用於計算機層析x射線攝像系統中高速數據通訊的差分驅動傳輸線的製作方法
2023-07-22 23:00:56 2
專利名稱：用於計算機層析x射線攝像系統中高速數據通訊的差分驅動傳輸線的製作方法
技術領域：
本發明總地來說涉及計算機層析X射線攝像(CT)系統，具體地說是涉及用於CT系統中高速數據通訊的差分驅動傳輸線。
CT系統通常採用一個旋轉機架或臺架以得到在不同的旋轉角度下的多個X光圖象或視圖。每一組圖象在本領域中被稱之為「斷層象」。病人或者無生物通常被置於旋轉機架中空部分中一個可以沿軸向移動的臺桌上，因此能夠在多個軸向位置處得到相應的斷層象。由計算機根據預定的算法將得到的各個斷層象進行數據處理，以生成可供診斷或觀察用的增強圖象。
旋轉機架中包括一個X光源，一個探測器陣列和用於產生各個視圖的圖象數據的電路部分。為了將原始圖象數據處理成增強形式的圖象而採用了一組固定不動的電子設備。所以需要在CT系統的旋轉機架與固定工作檯之間提供圖象數據通訊設施。
為了減少病人的不舒適的感覺和/或提高設備的利用率都需要儘可能快地得到所要的圖象，所以在固定工作檯和旋轉機架之間的數據通訊速率是一個重要的考慮因素。在目前的CT系統中，一幅圖象一般由約800個檢測器通道構成，每個檢測器通道的輸出用16比特表示(即，每幅圖象12.8K比特)，並且一般每秒重複1000次，因此僅對圖象數據而言就需要大約每秒13兆比特(Mbit/sec)的淨數據傳輸速率。未來的CT系統通過採用四倍、八倍或者十六倍的檢測器通道能夠同時生成多層斷層象，從而要求僅僅對於圖象數據的數據傳輸速率就要增加到150Mbit/sec以上。
以前的CT系統使用電刷和滑動環來使旋轉機架與固定工作檯之間保持電連接。但是一般來說，CT系統使用電刷和滑動環進行數據傳輸，其所能達到的數據傳輸速率會受到明顯的限制。這是由於圍繞著圓形的滑動環傳送信號需要較多的時間。在所要求的數據傳輸速率下，圍繞環的電子路徑長度將是一個比特周期時間的幾分之一，所以圍繞環沿相反方向傳播的電磁波可能會在一個比特周期的完全不同的時間到達接收點，從而引起雜亂的接收。
本申請所引用的美國專利US-5,208,581(授予A.K.Collins，並轉讓給本發明的受讓人)涉及使用電刷和滑動環進行數據通訊的另一類型的機架。儘管Collins的設計使得固定工作檯與旋轉機架之間的數據通訊具有相對較高的速度，但是仍然存在使用接觸式電刷和滑動環所固有的缺點。例如，電刷和滑動環之間的機械接觸會使其老化，為了維持可靠的通訊就需要定期更換這些電刷和滑動環。此外，Collins的滑動環設計也無法支持多層斷層象CT系統所需的更高的數據傳輸速度。
其他的CT系統為固定工作檯與旋轉機架之間的數據通訊採用了光學數據傳輸線路。雖然光學數據傳輸線路的設計避免了滑動環與電刷的主要缺點，但是這種光學方式需要必須在嚴格的技術要求下製造出來的光學器件，並且為了在旋轉機架相對較長的軌道長度上實現可靠的光學耦合這些光學器件在操作中要求基本上保持空間準直狀態。這將導致高成本，因此需要為CT系統提供一種改進的通訊線路，它能以低成本實現在CT系統的固定工作檯與旋轉機架之間的可靠而且高速的數據傳輸。
另一個目的是提供一種能夠抗電磁輻射幹擾的固定工作檯與旋轉機架之間的通訊線路，所說電磁輻射幹擾主要是指在醫院環境中由蜂窩電話、電震器、外科鋸以及甚至由任何特定的CT系統的電噪聲所產生的幹擾。此外，本發明的目的還在於減少從通訊線路中輻射出來的電磁能量，以滿足政府的規定，諸如由聯邦通訊委員會和/或外國政府發布的法規。如在美國專利申請No._(RD-23,551)中所公開的，由一根傳輸線和一個耦合器或者探針構成用於實現這種高速數據通訊線路的裝置。在美國專利申請No._(RD-23,679)中還公開了採用一種U-形結構可有效地充分減少傳輸線的電磁輻射，同時提供了一條通道使耦合器很容易進入傳輸線。雖然這種U-形結構有效地屏蔽了傳輸線，但仍需要減少從耦合器周圍發射或者漏洩出的電磁輻射。此外還需要減少耦合器對於外界產生的可能對耦合器的操作產生幹擾的電磁能量的敏感度。
籠統而言，本發明是通過在具有固定工作檯和通常為環形的旋轉機架的計算機層析X射線攝像(CT)系統中提供一個由差分驅動傳輸線構成的裝置來滿足前述的各個要求的，所說的傳輸線安裝在旋轉機架上，並且基本圍繞著旋轉機架設置。該差分驅動傳輸線由若干分段構成，每一分段具有各自的第一端和第二端，並且具有各自的電氣長度，這些長度經過選擇以使同時施加到各個第一端的調製信號經過預定的時間延遲到達各個第二端。這些分段是以這樣的方式設置的，使任何兩個相鄰分段的第一端基本上彼此鄰近，使任何兩個相鄰分段的第二端基本上彼此鄰近，以避免從中傳播的調製信號的時間延遲的不連續。該裝置還包括傳輸線屏蔽裝置，諸如固定在傳輸線上用於使傳輸線能夠屏蔽電磁輻射的U-形結構。該屏蔽裝置圍繞著旋轉機架形成了一條通道。一個差分耦合器安裝在固定工作檯上並位於通道中與傳輸線足夠近的位置處，從而實現它們之間的無線電耦合，以接收施加到各個分段上的調製信號。還可以提供一個耦合器屏蔽裝置以使耦合器能夠屏蔽電磁輻射。
而本發明本身，包括結構和操作的方法，以及本發明其他的目的和優點，通過以下參照附圖所作的描述可以得到最好的理解，在這些附圖中相同的標號表示相同的部分，其中
圖1為採用了本發明的CT系統的透視圖；圖2為採用了本發明的差分驅動傳輸線和差分耦合器的裝置的一個實施例的示意圖；圖3為可以用作圖2中裝置的各個實施例中的差分驅動傳輸線和/或差分耦合器的微帶的橫截面剖視圖；圖4A和圖4B分別為根據本發明的相應實施例分別加以屏敝的圖2中的差分驅動線和一個差分耦合器各自的橫截面剖視圖；圖5為用於本發明的差分驅動傳輸線和差分耦合器的電路模式的簡化示意圖；圖6為本發明的差分驅動傳輸線以及一條非差分驅動的傳輸線的電磁輻射輸出特性曲線圖。
如圖1所示，一個CT系統，其用於攝取人體組織的至少一個待診斷區域的圖象，包括一張病員臺10，它可以被放置在通常為環形的旋轉機架或者工作架15的開孔11中，機架15具有一個預先形成的周邊，如外周邊16。固定工作檯12可方便地用於支撐旋轉機架15。一個最好能夠產生高度準直的X-光的攝像能源1 3安裝在旋轉機架上孔11的一側，在孔11的另一側安裝有檢測器陣列14。在對病人進行掃描期間，旋轉機架與X-光源13和檢測器陣列14一起繞著中間孔旋轉，從而在至少180°的轉動範圍內得到許多不同角度下的X-光衰減測量數據。檢測器陣列14可以由許多行組成，每一行沿其長度方向大約有800個檢測器通道。檢測器陣列14中每一通道的各個輸出端都與一個數據採集系統DAS(未示出)相連。在進行數據採樣時，每個通道的輸出都由DAS轉換為表示X-光密度的，例如16比特的數字值。
旋轉機架還包括與旋轉機架15一起旋轉的附加架載電子線路(未示出)。架載電路基本上是從屬於設置在旋轉機架15以外的固定電子系統30的。固定電子系統30是一個計算機系統，它用於向旋轉機架15上的架載電路發布命令，並用於經由從固定工作檯12中引出的適合的電導線接收所得到的圖象數據，從而對所接收到的圖象數據進行數據處理。
本發明的目的在於提供通過使用差分驅動傳輸線和差分耦合器使旋轉機架和固定工作檯之間能夠進行高速數據通訊的裝置，其優點在於可以避免使用滑動環和電刷，並使旋轉機架15能夠連續旋轉。如上面所討論的，多層斷層象CT系統要求高速數據通訊。本發明無須使用電刷和滑動環或者使用高成本的光學裝置即可實現這種高速數據通訊(例如，超過150Mbit/sec)。此外，儘管旋轉機架的周邊相對較長(大約13ft)，本發明仍然能夠實現可靠的低成本的高速數據通訊。
在下面的討論中，假定在旋轉機架15與固定工作檯12之間通訊的所有數據都已經串行化，即運用已知的多路傳輸技術將並行數據轉化為用於傳輸的串行數據，反過來在接收時也是一樣。儘管對於那些本領域的技術人員來說，根據本發明顯然也可以採用多路並行路徑，但是本發明仍採用了串行方式，從而只需要傳輸一位的數據串。在各種情況下，都可以採用多級或者多相編碼技術以進一步提高可能實現的最大數據傳輸速率。
如圖2所示，一條差分驅動傳輸線40安裝在旋轉機架15(圖1)上，並且基本上圍繞著旋轉機架設置，例如環繞著旋轉機架的周邊設置。同樣，傳輸線也可以很方便地固定在旋轉機架的環狀面，即由旋轉機架的同心圓(例如形成孔11的同心圓和具有周邊16的較大的同心圓16)限定的表面上。此外，應當理解本發明並不限於圓形的幾何形狀，因為對於本發明來說，除了圓形以外的其他形狀也能達到同樣的效果。傳輸線40由分段50和60構成，每一段都有各自的第一端52，62和各自的第二端54，64。在圖2中，每個分段都用雙線表示，因為，在圖3中可以看得比較清楚，每個分段都由分別傳送彼此位相相差大約為180°的信號的第一和第二信號導線構成，這就是說，每條傳輸線段都是差分驅動的。可取的是，每一分段50和60都分別具有經過選擇的電氣長度，從而使分別施加在各自的第一端52和62的調製信號經過預定的時間延遲到達各自的第二端54和64。可以理解，如果分段50和60的電氣長度彼此基本相同，則上述的分段排布方式使得調製信號基本上以彼此相同的時間延遲到達各自的第二端。
利用一個適合的驅動電路70可以很容易地將可由旋轉機架15上的架載電子電路利用任何一種容易實現的調製技術諸如頻移鍵控技術等產生的調製信號分解和相移，所說的驅動電路70包括放大器72和74和可變匹配電阻器76和78，電阻器76和78具有經過選擇的與各個傳輸線段的阻抗特性匹配的電阻值。如在圖2中所示，放大器72和74能夠分別輸出彼此相位差大約為180°的信號，如上面所說的，各分段分別接收彼此相位差為大約180°的調製信號。同樣地，各個第二端54和64分別與終端負載電阻器80和82相聯，電阻器80和82具有經過選擇的電阻值，以減少傳輸線的分段50和60中的能量反射。還可以使用別的裝置，儘管它們使分段之間的時間延遲有所不同，這種時間延遲的差異在某些具體的應用中是可以允許的。例如，放大器74和匹配電阻器78可以分別與各第二端64而不是與各第一端相連，終端負載電阻器82可以分別與各第一端62而不是與各第二端64相連。在這種情況下，儘管在分段之間存在預定的時間延遲，這種延遲在某些應用中是可以被接受的。此外，雖然所表示的驅動電路70包括一對放大器，但是很顯然採用適合的單個放大器驅動分段50和60也是等效的。例如，分段50和60的第一端中的一個可以被並聯以接收單個放大器的同相輸出信號，分段50和60的第一端中的另一個可以被並聯以接收單個放大器的異相輸出信號，因此在這種情況下，驅動電路70隻包括一個放大器。
分段50和60最好這樣設置，使得任意兩個相鄰段的各自的第一端基本上彼此相鄰，任意兩個相鄰段的各自的第二端基本上彼此相鄰。任意兩個相鄰分段之間的間隙的大小應當小於載波波長。例如，對於750MHz的載波約為1/8英寸。這種設置通常是為了避免在環繞旋轉機架的各個分段之間時間延遲的不連續性。這使得傳輸線與耦合器之間在任何旋轉角度下都能夠有效地耦合。如圖2所示，分段50和60中的每一個都可以設計成對應於繞旋轉機架的圓周約180°的弧度。一般來說，應當懂得在本發明的其他實施例中的N個分段也是等效的，其中各個分段對應於繞旋轉機架圓周360°/N的弧度，而N為一個預定的偶數，這是因為在彼此之間存在間隙的N個分段形成的旋轉機架圓周的任何位置上都可以接收到各種情況下的經過調製的差分信號(即使相應的調製信號彼此異相大約180°得到的淨結果)。如上面所指出的，在某些應用中可以允許在各段之間有預定的時間延遲。在這種情況下，分段的數目N沒有必要限制為偶數，因為預定的奇數個分段可以有效地用於能夠允許這種預定的時間延遲的應用中。各個分段的前述結構是假設各段都是由具有基本相同的介電常數的材料製成的。但是，很顯然也可以使用具有預定差值介電常數的材料。在這種情況下，各段對應的弧度不需要彼此相同。
為了接收施加到各個分段上的調製差分信號，本發明的裝置還包括安裝在固定工作檯12(圖1)上並設置在由傳輸線屏蔽層150(圖4A和4B)形成的管道中與差分驅動傳輸線足夠接近的位置處，用於建立它們之間的無線電耦合的差分耦合器100。這裡所使用的術語「無線電耦合」表示通過具有無線電頻率的電磁波輻射進行的能量的非接觸傳輸。
應當懂得耦合器100在耦合器軸102方向具有預定長度，而耦合器軸102可以，例如基本上平行於分段50和60。耦合器的長度要經過適當選擇，以使其足夠短以基本上避免與頻率相關的定向耦合效應，還要足夠長從而無論何時耦合器通過各段之間的任一間隙都能夠避免基本信號在耦合器100中發生減弱。如箭頭104和106所示，施加到分段50和60上的調製差分信號沿相反的方向傳播，從而避免在接近任何一個間隙的地方產生盲點，耦合器100最好具有一個可與輸出埠112(諸如同軸線對或者其他適合的屏蔽導電體對)直接連接的第一端110，並具有基本沒有負載阻抗，即負載電阻的第二端108。這樣，由耦合器100接收的調製差分信號就能夠不依賴於所接收的調製差分信號的傳播方向，即不依賴於在分段50和60中傳播的電磁波的傳播方向而通到同軸線對112。例如，到達第二端108的波很容易地向第一端傳播，並從那裡傳輸到同軸線對112，其實到達第一端110的波可能是從沒有電阻負載的第二端108反射到第一端並從那裡傳輸到同軸線對112的。在各種情況下，差分耦合器100都有助於非接觸地獲得彼此位相相差180°的信號，這些信號在沿旋轉機架的整個圓周設置的傳輸線中形成調製差分信號。放大器114能夠對由差分耦合器100產生的位相相差大約為180°的信號進行預定的放大。正如本領域技術人員所能理解的，耦合器的長度可以根據用於調製信號的載波頻率的給定值變化。例如，但不是限制，耦合器長度可以在λ/4到λ/8之間進行選擇，其中λ是在傳輸線材料中載波的波長。耦合器的其他結構對於本領域的技術人員來說是十分顯然的。例如，也可以使用相對較短的(如λ/16)有中心引線的耦合器代替具有無電阻負載端的耦合器。
圖3表示基本上是平面型的傳輸線的橫截面，它可以同樣有效地用於差分驅動傳輸線段和差分耦合器。例如，圖3表示一條微帶200，其中基本平行的第一和第二信號導線202和203以及基板206用適合的絕緣材料204分開。應能理解這種基本呈平面型的傳輸線可以採用已知的印刷電路技術很容易地製造，這與光學數據傳輸裝置相比要極大地節省成本。同樣，將第一和第二信號導線夾在兩個基板之間的絕緣材料中的帶纜傳輸線對於傳輸線段和耦合器都是適用的。此外，耦合器並不一定要由微帶或者帶纜傳輸線構成。基本平行於驅動傳輸線設置的任何適合的導線，例如一小段雙股線，也能有效地工作。
圖4A表示，如在圖2的解釋中所討論的，傳輸線屏蔽裝置150被固定在傳輸線40上用於使傳輸線40能夠屏蔽電磁輻射，即屏蔽裝置150可以減少傳輸線40對於外界產生的電磁能量的敏感度。如從圖4A和圖4B所看到的，傳輸線屏蔽裝置150呈U-形結構，它圍繞著旋轉機架形成一個通道，諸如一條開放通道。如圖4A所示，傳輸線屏蔽裝置150可以由一對相對的側板152和154將其各自的邊端或者邊沿固定在傳輸線段基板206上而構成。在這個實施例中，傳輸線段的基板206可以很方便地用作U-形結構的底板。相對的側板可以具有預定的高度H，而底板206則可以具有預定的寬度W。由H/W得到的比值要適當選擇以使U形結構形成一個將工作頻率向下截止的波導。例如，通過向下截止，具有各自的橫向磁場(TM)和橫向電場(TE)傳播模式的波被損耗掉，從而使該波迅速衰減而基本上沿著Z方向傳播。具有橫向電磁(TEM)傳播模式的電磁波能夠很容易地在U-形結構中傳輸，但是必須是在它們各自的電場方向E沿x軸方向的情況下，也就是說，那些具有各自的TEM模式並且它們各自的電場E不是沿著x方向的電磁波將被從U-形結構中有效地濾掉。這是由於信號導線202和203基本上平行於相對設置的側板。特別是，在傳輸線中傳播的波所具有的電場E主要是Z向的。所以，U-形結構形成了一個波導，它能夠向下截止具有各自的TE和TM傳播模式的波，並且對於具有TEM傳播模式的波來說是一個有效的橫偏振扼流圈或者濾波器。在U-形結構中相對於寬度W具有足夠長的波長(例如W≤λ／2)並且具有各自的TE和TM傳播模式的波的電磁幅度衰減可以用下式表示 其中z表示沿Z軸方向的一個變量，A表示波的幅度。例如，如果H/W=2，則具有各自的TE和TM傳播模式的外部波在U-形結構的底部可被衰減55dB。圖4A還表示了一個差分耦合器100，其包括彼此基本平行的第一和第二信號導線302和303，並且其位置正對著彼此分開的傳輸線段上的第一和第二信號導線202和203。耦合器信號導線固定在介電材料304上，由耦合器信號導線傳輸的信號通過適合的同軸線對112可以很容易地送到放大器114(圖2)中，所說線對112分別具有置於適合的絕緣材料316中的內部導線312，而絕緣材料316被外部的屏蔽314圍繞著。圖4A還表示了用於使耦合器100屏蔽電磁波輻射的作為示例的U-形耦合器屏蔽325。如圖4A所示，U-形耦合器屏蔽是由一對側板327和329固定在耦合器100的一塊底板305上構成的。如圖4A和圖4B所示，耦合器屏蔽與同軸線對的各個外屏蔽314是電連接的。
圖4B表示傳輸線屏蔽裝置150可以由一對具有預定高度H的相對的側板152和154以及具有預定寬度W的底板156構成。各個分開的傳輸線段安裝在適合的基板208上，而基板208則是在相對的側板152和154之中固定在底板上的。如在圖4A的解釋中所說的，傳輸線屏蔽的U-形結構具有經過選擇的由H/W確定的比值，以使具有各自的TM和TE傳播模式的電磁波基本衰減，其中H是相對的側板152和154的高度，W是底板156的寬度。圖4B還表示在此實施例中的耦合器屏蔽裝置325是H-形的屏蔽結構，其在由傳輸線屏蔽形成的通道中充分延伸，從而基本上封閉了差分驅動傳輸線。
圖5表示用於使差分驅動傳輸線和差分耦合器電磁耦合的簡化的等價電路模式。在圖5中電容C1-C5分別表示傳輸線信號導線202和203與耦合器導線302和303之間、傳輸線信號導線202和203與同軸線對112的外屏蔽314之間的電容耦合阻抗。圖5中標名Zc和Zd的電阻器表示同軸線對的各個輸入阻抗。對於本領域的技術人員來說應當知道在同軸線對的外屏蔽層上的任何感應電流都會對通訊傳輸產生有害的影響。例如，如果這種外屏蔽層上的電流未加校正而存在，那麼由於在耦合器周圍存在著無益的電磁輻射或者由於耦合器對於外部產生的電磁能量的敏感性，通訊傳輸的質量會有所下降。在各種情況下，本發明都能夠減少可能引起上述通訊傳輸質量下降的外屏蔽層電流值。電容C5表示各個外屏蔽314與傳輸線底板之間的電容。如果Zc＝Zd，C1＝C4及C2＝C3或者是換一種方式，例如C5用短路代替，可以看到在外屏蔽層314上不再有感應電流。電容值主要由耦合器與傳輸線之間的間隔和耦合器信號導線與傳輸線信號導線之間的相對準直度確定。通過在與一適合的信號處理器(未示出)相連的一端處適當的端接方式可以使輸入阻抗Zc和Zd基本相等，所說處理器用於處理由耦合器施加的差分信號。
通過增加C5值還可以很方便地減小對耦合器準直誤差的敏感度。這可以通過採用在圖4A和圖4B的解釋中所討論的各種耦合器屏蔽中的任意一種很容易地實現。通過適當地增加耦合器與傳輸線之間的間隔能夠很方便地減少對於耦合器的卷繞不準直性的敏感度，而通過減少耦合器線的長度可以減小對於偏轉不準直性的敏感度。
圖6為表示本發明的差分驅動傳輸線(即接收彼此之間位相相差大約為180°的信號的傳輸線)和一條非差分驅動的傳輸線(即接收彼此之間基本上同相的信號的傳輸線)的電磁輻射衰減特性的示例性曲線圖。在這個實施例中，可以看到差分驅動傳輸線相對於非差分驅動傳輸線峰值衰減能夠減少24dB。
儘管已經描述了本發明的各種具體結構，但是應當理解這些結構僅僅是用於解釋的目的。對於本領域的技術人員來說在不脫離本發明的實質構思和精神的前提下還可以有各種的改進和變化。例如，儘管屏蔽的傳輸線段被描述成可以跟隨旋轉機架15(圖1)轉動，而耦合器被描述成固定在固定工作檯12(圖1)上，但是同樣也可以反過來，將屏蔽的傳輸線段置於固定工作檯上，而將耦合器安裝在旋轉機架上，即可以很容易地將用於安裝耦合器和傳輸線段的固定和旋轉機構交換而取得等效的結果。因此，本發明應當只由所附的權利要求書所體現的構思和範圍來限制。
權利要求
1.在具有固定工作檯和基本上呈環形的旋轉機架的計算機層析X射線攝像裝置中，一種裝置包括一條差分驅動傳輸線，固定在所說的旋轉機架上，並且基本上繞著所說的環形旋轉機架設置，所說的差分驅動傳輸線包括若干不同的分段，各個分段具有各自的第一端和第二端，每一個所說的分段具有各自經過選擇的電學長度，從而使同時施加到各個第一端的調製信號經過預定的時間延遲到達各自的第二端，所說的分段以這樣的方式設置，使任何兩個相鄰分段的各自的第一端基本上彼此鄰近，任何兩個相鄰分段的各自的第二端基本上彼此鄰近，以避免從中傳播的調製信號的時間延遲的不連續性；傳輸線屏蔽裝置，固定在所說的傳輸線上，用於使所說的傳輸線能夠屏蔽電磁輻射，所說的屏蔽裝置圍繞著所說的旋轉機架形成了一條通道；一個差分耦合器，固定在所說的固定工作檯上，位於所說通道中與所說差分驅動傳輸線足夠近的位置處，以在它們之間建立無線電耦合，從而接收施加到各個分段上的調製信號。
2.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於所說的各個分段分別包括一條基本上呈平面型的傳輸線，所說傳輸線具有基本上彼此平行準直的第一和第二信號導線。
3.如權利要求2所述的裝置，其特徵在於所說的差分耦合器包括一條基本呈平面型的傳輸線，所說傳輸線具有彼此基本上平行準直的第一和第二信號導線，並且分別基本平行於各個分段的第一和第二信號導線設置。
4.如權利要求3所述的裝置，其特徵在於它還包括固定在所說差分耦合器上的耦合器屏蔽裝置。
5.如權利要求4所述的裝置，其特徵在於所說的耦合器屏蔽裝置由一個U形屏蔽裝置構成。
6.如權利要求4所述的裝置，其特徵在於所說的耦合器屏蔽裝置由一個H形屏蔽裝置構成，所說H形屏蔽裝置在所說通道內充分延伸，以基本上封閉各個分段。
7.如權利要求3所述的裝置，其特徵在於所說的傳輸線屏蔽裝置具有U形結構。
8.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於所說的U形結構包括一對具有預定高度H的相對側板，和一塊具有預定寬度W的底板。
9.如權利要求8所述的裝置，其特徵在於每個所說的分段安裝在所說相對側板之內的一個基板上，所說基板固定在所說底板上。
10.如權利要求8所述的裝置，其特徵在於比值H/W是經過選擇的，以使具有各自的橫向磁場(TM)和橫向電場(TE)傳播模式的電磁波基本上衰減掉。
11.如權利要求3所述的裝置，其特徵在於所說的差分驅動傳輸線包括至少兩個分段，每個分段分別對應於圍繞所說的旋轉機架圓周的一個預定的弧度。
12.如權利要求11所述的裝置，其特徵在於所說至少兩個分段中的每一個分別對應於圍繞所說的旋轉機架圓周的大約180°的弧度。
13.如權利要求3所述的裝置，其特徵在於所說的差分驅動傳輸線包括預定數目N個分段，每個分段分別對應於圍繞所說的旋轉機架圓周的一個預定的弧度。
14.如權利要求13所述的裝置，其特徵在於分段數目N是一個預定的偶數。
15.如權利要求13所述的裝置，其特徵在於N個分段中的每一個分別對應於圍繞所說的旋轉機架圓周的大約360°/N的弧度。
16.如權利要求8所述的裝置，其特徵在於構成各個分段的每一條所說的基本呈平面型的傳輸線分別具有各自的第一和第二信號導線，所說信號導線基本平行於所說的一對相對側板設置，所說的傳輸線還具有各自的基板，其寬度適合於固定在所說的相對側板之內。
17.如權利要求16所述的裝置，其特徵在於構成各個分段的每一條所說的基本呈平面型的傳輸線由從包括微帶和帶纜傳輸線的組中選擇的傳輸線構成。
18.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於所說的U-形結構包括一對相對的側板，側板上各有一端固定在所說的分段上，每個所說的相對側板具有預定的高度H。
19.如權利要求18所述的裝置，其特徵在於構成各個分段的每一條基本呈平面型的傳輸線分別具有各自的第一和第二信號導線，所說信號導線基本平行於所說的一對側板設置，所說的傳輸線還各有一基板，其具有預定寬度W，所說的基板構成了與所說的一對側板固定連接的底板。
20.如權利要求19所述的裝置，其特徵在於所說的比值H/W是經過選擇的，以使具有各自的橫向磁場(TM)和橫向電場(TE)傳播模式的電磁波基本上被衰減掉。
21.如權利要求4所述的裝置，其特徵在於用於構成所說的差分耦合器的基本呈平面型傳輸線是由從包括微帶和帶纜傳輸線的組中挑選出的傳輸線構成的。
22.如權利要求21所述的裝置，其特徵在於它還包括向所說的各個分段各自的第一和第二信號導線同時分別施加信號的驅動裝置，所說的分別施加的信號彼此位相相差180°。
23.如權利要求22所述的裝置，其特徵在於各個所說分段的第二端連接有一個預定的電阻抗。
24.一種計算機層析X射線攝像系統，包括一個固定工作檯；一個大體呈環形的旋轉機架；一條差分驅動傳輸線，其固定在所說的旋轉機架上，並且基本上繞著所說的環形旋轉機架設置，所說的差分驅動傳輸線包括若干不同的分段，各個分段具有各自的第一端和第二端，每一個所說的分段具有各自經過選擇的電學長度，從而使同時施加到各個第一端的調製信號經過預定的時間延遲到達各自的第二端，所說的分段以這樣的方式設置，使任何兩個相鄰分段的各自的第一端基本上彼此鄰近，任何兩個相鄰分段的各自的第二端基本上彼此鄰近，以避免從中傳播的調製信號的時間延遲的不連續性；傳輸線屏蔽裝置，固定在所說的傳輸線上，用於使所說的傳輸線能夠屏蔽電磁輻射，所說的屏蔽裝置圍繞著所說的旋轉機架形成了一條通道；一個差分耦合器，固定在所說的固定工作檯上，位於所說通道中與所說差分驅動傳輸線足夠近的位置處，以在它們之間建立無線電耦合，從而接收施加到各個分段上的調製信號。
25.如權利要求24所述的計算機層析X射線攝像系統，其特徵在於所說的各個分段分別包括一條基本上呈平面型的傳輸線，所說傳輸線具有基本上彼此平行準直的第一和第二信號導線。
26.如權利要求25所述的計算機層析X射線攝像系統，其特徵在於所說的差分耦合器包括一條基本呈平面型的傳輸線，所說傳輸線具有彼此基本上平行準直的第一和第二信號導線，並且分別基本平行於各個分段的第一和第二信號導線設置。
27.如權利要求26所述的計算機層析X射線攝像系統，其特徵在於它還包括固定在所說差分耦合器上的耦合器屏蔽裝置。
28.如權利要求27所述的計算機層析X射線攝像系統，其特徵在於所說的耦合器屏蔽裝置由一個U形屏蔽裝置構成。
29.如權利要求27所述的計算機層析X射線攝像系統，其特徵在於所說的耦合器屏蔽裝置由一個H形屏蔽裝置構成，所說H形屏蔽裝置在所說通道內充分延伸，以基本上封閉各個分段。
30.如權利要求26所述的計算機層析X射線攝像系統，其特徵在於所說的傳輸線屏蔽裝置具有U形結構。
31.如權利要求30所述的計算機層析X射線攝像系統，其特徵在於所說的U形結構包括一對具有預定高度H的相對側板，和一塊具有預定寬度W的底板。
32.如權利要求31所述的計算機層析X射線攝像系統，其特徵在於每個所說的分段安裝在所說相對側板之內的一個基底上，所說基底固定在所說底板上。
33.如權利要求31所述的計算機層析X射線攝像系統，其特徵在於比值H/W是經過選擇的，以使具有各自的橫向磁場(TM)和橫向電場(TE)傳播模式的電磁波基本上衰減掉。
34.如權利要求26所述的計算機層析X射線攝像系統，其特徵在於所說的差分驅動傳輸線包括至少兩個分段，每個分段分別對應於圍繞所說的旋轉機架圓周的一個預定的弧度。
35.如權利要求34所述的計算機層析X射線攝像系統，其特徵在於所說至少兩個分段中的每一個分別對應於圍繞所說的旋轉機架圓周的大約180°的弧度。
36.如權利要求26所述的計算機層析X射線攝像系統，其特徵在於所說的差分驅動傳輸線包括預定數目N個分段，每個分段分別對應於圍繞旋轉機架圓周的一個預定的弧度，其中N是一個預定的偶數。
37.如權利要求36所述的計算機層析X射線攝像系統，其特徵在於分段數目N是一個預定的偶數。
38.如權利要求36所述的計算機層析X射線攝像系統，其特徵在於N個分段中的每一個分別對應於圍繞所說的旋轉機架圓周的大約360°/N的弧度。
39.如權利要求31所述的計算機層析X射線攝像系統，其特徵在於構成各個分段的每一條所說的基本呈平面型的傳輸線分別具有各自的第一和第二信號導線，所說信號導線基本平行於所說的一對相對側板設置，所說的傳輸線還具有各自的基板，其寬度適合於固定在所說的相對側板之內。
40.如權利要求39所述的計算機層析X射線攝像系統，其特徵在於構成各個分段的每一條所說的基本呈平面型的傳輸線由從包括微帶和帶纜傳輸線的組中選擇的傳輸線構成。
41.如權利要求30所述的計算機層析X射線攝像系統，其特徵在於所說的U-形結構包括一對相對的側板，側板上各有一端固定在所說的分段上，每個所說的相對側板具有預定的高度H。
42.如權利要求41所述的計算機層析X射線攝像系統，其特徵在於構成各個分段的每一條基本呈平面型的傳輸線分別具有各自的第一和第二信號導線，所說信號導線基本平行於所說的一對側板設置，所說的傳輸線還各有一基板，其具有預定寬度W，所說的基板構成了與所說的一對側板固定連接的底板。
43.如權利要求42所述的計算機層析X射線攝像系統，其特徵在於所說的比值H/W是經過選擇的，以使具有各自的橫向磁場(TM)和橫向電場(TE)傳播模式的電磁波基本上被衰減掉。
44.如權利要求27所述的計算機層析X射線攝像系統，其特徵在於用於構成所說的差分耦合器的基本呈平面型傳輸線由從包括微帶和帶纜傳輸線的組中挑選出的傳輸線構成。
45.如權利要求44所述的計算機層析X射線攝像系統，其特徵在於它還包括向所說的各個分段各自的第一和第二信號導線同時分別施加信號的驅動裝置，所說的分別施加的信號彼此位相相差180°。
46.如權利要求45所述的計算機層析X射線攝像系統，其特徵在於各個所說分段的第二端連接有一個預定的電阻抗。
全文摘要
一種計算機層析X射線攝像系統(CT)包括一個固定工作檯和一個環形旋轉機架。該CT系統還包括安裝在旋轉機架上並圍繞旋轉機架設置的差分驅動傳輸線。差分耦合器安裝在固定工作檯上，並位於所說通道中與所說差分驅動傳輸線足夠近的位置處，以在它們之間建立無線電耦合，從而接收施加到各個分段上的調製信號。還可提供耦合器屏蔽裝置以使耦合器能夠屏蔽電磁輻射。
文檔編號H01P5/02GK1130497SQ95116108
公開日1996年9月11日 申請日期1995年9月15日 優先權日1994年9月16日
發明者D·D·哈裡森 申請人:通用電氣公司