高频电路的学习
天线知识
辐射的条件是时变的电流或者说电子要有加速或减速
互易定理
在只含一个电压源（或 电流源 ），不含 受控源 的 线性电阻 电路中，电压源（或电流源）与电流表（电压表）互换位置，电流表（电压表）读数不变。这种性质称为互易定理。
环形天线
根据拉莫尔进动频率， 应该属于VHF频段，线圈周长小于电磁波周长的1/10则属于是小loop，可近似为无限小的磁极子。
辐射阻抗，在馈电点辐射能量和有效电流平方的比值。
小环形天线
其可被恒定电流的小的线性磁极子代替
辐射阻抗和半径、波长有关，以及线圈匝数.
但是损失阻抗因为电流的不均匀分布，就很难用有限的分析方法去决定，依赖于实验。
远场情况下，E和H相互垂直并与传播方向横向，形成TEM场。其波阻抗等于本征阻抗。
其方向性、最大有效面积都有公式
Z=R+jX (X是reactance电抗jwl or 1/jwc) Y=G+jB(Y是admittance导纳，G是电导，B是电纳，G和B的公式很重要)
verctor effective length（在保持实际天线最大辐射方向上场强值不变的条件下，假设天线上电流为均匀分布时的天线长度）
恒定电流的圆型线圈
Time-average power density是1/2 的E和H的共轭的叉乘的实数部分
输入阻抗的虚数部分可以被连接一个电抗元件消除
非恒定电流的圆型线圈
除非线圈半径很小，否则不会被认为是不一样的。
当线圈周长接近一个波长的时候，最大图象从线圈平面变到了轴方向。
设计小型环状线圈的指标：radiation resistance, directivity, maixmum effective aperture, resonance capacitance, resonance input impedance and inductance
effective aperture天线接收的可用功率和入射电磁波单位面积的功率，a measure of how effective an antenna is at receiving power
地和地球curvature effects
辐射阻抗在自由空间和均匀有损介质的比值是评价天线性能的一个指标。
多边形线圈
不同的形状会有不同的输入阻抗
铁氧体环
所谓铁氧体环，就是中间插个铁氧棒。
对于接受线圈，信噪比比效率更重要。
提升辐射阻抗，增加周长，加入铁氧体环
辐射积分和辅助电位函数
去计算E和H的时候往往先求得中间量 verctor potential A和F，其由source density的积分求得，随后通过微分就可以求得场量。
阻抗匹配
让天线的输入阻抗和传输线的阻抗尽量一样
驻波比
表现波的能量传递状态，定义为驻波波腹电压与波节电压幅度之比，又称为驻波系数、驻波比。 驻波比等于1时，表示馈线和天线的阻抗完全匹配，此时高频能量全部被天线辐射出去，没有能量的反射损耗； 驻波比为无穷大时，表示全反射，能量完全没有辐射出去。
HF上手实操
设计流程
选择求解类型→创建设计模型→分配边界条件和端口激励→求解设置→运行仿真分析→数据后处理查看分析结果
S参数
S参数的全称为Scatter 参数，即散射参数。 S参数描述了传输通道的频域特性，在进行串行链路SI分析的时候，获得通道的准确S参数是一个很重要的环节，通过S参数，我们能看到传输通道的几乎全部特性。信号完整性关注的大部分问题，例如信号的反射，串扰，损耗，都可以从S参数中找到有用的信息。 S12为反向传输系数，也就是隔离。S21为正向传输系数，也就是增益。S11为输入反射系数，也就是输入回波损耗，S22为输出反射系数，也就是输出回波损耗。
parameters
Radiation pattern
以数学方程或者图形化的形式去解释关于辐射在空间中的特性
以观察者视角的空间能量分布很重要，不过我应该关注的事接受磁场的分布，也叫Amplitude field pattern.
课程大纲
方向图
表示天线在空间各个方向辐射电磁波功率大小的图型。
辐射强弱与振荡电流的大小有关（与距离无关）（U），天线上电流分布的情况对天线辐射的方向图有决定性的作用
半功率波束宽度（-3dB, HPBW）,第一零点波束宽度（FNBW）很重要
方向性系数（D，远区场的某一球面上天线的辐射强度与平均辐射强度之比）
效率（辐射功率和输入功率之比）
增益（G）指，以天线的输入功率为基点，在相同输入功率、相同距离的条件下，天线在最大辐射方向上的功率密度与无方向性天线在该方向上的辐射功率密度的比值
极化指，天线辐射电磁波的电场的方向
阻抗
要让馈线和天线的输入阻抗匹配，使得电磁能量得到最有效的利用
接受天线理论
T/R 的互易性
等效电路，最大输出功率
实效面积，代表接受天线吸取外来电波能量的能力
阻抗失配和极化失配
环天线
双极和单极天线
频带宽度指一个能让天线的特性参量（方向图、波瓣宽度、输入阻抗、副瓣电平）可以保持在规定范围内的一个带宽范围
天线阵
行波天线
开槽天线
巴俾涅原理，指在点光源照射下，一个不透光物体产生的衍射图样和一个带有与该物体形状、大小完全相同的孔的衍射屏产生的衍射图样完全相同。
也被用于论述互补屏（理想导电屏和理想导磁屏）的矢量电磁场问题
口径天线理论
口径天线由馈源（用来将高频电流能量转化为电磁波辐射能量的）和产生方向性的部分组成
平面口径的绕射
天线增益的定义, 在输入功率相同的条件下，天线在某一个方向辐射的功率流密度和理想点源在同一方向的功率流密度之比
波导辐射器和喇叭天线
单反射面天线
双反射面天线
射频电路的设计
电磁兼容原理
电磁干扰的三要素，电磁干扰源、传播耦合通道、敏感设备
馈电
馈电是指被控制装置向控制点的送电，即对一个用户电路供电。 电源端向负载设备供电的输电线路叫馈电线路。
耦合
信号由第一级向第二级传递的过程
课程大纲
电磁干扰源
宽带干扰（几十道几百GHz）通常由上升、下降时间很短的窄脉冲形成
电磁干扰的耦合与传播
耦合，电路与其他电路之间的电磁能量的联系
传导耦合，电磁干扰能量从干扰源沿金属导体传播道被干扰的对象
辐射耦合，电磁干扰能量从干扰源以电磁波的形式传播到被干扰的对象
高频下的分布参数电路，其传播特性由线路的分布电容C、分布电感L、分布电阻R和分布颠倒G决定。
电阻性耦合，至少存在两个相互耦合的电流回路，电流存在在公共阻抗中流过
电容性耦合，由两个电路之间的电场相互作用而产生
电感性耦合，由两个电路之间的磁场相互作用而引起
电偶极子的辐射和磁基本振子的辐射
接地与搭接技术
接地既能抑制干扰的影响又能抑制设备向外发射干扰.
串联单点接地是用一条公共接地线到电位基准点（性能最差），接地点应选在低电平电路的输入端
并联单点接地是将需要接地的各部分分别以接地导线直接连到电位基准点
多点接地（适用于高频，每隔0.1波长接地一次）指电子设备中各个接地点都直接接到距它最近的接地平面上，以使接地引线的长度最短
地线电流阻抗产生的电压降和环境电磁场产生的感应电压。（可使用铁氧体磁环去抑制地线回路的干扰）
搭接是指在两金属表面间建立一个低阻抗的通路
屏蔽技术
一种解释是利用屏蔽体反射、衰减并引导场源所产生的电磁能量使它不进入被防护区
射频磁屏蔽是利用良导体在入射高频磁场作用下产生涡电流，并由涡电流的反磁通抑制入射磁场
屏蔽体原理的机理： 空气和金属交界面的阻抗的不连续，在分界面引起波的反射 在屏蔽体中被屏蔽材料衰减
滤波技术
滤波主要是抑制传导干扰。 最重要的是频率特性，即滤波器的插入损耗（无滤波和有滤波时的电压db比）随工作频率的不同而变化的特性。
电磁干扰预测
微波基础（看一遍章节目录）
导波的一般特性（似乎MRI大部分是自由空间波）
导波就是在含有不同媒质边界的空间传播的电磁波
导波系统场分析
传输线的电路理论
微波谐振器
常用的微波元件
麦克斯韦方程
D-electrical flux density B-magnetic flux density H-magnetic field intensity E-electrical field intensity
RF射频流程
Frequency synthesizer
precise digital control over frequency and phase
Pulse modulator
Shape RF pulse.
Quadrature Hybrid Coupler
把一个信号正交为两个
T/R Switch and Coil
make current delivered to the right coil in the right time.
Adjusting the magnitude and the duration of B1 will get the variable fliip angles. 90 degree or 180 degree
Large arrays for parallel imaging
Polarization
Linear, 电场被限制在传播路径的单一平面（缺点是传输能量损耗大，现在的使用非常局限） Circular, 有两个相互垂直，振幅相等，相位差为pi/2的线性极化组成。根据旋转方向确定是左旋极化还是右旋极化 Elliptical, 有两个振幅不一样，相位差存在的线性极化组成
Helmholtz coil
两个同轴摆放的圆型线圈，电流通向且相等，间距为半径（这样中间的磁场不均匀性最低）
Birdcage coil
Consists of End rings and Rungs
capacitors used to choose desired frequency characteristics
内部是匀强磁场
低场强还好，高场强和病人有耦合；以及“near field”的问题
解决方法是用超过2个端口去驱动线圈
TEM Resonator Coils
Transverse Electromagnetic Resonator Coils.
和鸟笼结构不同的是，内径的棒子换成了foil microstrips，外径是开槽的金属屏蔽（用于反射内部的场，减少辐射损失）
cavity resonator（详细看下书）
在设备里面，波存在于空心闭合导体中，可以被拿来控制频率。
一般只在微波或者更高的频率下使用。
高频下会产生震荡的驻波。
Parallel Transmit RF
多个子系统组成去形成一个net B1,可以减少成像时间，减弱dielectrical artifact
Dielectric artifact
电场与组织的相互作用，产生电流，干扰成像。
因为高场情况下，波长小于身体，驻波开始流动
Circulator
一种无源，非互易的三端口或四端口设备，仅允许微波或射频信号在进入信号后立即通过该端口离开
adaptive RF-shiming
According to each patient's anatomy, adjusting the power, amplitude,phase and waveform of the individual RF sources
Specific absorption rate(SAR)
Specific Absorption Rate (SAR) is a measure of the amount of RF power deposited in the human head or body whenever a mobile phone or other wireless radio device transmits.
Receive-only RF coils
一般放在更接近病患的位置上。
提取频率、相位和振幅的信息。
线圈的大小和到目标的距离都直接影响线圈敏感度
Array coils
high signal-to-noise and large fields of view
Switchable array
最早用于脊柱成像
Phased array
线圈重叠去减小耦合
理想情况下，N个独立线圈可以提升\sqrt{N}倍信噪比
Parallel array（怎么去平衡重叠和解耦）
利用的是信号的差分加权
解耦电路是怎么实现的？
干扰
Reducing Fringe Fields
Fringe Fields是指磁芯外的磁场.
可以通过active shielding coil去屏蔽
Siemens的“EIS”使用第三组电短路的超导线圈，当磁体感受到边缘场的扰动时，电流就会在线圈中流动。
另一种是Magnetic Active Compensation System (MACS)，通过部属三轴磁力计，检测磁场变化，使用线圈做补偿
RF subsystem
a hybrid coupler used to distribute input power equally among various coil ports.
T/R switch
Decoupling(怎么做到的)
防止被高功率的RF信号损坏
Preamplification
ADC
Demodulation
移除高频载波噪声
Risk
Cutaneous burns
笼式结构的线圈节点容易产生高温