のＭＯＳＦＥＴグループは２個のＭＯＳＦＥＴ４５を有しても良い。ここで、２個のＭＯＳＦＥＴ４５のゲート電極、ドレイン電極も、並列に結合される。したがって、それぞれ２つのＭＯＳＦＥＴグループの入力インピーダンスを磁気不感入力バラン１０の出力インピーダンスと整合させるために、入力整合回路２０は１つのマイクロストリップラインＡを有しても良く、入力整合回路２０’は１つのマイクロストリップラインＢを有しても良い。
【００３３】
図５に示した並列ゲート構造、つまり２つのＭＯＳＦＥＴ３５及び４５のゲート電極、ドレイン電極がそれぞれ並列に結合されることを利用することにより、９０°ハイブリッド又は電力スプリッタにより導入されたポテンシャル信号不平衡は除去され、したがって磁気不感入力整合ネットワークのデバッギングが容易になる。さらに、図５に示す並列ゲート構造では、マイクロストリップラインＡ及び／又はマイクロストリップラインＢの幅は倍にされても良く、したがって特性インピーダンスは減少され得る。さらに、マイクロストリップラインＡ及び／又はマイクロストリップラインＢの長さは、入力整合ネットワーク内の共振を回避するために低いＱを有するインダクタとして動作するために、スケーリングされても良い。ある例示的な設計では、磁気不感入力バラン１０は４：１バランであり、並列ＭＯＳＦＥＴの入力インピーダンスを４：１バランの出力インピーダンスと整合することが容易である。
【００３４】
図５に示すＲＦ増幅器３００により実行される方法は、図２のＲＦ増幅器により実行される方法と同様なので、省略する。
【００３５】
ＲＦ信号を増幅する装置の構造は、上述のＲＦ増幅器の構造に限定されない。請求される本発明の種々の態様はこれらの特定の詳細事項とは別の他の例でも実施できることが当業者に明らかである。
【００３６】
例示的な設計では、平衡信号を増幅するために２つより多いＭＯＳＦＥＴグループが設けられても良い。平衡信号を各ＭＯＳＦＥＴグループに分配するために、１又は複数のスプリッタが必要であっても良い。また、相応して、磁気不感入力整合ネットワーク（例えば、１又は複数のマイクロストリップライン）は調整されても良い。例示的な設計では、マイクロストリップライン（例えば、マイクロストリップラインＡ、Ｂ、Ｃ及びＤ）及びストリップライン（例えば、ストリップラインＥ及びＦ）の両者は、銅箔として形成され、ＰＣＢ技術により製造される。
【００３７】
入力／出力バラン内で用いられる磁気の影響を受ける材料、入力／出力整合ネットワークに含まれるインダクタ又はフェライト変圧器、及びＲＦチョークコイルのような全ての磁気の影響を受ける部品がＲＦ増幅器から除去されるので、ＲＦ増幅器を有するＭＲＩシステムは、強力な磁界に適合できる。損失は、線形入力／出力整合ネットワークを利用することにより低減できる。ＰＣＢ技術により形成される、入力／出力バランの平面構造、マイクロストリップライン（例えば、マイクロストリップラインＡ、Ｂ、Ｃ及びＤ）及びストリップライン（例えば、ストリップラインＥ及びＦ）を含む全ての完全な平面構造は、ＲＦ増幅器の配置図を単純にする。したがって、ＲＦ増幅器は、よりコンパクトになり、容易に複製できる。したがって、ＲＦ増幅器のコストは低減される。
【００３８】
留意すべきことに、上述の実施形態は、本発明を限定するのではなく、当業者は添付の請求の範囲から逸脱することなく代替の実施形態を考案できる。請求項中、括弧内に記載された如何なる参照符号も、請求項を制限すると見なされるべきではない。用語「有する（comprising）」は、請求項及び説明中に列挙された以外の要素又はステップの存在を排除するものではない。要素の前にある単数を表す語（「ａ」、「an」）は、このような要素の複数の存在を排除しない。複数のユニットを列挙しているシステムの請求項では、これらの複数のユニットは、１つの同一のハードウェア及び／又はソフトウェアアイテムにより実装することができる。第１、第２、第３等の語の使用は、如何なる順序も示さない。これらの語は、名称として解釈されるべきである。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成26年9月3日(2014.9.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線周波数（ＲＦ）信号を増幅する装置であって、
不平衡形式の前記ＲＦ信号を平衡信号に変換する磁気不感入力バランと、
各グループが少なくとも１つのＭＯＳＦＥＴを含み、それぞれ前記平衡信号をプッシュプル方式で増幅する少なくとも２つのＭＯＳＦＥＴグループと、
前記増幅された平衡信号を不平衡形式に変換する磁気不感出力バランと、
前記少なくとも２つのＭＯＳＦＥＴグループの入力インピーダンスを前記磁気不感入力バランの出力インピーダンスと整合する磁気不感入力整合ネットワークと、
前記少なくとも２つのＭＯＳＦＥＴグループの出力インピーダンスを前記磁気不感出力バランの入力インピーダンスと整合する磁気不感出力整合ネットワークと、
を有し、
前記少なくとも２つのＭＯＳＦＥＴグループを駆動する直流（ＤＣ）を供給するＤＣ電源を前記増幅された平衡信号から保護する磁気不感保護回路、を更に有する装置。
【請求項２】
各ＭＯＳＦＥＴグループは、２以上のＭＯＳＦＥＴを有し、前記装置は、
前記平衡信号を分け、前記分けられた平衡信号を、前記分けられた平衡信号の各々を前記２つのＭＯＳＦＥＴグループ内の対応するＭＯＳＦＥＴの入力インピーダンスと整合させる前記磁気不感入力整合ネットワークに供給する少なくとも２つのスプリッタ、
を更に有する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
各ＭＯＳＦＥＴグループは、２以上のＭＯＳＦＥＴを有し、前記２以上のＭＯＳＦＥＴのゲート電極、ドレイン電極は、それぞれ並列に結合される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記磁気不感入力バラン及び前記磁気不感出力バランのうちのいずれか１つは、平面磁気不感バランである、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記平面磁気不感バランの上層にあるコイルの本体は、前記上層にある前記コイルの２つのストリップの間にあるスリットの拡張部分を有する、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記磁気不感入力整合ネットワークは、それぞれ少なくとも２つのＭＯＳＦＥＴグループのうちの１つに対応する少なくとも２つのマイクロストリップライングループを有し、各マイクロストリップライングループは、それぞれ前記少なくとも２つのＭＯＳＦＥＴグループの入力インピーダンスを前記磁気不感入力バランの出力インピーダンスと整合する、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記磁気不感出力整合ネットワークは、それぞれ少なくとも２つのＭＯＳＦＥＴグループのうちの１つに対応する少なくとも２つのマイクロストリップライングループを有し、各マイクロストリップライングループは、それぞれ前記少なくとも２つのＭＯＳＦＥＴグループの出力インピーダンスを前記磁気不感出力バランの入力インピーダンスと整合する、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記磁気不感保護回路は、それぞれ前記少なくとも２つのＭＯＳＦＥＴグループに対応する、少なくとも２つのストリップラインとキャパシタの少なくとも２つのグループとを有し、同じＭＯＳＦＥＴグループに対応する、前記ストリップライン、前記キャパシタ及び前記マイクロストリップラインは、前記増幅された平衡信号をＲＦグランドに供給するために、前記ＲＦグランドを形成するようスケーリングされる、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
磁気不感保護回路は、キャパシタの前記少なくとも２つのグループと前記ＤＣ電源とをそれぞれ結合する少なくとも２つのケーブルを更に有し、各ケーブルは、前記増幅された平衡信号を前記ＤＣ電源から遮断するために、前記ストリップライン、前記キャパシタ及び前記マイクロストリップラインと共に動作する、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記マイクロストリップライン及び／又は前記ストリップラインは、印刷回路基板（ＰＣＢ）技術により形成できる、請求項６、７、８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の無線周波数（ＲＦ）信号を増幅する装置を有する磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム。
【請求項１２】
無線周波数（ＲＦ）信号を増幅する方法であって、
磁気不感入力バランにより、不平衡形式の前記ＲＦ信号を平衡信号に変換するステップと、
磁気不感入力整合ネットワークにより、少なくとも２つのＭＯＳＦＥＴグループの入力インピーダンスを前記磁気不感入力バランの出力インピーダンスと整合するステップと、
各グループが少なくとも１つのＭＯＳＦＥＴを含む前記少なくとも２つのＭＯＳＦＥＴグループにより、プッシュプル方式で前記平衡信号を増幅するステップと、
磁気不感出力整合ネットワークにより、前記少なくとも２つのＭＯＳＦＥＴグループの出力インピーダンスを前記磁気不感出力バランの入力インピーダンスと整合するステップと、
前記磁気不感出力バランにより、前記増幅された平衡信号を不平衡形式に変換するステップと、
を有し、
前記増幅された平衡信号は、磁気不感保護回路により、前記少なくとも２つのＭＯＳＦＥＴグループを駆動する直流（ＤＣ）を供給するＤＣ電源から遮断される、方法。
【請求項１３】
各ＭＯＳＦＥＴグループは、２以上のＭＯＳＦＥＴを有し、前記方法は、
少なくとも２つのスプリッタにより、前記平衡信号を分けるステップと、
前記分けられた平衡信号を、前記分けられた平衡信号の各々を前記２つのＭＯＳＦＥＴグループ内の対応するＭＯＳＦＥＴの入力インピーダンスと整合させる前記磁気不感入力整合ネットワークに供給するステップと、
を更に有する請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
各ＭＯＳＦＥＴグループは、２以上のＭＯＳＦＥＴを有し、前記２以上のＭＯＳＦＥＴのゲート電極、ドレイン電極は、それぞれ並列に結合される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記磁気不感入力バラン、前記磁気不感出力バラン、磁気不感入力整合ネットワーク、磁気不感出力整合ネットワーク、及び磁気不感保護回路のうちのいずれか１つは、ＰＣＢ技術により形成できる、請求項１２に記載の方法。
【国際調査報告】
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2015509783.tif 000009
2015509783.tif 000010