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JP7286338B2 - High frequency amplification device and magnetic resonance imaging device - Google Patents
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JP7286338B2 - High frequency amplification device and magnetic resonance imaging device - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、高周波増幅装置および磁気共鳴イメージング装置に関する。 TECHNICAL FIELD Embodiments of the present invention relate to radio frequency amplification devices and magnetic resonance imaging devices.

一般に、磁気共鳴イメージング装置は、RF信号を増幅する増幅器を有する。増幅器においては、FET(Field Effect Transistor)等の増幅素子が用いられる場合がある。 Generally, a magnetic resonance imaging apparatus has an amplifier that amplifies RF signals. An amplifier may use an amplifying element such as an FET (Field Effect Transistor).

また、このような増幅素子は、過大な負荷がかかると破損するなどのリスクがある。 Moreover, such an amplifying element has a risk of being damaged when an excessive load is applied.

特開2017-158883号公報JP 2017-158883 A 特開平1-185253号公報JP-A-1-185253

本発明が解決しようとする課題は、増幅器に含まれる増幅素子に過大な負荷がかかることを低減することである。 A problem to be solved by the present invention is to reduce excessive load on an amplifying element included in an amplifier.

実施形態の高周波増幅装置は、増幅器と、制御部とを備える。増幅器は、入力信号を増幅して増幅信号を出力する。制御部は、入力信号に基づいて、増幅器に含まれる1以上の増幅素子のジャンクション温度に関する温度情報を求め、温度情報に応じて増幅器を制御する。 A high-frequency amplifier device according to an embodiment includes an amplifier and a controller. An amplifier amplifies an input signal and outputs an amplified signal. Based on the input signal, the control unit obtains temperature information regarding the junction temperature of one or more amplifying elements included in the amplifier, and controls the amplifier according to the temperature information.

図1は、実施形態にかかる磁気共鳴イメージング装置の構成の一例を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating an example of the configuration of a magnetic resonance imaging apparatus according to an embodiment; FIG. 図2は、実施形態にかかる高周波増幅装置の構成の一例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the high-frequency amplifier according to the embodiment; 図3は、実施形態にかかるジャンクション温度算出回路の構成の一例を示すブロック図である。3 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a junction temperature calculation circuit according to the embodiment; FIG. 図4は、実施形態にかかるジャンクション温度に基づく判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of the flow of determination processing based on junction temperature according to the embodiment; 図5は、比較例にかかる保護回路の動作タイミングの一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of operation timing of a protection circuit according to a comparative example; 図6は、実施形態にかかる保護回路の動作タイミングの一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of operation timings of the protection circuit according to the embodiment;

以下、図面を参照しながら、高周波増幅装置および磁気共鳴イメージング装置の実施形態について詳細に説明する。なお、本願にかかる高周波増幅装置および磁気共鳴イメージング装置は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of a high-frequency amplifier and a magnetic resonance imaging apparatus will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the high-frequency amplifying device and the magnetic resonance imaging device according to the present application are not limited to the embodiments shown below.

(実施形態)
図1は、本実施形態にかかる磁気共鳴イメージング(Magnetic Resonance Imaging:MRI)装置100の構成の一例を示すブロック図である。図1に示すように、磁気共鳴イメージング装置100は、静磁場磁石101と、傾斜磁場コイル102と、傾斜磁場電源103と、寝台104と、寝台制御回路105と、送信コイル106と、送信回路107と、受信コイル108と、受信回路109と、シーケンス制御回路110と、計算機システム120と、高周波増幅装置1とを備える。なお、磁気共鳴イメージング装置100に被検体P(例えば、人体)は含まれない。
(embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a magnetic resonance imaging (MRI) apparatus 100 according to this embodiment. As shown in FIG. 1, the magnetic resonance imaging apparatus 100 includes a static magnetic field magnet 101, a gradient magnetic field coil 102, a gradient magnetic field power supply 103, a bed 104, a bed control circuit 105, a transmission coil 106, and a transmission circuit 107. , a receiving coil 108 , a receiving circuit 109 , a sequence control circuit 110 , a computer system 120 and a high frequency amplifier 1 . Note that the magnetic resonance imaging apparatus 100 does not include the subject P (eg, human body).

静磁場磁石101は、中空の円筒形状(円筒の軸に直交する断面が楕円状となるものを含む)に形成された磁石であり、内部の空間に一様な静磁場を発生する。 The static magnetic field magnet 101 is a magnet formed in a hollow cylindrical shape (including one having an elliptical cross section orthogonal to the axis of the cylinder), and generates a uniform static magnetic field in the internal space.

傾斜磁場コイル102は、中空の円筒形状(円筒の軸に直交する断面が楕円状となるものを含む)に形成されたコイルであり、傾斜磁場を発生する。 The gradient magnetic field coil 102 is a coil formed in a hollow cylindrical shape (including one having an elliptical cross section perpendicular to the axis of the cylinder), and generates a gradient magnetic field.

傾斜磁場電源103は、傾斜磁場コイル102に電流を供給する。 A gradient magnetic field power supply 103 supplies current to the gradient magnetic field coil 102 .

寝台104は、被検体Pが載置される天板104aを備え、寝台制御回路105による制御のもと、天板104aを、被検体Pが載置された状態で傾斜磁場コイル102の空洞(撮像口)内へ挿入する。寝台制御回路105は、計算機システム120による制御のもと、寝台104を駆動して天板104aを長手方向及び上下方向へ移動するプロセッサである。 The bed 104 has a tabletop 104a on which the subject P is placed. Under the control of the bed control circuit 105, the tabletop 104a is moved into the cavity ( (imaging opening). The bed control circuit 105 is a processor that drives the bed 104 and moves the top board 104a in the longitudinal direction and the vertical direction under the control of the computer system 120 .

送信コイル106は、被検体Pに対して高周波を出力する。具体的には、送信コイル106は、傾斜磁場コイル102の内側に配置され、送信回路107からRF(Radio Frequency、高周波)パルスの供給を受けて、高周波磁場を発生する。 The transmission coil 106 outputs high frequency to the subject P. FIG. Specifically, the transmission coil 106 is arranged inside the gradient magnetic field coil 102, receives supply of RF (Radio Frequency, high frequency) pulses from the transmission circuit 107, and generates a high frequency magnetic field.

送信回路107は、対象とする原子核の種類及び磁場の強度で決まるラーモア周波数に対応するRFパルスを送信コイル106に供給する。 The transmission circuit 107 supplies the transmission coil 106 with an RF pulse corresponding to the Larmor frequency determined by the type of nucleus of interest and the strength of the magnetic field.

受信コイル108は、傾斜磁場コイル102の内側に配置され、高周波磁場の影響によって被検体Pから発せられる磁気共鳴信号(以下、MR信号と称する)を受信する。受信コイル108は、MR信号を受信すると、受信したMR信号を受信回路109へ出力する。なお、図1では、受信コイル108が、送信コイル106と別個に設けられる構成としたが、これは一例であり、当該構成に限定されるものではない。例えば、受信コイル108が送信コイル106と兼用される構成を採用しても良い。 The receiving coil 108 is arranged inside the gradient magnetic field coil 102 and receives magnetic resonance signals (hereinafter referred to as MR signals) emitted from the subject P under the influence of the high-frequency magnetic field. Upon receiving the MR signal, the receiving coil 108 outputs the received MR signal to the receiving circuit 109 . Note that in FIG. 1, the receiving coil 108 is provided separately from the transmitting coil 106, but this is an example and the present invention is not limited to this configuration. For example, a configuration in which the receiving coil 108 is also used as the transmitting coil 106 may be adopted.

受信回路109は、受信コイル108から出力されるアナログのMR信号をアナログ・デジタル変換して、MRデータを生成する。また、受信回路109は、生成したMRデータをシーケンス制御回路110へ送信する。なお、アナログ・デジタル変換に関しては、受信コイル108内で行っても構わないし、受信回路109はアナログ・デジタル変換以外にも任意の信号処理を行うことが可能である。 The receiving circuit 109 performs analog/digital conversion on the analog MR signal output from the receiving coil 108 to generate MR data. The receiving circuit 109 also transmits the generated MR data to the sequence control circuit 110 . Note that analog-to-digital conversion may be performed within the receiving coil 108, and the receiving circuit 109 can perform arbitrary signal processing other than analog-to-digital conversion.

シーケンス制御回路110は、計算機システム120から送信されるシーケンス情報に基づいて、高周波増幅装置1、傾斜磁場電源103、送信回路107および受信回路109を制御することによって、被検体Pの撮像を行う。シーケンス制御回路110は、プロセッサにより実現されるものとしても良いし、ソフトウェアとハードウェアとの混合によって実現されても良い。 The sequence control circuit 110 images the subject P by controlling the high frequency amplifier 1 , the gradient magnetic field power supply 103 , the transmission circuit 107 and the reception circuit 109 based on the sequence information transmitted from the computer system 120 . The sequence control circuit 110 may be implemented by a processor, or by a mixture of software and hardware.

シーケンス情報とは、磁気共鳴イメージング装置100による検査で実行されるパルスシーケンスを定義する情報である。シーケンス情報には、傾斜磁場電源103が傾斜磁場コイル102に供給する電流の強さや電流を供給するタイミング、送信回路107が送信コイル106に送信するRFパルスの強さやRFパルスを印加するタイミング、受信回路109がMR信号を検出するタイミング等が定義される。 Sequence information is information defining a pulse sequence executed in an examination by the magnetic resonance imaging apparatus 100 . The sequence information includes the strength of the current supplied by the gradient magnetic field power supply 103 to the gradient magnetic field coil 102 and the timing of supplying the current, the strength of the RF pulse transmitted by the transmission circuit 107 to the transmission coil 106, the timing of applying the RF pulse, and the reception The timing and the like for the circuit 109 to detect the MR signal are defined.

また、シーケンス情報は、操作者によって指定された撮像条件、例えば、TR(繰り返し時間:Repetition Time)、TE(エコー時間:echo time)、スライス枚数、スライス厚、FOV(撮像視野:Field Of View)等、多数の撮像パラメータに情報に基づいて、計算機システム120によって生成されるものとする。 Further, the sequence information includes imaging conditions specified by the operator, such as TR (repetition time), TE (echo time), number of slices, slice thickness, FOV (field of view). , etc., is generated by the computer system 120 based on information on a number of imaging parameters.

高周波増幅装置1は、計算機システム120、シーケンス制御回路110および送信回路107等に接続され、計算機システム120から受信した命令またはシーケンス制御回路110から受信したシーケンス情報に基づいて、RF信号を生成する。このRF信号は、シーケンス制御回路110から入力されたRF入力信号を高周波増幅装置1が増幅した増幅信号である。高周波増幅装置1は、生成した増幅信号を送信回路107に送信する。高周波増幅装置1の詳細については後述する。 High-frequency amplifier 1 is connected to computer system 120 , sequence control circuit 110 , transmission circuit 107 , etc., and generates RF signals based on commands received from computer system 120 or sequence information received from sequence control circuit 110 . This RF signal is an amplified signal obtained by amplifying the RF input signal input from the sequence control circuit 110 by the high-frequency amplifier 1 . The high frequency amplifier device 1 transmits the generated amplified signal to the transmission circuit 107 . Details of the high-frequency amplifier 1 will be described later.

計算機システム120は、磁気共鳴イメージング装置100の全体制御、データ収集、および画像再構成などを行う。より詳細には、計算機システム120は、シーケンス制御回路110、高周波増幅装置1、および寝台制御回路105を制御する。計算機システム120は、インタフェース回路121、記憶回路122、処理回路123、入力インタフェース124、およびディスプレイ125を有する。計算機システム120は、本実施形態における磁気共鳴イメージング装置100の制御システムの一例である。 The computer system 120 performs overall control of the magnetic resonance imaging apparatus 100, data acquisition, image reconstruction, and the like. More specifically, computer system 120 controls sequence control circuit 110 , high-frequency amplifier 1 , and bed control circuit 105 . The computer system 120 has an interface circuit 121 , a memory circuit 122 , a processing circuit 123 , an input interface 124 and a display 125 . The computer system 120 is an example of a control system for the magnetic resonance imaging apparatus 100 in this embodiment.

インタフェース回路121は、シーケンス情報をシーケンス制御回路110へ送信し、シーケンス制御回路110からMRデータを受信する。また、インタフェース回路121は、MRデータを受信すると、受信したMRデータを記憶回路122に格納する。 The interface circuit 121 transmits sequence information to the sequence control circuit 110 and receives MR data from the sequence control circuit 110 . Further, upon receiving the MR data, the interface circuit 121 stores the received MR data in the storage circuit 122 .

記憶回路122は、各種のプログラムを記憶する。記憶回路122は、例えば、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等により実現される。なお、記憶回路122は、ハードウェアによる非一過性の記憶媒体としても用いられる。 The storage circuit 122 stores various programs. The storage circuit 122 is implemented by, for example, a RAM (Random Access Memory), a semiconductor memory device such as a flash memory, a hard disk, an optical disk, or the like. Note that the storage circuit 122 is also used as a non-transitory hardware storage medium.

入力インタフェース124は、医師や診療放射線技師等の操作者からの各種指示や情報入力を受け付ける。入力インタフェース124は、例えば、トラックボール、スイッチボタン、マウス、キーボード等によって実現される。入力インタフェース124は、処理回路123に接続されており、操作者から受け取った入力操作を電気信号に変換して処理回路123へと出力する。 The input interface 124 receives various instructions and information inputs from operators such as doctors and radiological technologists. The input interface 124 is implemented by, for example, a trackball, switch buttons, mouse, keyboard, and the like. The input interface 124 is connected to the processing circuit 123 , converts an input operation received from the operator into an electric signal, and outputs the electric signal to the processing circuit 123 .

ディスプレイ125は、処理回路123による制御のもと、各種GUI(Graphical User Interface)や、MR(Magnetic Resonance)画像等を表示する。 The display 125 displays various GUIs (Graphical User Interfaces), MR (Magnetic Resonance) images, etc. under the control of the processing circuit 123 .

処理回路123は、磁気共鳴イメージング装置100の全体制御を行う。具体的には、処理回路123は、入力インタフェース124を介して操作者から入力される撮像条件に基づいてシーケンス情報を生成し、生成したシーケンス情報をシーケンス制御回路110に送信することによって撮像を制御する。また、処理回路123は、撮像の結果としてシーケンス制御回路110から送られるMRデータを、上述した傾斜磁場により付与された位相エンコード量や周波数エンコード量に従って配列させる。配列されたMRデータはk空間データと称され、当該k空間データに例えばフーリエ変換などの再構成処理を行ってMR画像を生成する。処理回路123は、生成されたMR画像をディスプレイ125に表示させる制御を行う。処理回路123は、プロセッサにより実現される。 The processing circuit 123 performs overall control of the magnetic resonance imaging apparatus 100 . Specifically, the processing circuit 123 controls imaging by generating sequence information based on the imaging conditions input by the operator via the input interface 124 and transmitting the generated sequence information to the sequence control circuit 110. do. The processing circuit 123 also arranges the MR data sent from the sequence control circuit 110 as a result of imaging according to the phase encoding amount and frequency encoding amount imparted by the gradient magnetic field described above. The arranged MR data is called k-space data, and reconstruction processing such as Fourier transform is performed on the k-space data to generate an MR image. The processing circuit 123 controls display of the generated MR image on the display 125 . The processing circuit 123 is realized by a processor.

処理回路123は、記憶回路122から読み出した各種のプログラムを実行することで、各プログラムに対応する機能を実現する。なお、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路123を構成しても良い。 The processing circuit 123 executes various programs read from the storage circuit 122 to implement functions corresponding to each program. Note that the processing circuit 123 may be configured by combining a plurality of independent processors.

次に、本実施形態にかかる高周波増幅装置1について詳細を説明する。図2は、実施形態にかかる高周波増幅装置1の構成の一例を示すブロック図である。 Next, the details of the high-frequency amplifier device 1 according to the present embodiment will be described. FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the high frequency amplifier 1 according to the embodiment.

図2に示すように、高周波増幅装置1は、増幅器1dと、ジャンクション温度算出回路1aと、電圧制御回路1zと、保護回路1yと、カプラ1bとを備える。 As shown in FIG. 2, the high frequency amplifier device 1 includes an amplifier 1d, a junction temperature calculation circuit 1a, a voltage control circuit 1z, a protection circuit 1y, and a coupler 1b.

また、高周波増幅装置1の入力端子1eは、シーケンス制御回路110の出力端子110aと接続する。高周波増幅装置1は、入力端子1eを介して、シーケンス制御回路110からRF入力信号(RF IN)を取得する。RF入力信号は、本実施形態における入力信号の一例である。 An input terminal 1e of the high frequency amplifier 1 is connected to an output terminal 110a of the sequence control circuit 110. FIG. The high frequency amplifier 1 acquires an RF input signal (RF IN) from the sequence control circuit 110 via the input terminal 1e. The RF input signal is an example of the input signal in this embodiment.

また、高周波増幅装置1の出力端子1iは、送信回路107を介して送信コイル106の入力端子106aと接続される。高周波増幅装置1は、増幅器1dにより増幅されたRF入力信号である増幅信号を、送信回路107を介して送信コイル106に供給する。増幅信号は、RF出力信号(RF OUT)ともいう。 Also, the output terminal 1 i of the high-frequency amplifier 1 is connected to the input terminal 106 a of the transmission coil 106 via the transmission circuit 107 . The high-frequency amplifier 1 supplies an amplified signal, which is an RF input signal amplified by the amplifier 1 d , to the transmission coil 106 via the transmission circuit 107 . The amplified signal is also referred to as the RF output signal (RF OUT).

増幅器1dは、電圧制御回路1zから電圧が印加された状態で、RF入力信号を増幅して増幅信号を出力する。増幅器1dは、高周波増幅装置1の入力端子1eおよびジャンクション温度算出回路1aを介して、シーケンス制御回路110から入力されたRF入力信号を取得する。増幅器1dは、1以上の増幅素子を含む増幅回路を備える。増幅素子は、一例として、FET(Field Effect Transistor、電界効果トランジスタ)等のトランジスタである。増幅器1dは、RFアンプともいう。 The amplifier 1d amplifies the RF input signal and outputs an amplified signal while a voltage is applied from the voltage control circuit 1z. The amplifier 1d acquires an RF input signal input from the sequence control circuit 110 via the input terminal 1e of the high frequency amplifier 1 and the junction temperature calculation circuit 1a. The amplifier 1d comprises an amplifier circuit including one or more amplifying elements. The amplifying element is, for example, a transistor such as an FET (Field Effect Transistor). The amplifier 1d is also called an RF amplifier.

ジャンクション温度算出回路1aは、RF入力信号に基づいて、増幅器1dに含まれるFETのジャンクション温度に関する温度情報を求め、温度情報に応じて増幅器1dを制御する。ジャンクション温度算出回路1aは、本実施形態における制御部の一例である。 The junction temperature calculation circuit 1a obtains temperature information regarding the junction temperature of the FET included in the amplifier 1d based on the RF input signal, and controls the amplifier 1d according to the temperature information. The junction temperature calculation circuit 1a is an example of a control section in this embodiment.

本実施形態においては、温度情報は、増幅素子のジャンクション温度の値とする。 In this embodiment, the temperature information is the junction temperature value of the amplifying element.

本実施形態のジャンクション温度算出回路1aは、RF入力信号と、増幅器1dのリニアリティ情報と、1以上の増幅素子の1つ当たりの電力損失と、1以上の増幅素子の熱抵抗と、基準温度とに基づいて、増幅素子のジャンクション温度を算出する。ジャンクション温度の算出手順の詳細は後述する。 The junction temperature calculation circuit 1a of this embodiment includes an RF input signal, linearity information of the amplifier 1d, power loss per one or more amplification elements, thermal resistance of the one or more amplification elements, and a reference temperature. , the junction temperature of the amplifying element is calculated. The details of the procedure for calculating the junction temperature will be described later.

また、本実施形態のジャンクション温度算出回路1aは、算出したジャンクション温度に応じて、増幅信号の出力を停止させる。具体的には、ジャンクション温度算出回路1aは、算出したジャンクション温度が所定の閾値以上である場合に、増幅信号の出力を停止させる。一例として、ジャンクション温度算出回路1aは、RF入力信号に基づいて算出したジャンクション温度が所定の閾値以上である場合に、保護回路1yに増幅器1dを停止させる指示を表す停止信号を送信することにより、増幅信号の出力を停止させる。 Further, the junction temperature calculation circuit 1a of the present embodiment stops outputting the amplified signal according to the calculated junction temperature. Specifically, the junction temperature calculation circuit 1a stops outputting the amplified signal when the calculated junction temperature is equal to or higher than a predetermined threshold. As an example, when the junction temperature calculated based on the RF input signal is equal to or higher than a predetermined threshold, the junction temperature calculation circuit 1a transmits a stop signal indicating an instruction to stop the amplifier 1d to the protection circuit 1y. Stops the output of the amplified signal.

所定の閾値は、例えば、増幅素子が正常に動作可能な温度の上限値であるものとする。仮に、FETのジャンクション温度が所定の閾値を超えた場合は、FETが破損する等のリスクがある。 The predetermined threshold is, for example, the upper limit of the temperature at which the amplifying element can operate normally. If the junction temperature of the FET exceeds a predetermined threshold, there is a risk of damage to the FET.

カプラ1bは、増幅器1dから出力された増幅信号を出力端子1iに出力するとともに、増幅信号応じた信号を、電圧制御回路1zに出力してフィードバックする。例えば、カプラ1bは、増幅信号に比例した信号を電圧制御回路1zに出力する。カプラ1bの出力先は一例であり、これに限定されるものではない。 The coupler 1b outputs the amplified signal output from the amplifier 1d to the output terminal 1i, and outputs a signal corresponding to the amplified signal to the voltage control circuit 1z for feedback. For example, the coupler 1b outputs a signal proportional to the amplified signal to the voltage control circuit 1z. The output destination of the coupler 1b is an example, and is not limited to this.

保護回路1yは、増幅器1dに含まれるFET等の増幅素子が破損することを回避するために、所定の条件の下、増幅器1dを停止させる回路である。本実施形態の保護回路1yは、ジャンクション温度算出回路1aから増幅器1dを停止させる指示を表す停止信号を受けた場合に、増幅器1dを停止させる。 The protection circuit 1y is a circuit that stops the amplifier 1d under a predetermined condition in order to avoid damage to an amplifying element such as an FET included in the amplifier 1d. The protection circuit 1y of the present embodiment stops the amplifier 1d when receiving a stop signal representing an instruction to stop the amplifier 1d from the junction temperature calculation circuit 1a.

電圧制御回路1zは、増幅器1dが入力信号の増幅に用いる電源電圧を、RF入力信号の大きさに応じて変化させるための回路である。電圧制御回路1zは、シーケンス制御回路110から、高周波磁場の印加タイミングと波形の情報とを含む情報を取得し、当該情報に基づいて、増幅器1dに供給する電源電圧の大きさを変更する。また、電圧制御回路1zは、カプラ1bからフィードバックされた増幅信号に基づいて、電源電圧を調整しても良い。 The voltage control circuit 1z is a circuit for changing the power supply voltage used by the amplifier 1d for amplifying the input signal according to the magnitude of the RF input signal. The voltage control circuit 1z acquires information including the application timing and waveform information of the high-frequency magnetic field from the sequence control circuit 110, and changes the magnitude of the power supply voltage supplied to the amplifier 1d based on the information. Also, the voltage control circuit 1z may adjust the power supply voltage based on the amplified signal fed back from the coupler 1b.

次に、ジャンクション温度算出回路1aの詳細について説明する。図3は、本実施形態にかかるジャンクション温度算出回路1aの構成の一例を示すブロック図である。図3に示すように、ジャンクション温度算出回路1aは、RF出力電力の算出回路10aと、内部損失の算出回路10bと、温度算出回路10cと、判定回路10dとを含む。 Next, details of the junction temperature calculation circuit 1a will be described. FIG. 3 is a block diagram showing an example of the configuration of the junction temperature calculation circuit 1a according to this embodiment. As shown in FIG. 3, the junction temperature calculation circuit 1a includes an RF output power calculation circuit 10a, an internal loss calculation circuit 10b, a temperature calculation circuit 10c, and a determination circuit 10d.

RF出力電力の算出回路10aは、シーケンス制御回路110から入力されたRF入力信号を検出する。また、RF出力電力の算出回路10aは、検出したRF入力信号と、増幅器1dの増幅回路のリニアリティ情報とに基づいて、増幅器1dから出力されるRFの出力電力を算出する。 The RF output power calculation circuit 10 a detects the RF input signal input from the sequence control circuit 110 . Further, the RF output power calculation circuit 10a calculates the RF output power output from the amplifier 1d based on the detected RF input signal and the linearity information of the amplifier circuit of the amplifier 1d.

リニアリティ情報は、増幅回路が入力信号を増幅するゲインを特定する情報であり、増幅回路に依存して予め定められる。リニアリティ情報は、本実施形態における増幅器1dの増幅度に関する増幅情報の一例である。 The linearity information is information that specifies the gain with which the amplifier circuit amplifies the input signal, and is predetermined depending on the amplifier circuit. The linearity information is an example of amplification information regarding the degree of amplification of the amplifier 1d in this embodiment.

RF出力電力の算出回路10aは、算出したRFの出力電力を、内部損失の算出回路10bに送出する。 The RF output power calculation circuit 10a sends the calculated RF output power to the internal loss calculation circuit 10b.

内部損失の算出回路10bは、RF出力電力の算出回路10aが算出したRFの出力電力と、増幅回路の電力効率と、増幅器1dに含まれる増幅素子の数とに基づいて、増幅素子1個当たりの内部損失を算出する。増幅回路の電力効率は、増幅回路に用いられるFETと、RFの出力電力のパワーのレベル(RF出力レベル)とに依存する。例えば、RF出力レベルごとに、増幅回路の電力効率の値が、予め対応付けられて定められているものとする。内部損失の算出回路10bは、算出した内部損失を温度算出回路10cに送出する。 Based on the RF output power calculated by the RF output power calculation circuit 10a, the power efficiency of the amplifier circuit, and the number of amplification elements included in the amplifier 1d, the internal loss calculation circuit 10b calculates Calculate the internal loss of The power efficiency of an amplifier circuit depends on the FETs used in the amplifier circuit and the power level of the RF output power (RF output level). For example, it is assumed that the value of the power efficiency of the amplifier circuit is previously associated with each RF output level. The internal loss calculation circuit 10b sends the calculated internal loss to the temperature calculation circuit 10c.

温度算出回路10cは、内部損失の算出回路10bによって算出された増幅素子1個当たりの内部損失と、個々の増幅素子の熱抵抗と、基準温度とに基づいて、増幅素子のジャンクション温度を算出する。個々の増幅素子の熱抵抗は、例えば、増幅素子として用いられるFETに依存して予め定められた熱抵抗である。一例として、個々の増幅素子の熱抵抗は、個々の増幅素子のパッケージとダイとの間の熱抵抗と、パッケージからパッケージの周囲に対する熱抵抗とが合算された値である。ここで、増幅回路に含まれるヒートシンク等による放熱は、個々の増幅素子の熱抵抗に予め加味されているものとする。 The temperature calculating circuit 10c calculates the junction temperature of the amplifying element based on the internal loss per amplifying element calculated by the internal loss calculating circuit 10b, the thermal resistance of each amplifying element, and the reference temperature. . The thermal resistance of the individual amplifying elements is, for example, a predetermined thermal resistance depending on the FETs used as amplifying elements. As an example, the thermal resistance of an individual gain element is the sum of the thermal resistance between the package and the die of the individual gain element and the thermal resistance from the package to the surroundings of the package. Here, it is assumed that heat dissipation by a heat sink or the like included in the amplifier circuit is added in advance to the thermal resistance of each amplifier element.

また、基準温度は、RF入力信号の増幅処理によって温度が上昇していない状態の増幅素子のジャンクション温度である。 Also, the reference temperature is the junction temperature of the amplifying element when the temperature is not increased due to the amplification process of the RF input signal.

例えば、増幅回路が、水冷式の冷却装置を備える場合は、基準温度は大きく変化しない状態で保たれる。この場合は、温度算出回路10cは、予め所定の温度として基準温度を記憶するものとしても良い。 For example, if the amplifier circuit is provided with a water-cooled cooling device, the reference temperature remains unchanged. In this case, the temperature calculation circuit 10c may store the reference temperature as the predetermined temperature in advance.

また、増幅回路が、空冷式の冷却装置を備える場合は、基準温度は増幅回路の周辺温度によって変化する。この場合、温度算出回路10cは、増幅器1d内に設置された温度センサから取得した周辺温度を、基準温度としても良い。あるいは、温度算出回路10cは、空冷式の場合であっても、増幅器1dの増幅処理の実行時間等に基づいて、基準温度を算出しても良い。例えば、増幅器1dが増幅処理を実行していない場合は、増幅回路のジャンクション温度は低下するため、増幅器1dが増幅処理を停止した状態から増幅処理を開始する場合は、温度算出回路10cは、低下した状態の温度を基準温度とする。 Further, when the amplifier circuit includes an air-cooled cooling device, the reference temperature changes depending on the ambient temperature of the amplifier circuit. In this case, the temperature calculation circuit 10c may use the ambient temperature obtained from the temperature sensor installed in the amplifier 1d as the reference temperature. Alternatively, the temperature calculation circuit 10c may calculate the reference temperature based on the execution time of the amplification process of the amplifier 1d, etc., even in the case of an air-cooled type. For example, when the amplifier 1d is not performing amplification processing, the junction temperature of the amplifier circuit decreases. The temperature in the state where the

温度算出回路10cは、算出した増幅素子の熱抵抗に、内部損失の算出回路10bによって算出された増幅素子1個当たりの内部損失を乗算することにより、増幅素子のジャンクション温度の上昇量、すなわち上昇分の温度を算出する。また、温度算出回路10cは、増幅素子のジャンクション温度の上昇量に、基準温度を加算することにより、ジャンクション温度を算出する。 The temperature calculation circuit 10c multiplies the calculated thermal resistance of the amplifier element by the internal loss per amplifier element calculated by the internal loss calculation circuit 10b to obtain the amount of increase in the junction temperature of the amplifier element, i.e., the increase Calculate the temperature in minutes. Further, the temperature calculation circuit 10c calculates the junction temperature by adding the reference temperature to the amount of increase in the junction temperature of the amplifying element.

また、予め定められた個々の増幅素子の熱抵抗に、ヒートシンク等による放熱が加味されていない場合、温度算出回路10cは、増幅回路に含まれるヒートシンクの放熱量、および増幅回路に含まれるFETおよびその他の部品の熱容量から、増幅回路に備わる冷却系の冷却能力を算出しても良い。この場合、温度算出回路10cは、冷却系を考慮しないジャンクション温度の上昇量と、増幅回路に備わる冷却系による温度減少量とを加味して、冷却系を考慮した実際のジャンクション温度を算出しても良い。温度算出回路10cは、算出したジャンクション温度を判定回路10dに送出する。 Further, when heat radiation by a heat sink or the like is not taken into account in the predetermined thermal resistance of each amplifying element, the temperature calculation circuit 10c calculates the heat radiation amount of the heat sink included in the amplifier circuit, the FETs included in the amplifier circuit, and the The cooling capacity of the cooling system provided in the amplifier circuit may be calculated from the heat capacities of other parts. In this case, the temperature calculation circuit 10c calculates the actual junction temperature considering the cooling system by taking into account the increase in the junction temperature without considering the cooling system and the decrease in temperature due to the cooling system provided in the amplifier circuit. Also good. The temperature calculation circuit 10c sends the calculated junction temperature to the determination circuit 10d.

判定回路10dは、算出したジャンクション温度が所定の閾値以上であるか否かを判断する。判定回路10dは、ジャンクション温度が所定の閾値以上であると判断した場合には、保護回路1yに停止信号を送信する。また、判定回路10dは、ジャンクション温度が所定の閾値未満であると判断した場合には、RF入力信号の増幅器1dへの入力を継続させる。 The determination circuit 10d determines whether the calculated junction temperature is equal to or higher than a predetermined threshold. The determination circuit 10d transmits a stop signal to the protection circuit 1y when determining that the junction temperature is equal to or higher than a predetermined threshold. Further, when the determination circuit 10d determines that the junction temperature is less than the predetermined threshold value, the input of the RF input signal to the amplifier 1d is continued.

また、ジャンクション温度の算出の手法はこれに限定されるものではない。例えば、ジャンクション温度算出回路1aは、RF入力信号とリニアリティ情報とに基づいて算出したRFの出力電力と、増幅素子1個当たりの内部損失とに基づいて、増幅素子に流される電流を算出し、算出した電流から、増幅素子に印加される電圧を求める。ここで、ジャンクション温度算出回路1aは、増幅素子に印加される電圧と増幅素子のジャンクション温度の上昇量との対応関係を予め記憶しているものとする。そして、ジャンクション温度算出回路1aは、算出した電圧に基づいて、ジャンクション温度の上昇量を算出するものとしても良い。 Also, the method for calculating the junction temperature is not limited to this. For example, the junction temperature calculation circuit 1a calculates the current flowing through the amplifying element based on the RF output power calculated based on the RF input signal and the linearity information and the internal loss per amplifying element, A voltage to be applied to the amplifying element is obtained from the calculated current. Here, it is assumed that the junction temperature calculation circuit 1a stores in advance the correspondence relationship between the voltage applied to the amplifying element and the amount of increase in the junction temperature of the amplifying element. Then, the junction temperature calculation circuit 1a may calculate the increase amount of the junction temperature based on the calculated voltage.

ジャンクション温度算出回路1aの各構成は、ハードウェア回路に限定されるものではなく、プロセッサにより実現されるものとしても良いし、ソフトウェアとハードウェアとの混合によって実現されても良い。 Each configuration of the junction temperature calculation circuit 1a is not limited to a hardware circuit, and may be implemented by a processor or by a mixture of software and hardware.

例えば、ジャンクション温度算出回路1aは、RF出力電力の算出機能と、内部損失の算出機能と、温度算出機能と、判定機能とを、プロセッサにより実現される機能として備えても良い。例えば、これらの機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態でジャンクション温度算出回路1a内の記憶回路に記憶されているものとしても良い。ジャンクション温度算出回路1aは、各プログラムを記憶回路から読み出し、読み出した各プログラムを実行することで、各プログラムに対応する機能を実現する。換言すると、各プログラムを読み出した状態のジャンクション温度算出回路1aは、図3のジャンクション温度算出回路1a内に示された各機能を有することとなる。なお、ジャンクション温度算出回路1aの機能は、プロセッサにて、実現されも良いし、複数の独立したプロセッサを組み合わせ、各プロセッサが各プログラムを実行することにより各機能を実現するものとしても良い。 For example, the junction temperature calculation circuit 1a may have an RF output power calculation function, an internal loss calculation function, a temperature calculation function, and a determination function as functions implemented by a processor. For example, these functions may be stored in the storage circuit within the junction temperature calculation circuit 1a in the form of a computer-executable program. The junction temperature calculation circuit 1a reads each program from the storage circuit and executes each read program, thereby realizing a function corresponding to each program. In other words, the junction temperature calculation circuit 1a with each program read has each function shown in the junction temperature calculation circuit 1a of FIG. The functions of the junction temperature calculation circuit 1a may be realized by a processor, or may be realized by combining a plurality of independent processors and executing each program by each processor.

上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、CPU(central preprocess unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、或いは、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC)、プログラマブル論理デバイス(例えば、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)、複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)、およびフィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA))等の回路を意味する。なお、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。 The term "processor" used in the above description is, for example, a CPU (central preprocess unit), a GPU (Graphics Processing Unit), or an application specific integrated circuit (ASIC), a programmable logic device (e.g., Circuits such as Simple Programmable Logic Device (SPLD), Complex Programmable Logic Device (CPLD), and Field Programmable Gate Array (FPGA)). Instead of storing the program in the memory circuit, the program may be directly incorporated in the circuit of the processor. In this case, the processor realizes its function by reading and executing the program embedded in the circuit.

ここで、プロセッサによって実行されるプログラムは、CD(Compact Disk)-ROM、FD(Flexible Disk)、CD-R(Recordable)、DVD(Digital Versatile Disk)等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶されて提供されても良い。また、このプログラムは、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納され、ネットワーク経由でダウンロードされることにより提供または配布されても良い。 Here, the program executed by the processor is stored in a computer-readable storage medium such as CD (Compact Disk)-ROM, FD (Flexible Disk), CD-R (Recordable), DVD (Digital Versatile Disk). may be provided. Also, this program may be stored on a computer connected to a network such as the Internet, and may be provided or distributed by being downloaded via the network.

次に、本実施形態にかかるジャンクション温度に基づく判定処理の流れについて説明する。図4は、本実施形態にかかるジャンクション温度に基づく判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。 Next, the flow of determination processing based on the junction temperature according to this embodiment will be described. FIG. 4 is a flow chart showing an example of the flow of judgment processing based on the junction temperature according to this embodiment.

まず、ジャンクション温度算出回路1aのRF出力電力の算出回路10aは、シーケンス制御回路110から入力されたRF入力信号を検出する(S1)。 First, the RF output power calculation circuit 10a of the junction temperature calculation circuit 1a detects an RF input signal input from the sequence control circuit 110 (S1).

そして、RF出力電力の算出回路10aは、シーケンス制御回路110から入力されたRF入力信号と、増幅器1dの増幅回路のリニアリティ情報とに基づいて、増幅器1dから出力されるRFの出力電力を算出する(S2)。 Then, the RF output power calculation circuit 10a calculates the RF output power output from the amplifier 1d based on the RF input signal input from the sequence control circuit 110 and the linearity information of the amplifier circuit of the amplifier 1d. (S2).

次に、内部損失の算出回路10bは、RF出力電力の算出回路10aが算出したRFの出力電力と、増幅回路の電力効率と、増幅器1dに含まれる増幅素子の数とに基づいて、増幅素子1個当たりの内部損失を算出する(S3)。 Then, the internal loss calculation circuit 10b calculates the amplification element An internal loss per piece is calculated (S3).

次に、温度算出回路10cは、内部損失の算出回路10bによって算出された増幅素子1個当たりの内部損失と、個々の増幅素子の熱抵抗と、基準温度とに基づいて、増幅素子のジャンクション温度を算出する(S4)。 Next, the temperature calculating circuit 10c calculates the junction temperature of the amplifying element based on the internal loss per amplifying element calculated by the internal loss calculating circuit 10b, the thermal resistance of each amplifying element, and the reference temperature. is calculated (S4).

そして、判定回路10dは、算出したジャンクション温度が所定の閾値以上であるか否かを判断する(S5)。 Then, the determination circuit 10d determines whether or not the calculated junction temperature is equal to or higher than a predetermined threshold (S5).

判定回路10dは、ジャンクション温度が所定の閾値以上であると判断した場合(S5“Yes”)、保護回路1yに停止信号を送信し、増幅器1dを停止させることにより、増幅信号の出力を停止させる(S6)。 When the determination circuit 10d determines that the junction temperature is equal to or higher than the predetermined threshold ("Yes" in S5), the determination circuit 10d transmits a stop signal to the protection circuit 1y to stop the amplifier 1d, thereby stopping the output of the amplified signal. (S6).

また、判定回路10dは、ジャンクション温度が所定の閾値未満であると判断した場合(S5“No”)、RF入力信号の増幅器1dへの入力を継続させる。この場合、増幅器1dは、RF入力信号を増幅した増幅信号を出力する。ここで、このフローチャートの処理は終了する。 Further, when the determination circuit 10d determines that the junction temperature is less than the predetermined threshold value (S5 "No"), the input of the RF input signal to the amplifier 1d is continued. In this case, the amplifier 1d outputs an amplified signal obtained by amplifying the RF input signal. Here, the processing of this flowchart ends.

このように、本実施形態の高周波増幅装置1は、RF入力信号に基づいて、増幅器1dに含まれる1以上の増幅素子のジャンクション温度に関する温度情報を求め、温度情報に応じて増幅器1dを制御する。本実施形態の高周波増幅装置1は、RF入力信号から算出したジャンクション温度に基づいて増幅器1dを制御するため、実際に増幅素子のジャンクション温度が上昇するよりも前に、増幅器1dを制御する。つまり、本実施形態の高周波増幅装置1によれば、実際に増幅素子のジャンクション温度が上昇することを、未然に回避することができる。このため、本実施形態の高周波増幅装置1によれば、過大な出力によって増幅素子に過大な負荷がかかることを低減することができる。これにより、例えば、本実施形態の高周波増幅装置1は、増幅器1dに含まれる増幅素子の破損を低減することができる。 As described above, the high-frequency amplifier device 1 of the present embodiment obtains temperature information regarding the junction temperature of one or more amplifying elements included in the amplifier 1d based on the RF input signal, and controls the amplifier 1d according to the temperature information. . Since the high-frequency amplifier 1 of this embodiment controls the amplifier 1d based on the junction temperature calculated from the RF input signal, the amplifier 1d is controlled before the junction temperature of the amplifying element actually rises. That is, according to the high-frequency amplifier device 1 of the present embodiment, it is possible to prevent the junction temperature of the amplifying element from actually rising. Therefore, according to the high-frequency amplifying device 1 of the present embodiment, it is possible to reduce the excessive load applied to the amplifying element due to the excessive output. As a result, for example, the high-frequency amplifier device 1 of the present embodiment can reduce damage to the amplification elements included in the amplifier 1d.

ここで、比較例との比較により、本実施形態の高周波増幅装置1の効果についてより詳細に説明する。 Here, the effect of the high-frequency amplifier 1 of this embodiment will be described in more detail by comparison with a comparative example.

図5は、比較例にかかる保護回路の動作タイミングの一例を示す図である。比較例においては、増幅回路から出力されたRF出力電力の単位時間あたりの平均値を算出していた。そして、比較例においては、RF出力電力の平均電力の単位時間あたりの平均値が、閾値以上である場合に、保護回路が動作して増幅器を停止させていた。 FIG. 5 is a diagram illustrating an example of operation timing of a protection circuit according to a comparative example; In the comparative example, the average value per unit time of the RF output power output from the amplifier circuit was calculated. In the comparative example, the protection circuit operates to stop the amplifier when the average value of the average power of the RF output power per unit time is greater than or equal to the threshold value.

しかしながら、この比較例においては、RF出力電力に基づいて保護回路の動作のタイミングを決定しているため、保護回路が動作する時点においては、既にFETに過大な負荷がかかった後であった。また、比較例においては、単位時間当たりのRF出力電力の平均を算出するため、単位時間内にRF出力電力が閾値を超えたとしても、判定は単位時間の経過後となる。このため、FETに対して瞬間的に過大な電力が印加された場合に、比較例においては、保護回路の動作がFETの破損の後になる場合があった。 However, in this comparative example, since the operation timing of the protection circuit is determined based on the RF output power, the FET has already been overloaded when the protection circuit operates. Further, in the comparative example, since the average RF output power per unit time is calculated, even if the RF output power exceeds the threshold within the unit time, the determination is made after the unit time has elapsed. Therefore, in the comparative example, when excessive power is momentarily applied to the FET, the protection circuit may operate after the FET is damaged.

これに対して、本実施形態の高周波増幅装置1は、RF入力信号から算出したジャンクション温度に基づいて増幅器1dを制御する。より具体的には、本実施形態の高周波増幅装置1は、算出したジャンクション温度に応じて、増幅信号の出力を停止させるため、FETに過大な負荷がかかるタイミングよりも前に、増幅器1dを停止させることができる。 In contrast, the high-frequency amplifier 1 of this embodiment controls the amplifier 1d based on the junction temperature calculated from the RF input signal. More specifically, the high-frequency amplifier 1 of the present embodiment stops the output of the amplified signal according to the calculated junction temperature. can be made

図6は、本実施形態にかかる保護回路の動作タイミングの一例を示す図である。図6に示すように、本実施形態においては、増幅素子のジャンクション温度が閾値に達した時点で保護回路1yが動作する。このため、このため、本実施形態の高周波増幅装置1によれば、FETが破損することを低減することができる。 FIG. 6 is a diagram showing an example of operation timings of the protection circuit according to this embodiment. As shown in FIG. 6, in this embodiment, the protection circuit 1y operates when the junction temperature of the amplifying element reaches the threshold. Therefore, according to the high-frequency amplifier device 1 of the present embodiment, damage to the FETs can be reduced.

(変形例1)
上述の実施形態では、温度情報は、増幅素子のジャンクション温度の値としたが、温度情報はこれに限定されるものではない。本変形例においては、温度情報は、ジャンクション温度の上昇量である。
(Modification 1)
In the above-described embodiment, the temperature information is the value of the junction temperature of the amplifying element, but the temperature information is not limited to this. In this modification, the temperature information is the amount of increase in junction temperature.

本変形例においては、ジャンクション温度算出回路1aは、RF入力信号と、増幅器1dのリニアリティ情報と、1以上の増幅素子の1つ当たりの電力損失と、1以上の増幅素子の熱抵抗とに基づいて、増幅素子のジャンクション温度の上昇量を算出する。そして、ジャンクション温度算出回路1aは、ジャンクション温度の上昇量が所定の閾値以上であると判定した場合に、保護回路1yに停止信号を送信することにより、増幅信号の出力を停止させる。 In this modification, the junction temperature calculation circuit 1a is based on the RF input signal, the linearity information of the amplifier 1d, the power loss per one of the one or more amplification elements, and the thermal resistance of the one or more amplification elements. to calculate the amount of increase in the junction temperature of the amplifying element. When the junction temperature calculation circuit 1a determines that the amount of increase in junction temperature is equal to or greater than a predetermined threshold, the junction temperature calculation circuit 1a stops outputting the amplified signal by transmitting a stop signal to the protection circuit 1y.

(変形例2)
また、上述の実施形態では、ジャンクション温度算出回路1aは、ジャンクション温度が所定の閾値以上であると判断した場合には、保護回路1yに停止信号を送信して増幅信号の出力を停止させていたが、ジャンクション温度が所定の閾値以上である場合の処理はこれに限定されるものではない。
(Modification 2)
Further, in the above-described embodiment, the junction temperature calculation circuit 1a sends a stop signal to the protection circuit 1y to stop the output of the amplified signal when it determines that the junction temperature is equal to or higher than the predetermined threshold. However, the processing when the junction temperature is equal to or higher than the predetermined threshold is not limited to this.

本変形例においては、ジャンクション温度算出回路1aは、温度情報に応じて、増幅信号の出力を低下させるものとする。例えば、ジャンクション温度算出回路1aは、ジャンクション温度が所定の閾値以上であると判断した場合、計算機システム120にジャンクション温度が所定の閾値以上であることを通知し、増幅信号の出力を低下させる。あるいは、ジャンクション温度算出回路1aは、シーケンス制御回路110にジャンクション温度が所定の閾値以上であることを通知し、増幅信号の出力を低下させても良い。 In this modification, the junction temperature calculation circuit 1a reduces the output of the amplified signal according to the temperature information. For example, when the junction temperature calculation circuit 1a determines that the junction temperature is equal to or higher than a predetermined threshold, the junction temperature calculation circuit 1a notifies the computer system 120 that the junction temperature is equal to or higher than the predetermined threshold, and reduces the output of the amplified signal. Alternatively, the junction temperature calculation circuit 1a may notify the sequence control circuit 110 that the junction temperature is equal to or higher than a predetermined threshold, and reduce the output of the amplified signal.

また、本変形例のRF出力電力の算出回路10aは、温度情報に応じて、増幅信号の停止または増幅信号の出力の低下を促す警告情報を、計算機システム120に送信しても良い。 Further, the RF output power calculation circuit 10a of the present modification may transmit warning information to the computer system 120 to prompt suspension of the amplification signal or reduction in the output of the amplification signal according to the temperature information.

例えば、本変形例のジャンクション温度算出回路1aは、ジャンクション温度が所定の閾値以上であると判断した場合、計算機システム120に、撮像条件、例えば、TRを長くして負荷の小さいシーケンスに変更することを推奨する通知を送信する。計算機システム120は、ジャンクション温度算出回路1aから当該通知を受信した場合に、ディスプレイ125に警告または撮像条件の変更を推奨するメッセージを表示する。 For example, when the junction temperature calculation circuit 1a of this modification determines that the junction temperature is equal to or higher than a predetermined threshold value, the computer system 120 instructs the computer system 120 to change the imaging condition, for example, to a sequence with a lower load by lengthening TR. Send notifications recommending When the computer system 120 receives the notification from the junction temperature calculation circuit 1a, the computer system 120 displays a warning or a message recommending a change in imaging conditions on the display 125. FIG.

当該警告またはメッセージを視認した操作者が、撮像条件を変更する操作を行った場合、計算機システム120は、変更後の撮像条件に基づいてシーケンス情報を変更し、変更後のシーケンス情報をシーケンス制御回路110に出力する。そして、シーケンス制御回路110は、変更後のシーケンス情報に基づいて、高周波増幅装置1を制御することによって増幅素子にかかる負荷を低減する。 When an operator who visually recognizes the warning or message performs an operation to change the imaging conditions, the computer system 120 changes the sequence information based on the changed imaging conditions, and sends the changed sequence information to the sequence control circuit. output to 110. Then, the sequence control circuit 110 reduces the load on the amplifying element by controlling the high-frequency amplifying device 1 based on the changed sequence information.

また、計算機システム120は、操作者に撮像条件の変更を促すのではなく、ジャンクション温度算出回路1aからのフィードバックに基づいて、ジャンクション温度が所定の閾値未満となる撮像条件を推定しても良い。 Further, the computer system 120 may estimate an imaging condition under which the junction temperature is less than a predetermined threshold based on feedback from the junction temperature calculation circuit 1a instead of prompting the operator to change the imaging condition.

本変形例の高周波増幅装置1によれば、撮像を継続した上で、増幅器1dに含まれる増幅素子に過大な負荷がかかること、または増幅素子が破損することを低減することができる。 According to the high-frequency amplifying device 1 of this modified example, it is possible to reduce excessive load on the amplifying element included in the amplifier 1d or breakage of the amplifying element while continuing imaging.

また、本変形例の磁気共鳴イメージング装置によれば、温度情報に応じて操作者に警告をすることにより、保護回路1yが動作する前に、操作者が対応する機会を与えることができる。このため、本変形例の磁気共鳴イメージング装置によれば、撮像の強制停止または増幅素子の破損という事態を、未然に回避することができる。 Further, according to the magnetic resonance imaging apparatus of this modified example, by warning the operator according to the temperature information, the operator can be given an opportunity to respond before the protection circuit 1y operates. Therefore, according to the magnetic resonance imaging apparatus of this modified example, it is possible to avoid situations such as forced stop of imaging or breakage of the amplifying element.

(変形例3)
また、上述の実施形態では、ジャンクション温度算出回路1aのRF出力電力の算出回路10aは、シーケンス制御回路110から入力されたRF入力信号を検出していたが、RF入力信号に関する制御情報を取得しても良い。例えば、本変形例のRF出力電力の算出回路10aは、計算機システム120またはシーケンス制御回路110から、RF入力信号に関する制御情報を取得する。そして、本変形例のRF出力電力の算出回路10aは、当該制御情報と、リニアリティ情報とに基づいて、増幅器1dから出力されるRFの出力電力を算出する。
(Modification 3)
Further, in the above-described embodiment, the RF output power calculation circuit 10a of the junction temperature calculation circuit 1a detects the RF input signal input from the sequence control circuit 110, but does not acquire control information regarding the RF input signal. can be For example, the RF output power calculation circuit 10 a of the present modification acquires control information regarding the RF input signal from the computer system 120 or the sequence control circuit 110 . Then, the RF output power calculation circuit 10a of this modified example calculates the RF output power output from the amplifier 1d based on the control information and the linearity information.

なお、上述の実施形態においては、計算機システム120を制御システムの一例としたが、シーケンス制御回路110を制御システムの一例としても良い。 Although the computer system 120 is used as an example of the control system in the above embodiment, the sequence control circuit 110 may be used as an example of the control system.

(変形例4)
また、上述の実施形態では、ジャンクション温度算出回路1aは、RF入力信号に基づいて、ジャンクション温度を算出していたが、ジャンクション温度を求める手法はこれに限定されるものではない。本変形例のジャンクション温度算出回路1aは、一例として、RF入力信号とジャンクション温度の上昇量とが対応付けられたルックアップテーブル(Lookup table)に基づいて、ジャンクション温度の上昇量を特定しても良い。ルックアップテーブルは、温度特定情報の一例である。
(Modification 4)
Also, in the above-described embodiment, the junction temperature calculation circuit 1a calculates the junction temperature based on the RF input signal, but the method of obtaining the junction temperature is not limited to this. For example, the junction temperature calculation circuit 1a of this modification may specify the amount of increase in junction temperature based on a lookup table in which the RF input signal and the amount of increase in junction temperature are associated with each other. good. A lookup table is an example of temperature identification information.

本変形例の高周波増幅装置1によれば、RF入力信号が入力される都度、ジャンクション温度の上昇量の算出の処理を実行しなくともジャンクション温度の上昇量を算出することができるため、処理速度を向上させることができる。 According to the high-frequency amplifying device 1 of the present modification, the amount of increase in junction temperature can be calculated without executing the processing for calculating the amount of increase in junction temperature each time an RF input signal is input, so the processing speed can be reduced. can be improved.

(変形例5)
また、上述の実施形態では、ジャンクション温度算出回路1aは、保護回路1yに停止信号を送信することにより、増幅信号の出力を停止させるものとしたが、電圧制御回路1zに停止信号を送信することにより、増幅信号の出力を停止させても良い。
(Modification 5)
In the above-described embodiment, the junction temperature calculation circuit 1a stops the output of the amplified signal by sending a stop signal to the protection circuit 1y. , the output of the amplified signal may be stopped.

以上説明した少なくとも1つの実施形態によれば、増幅器1dに含まれる増幅素子に過大な負荷がかかることを低減することができる。 According to at least one embodiment described above, it is possible to reduce excessive load on the amplifying element included in the amplifier 1d.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 While several embodiments of the invention have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and spirit of the invention, as well as the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.

1b カプラ
1a ジャンクション温度算出回路
1 高周波増幅装置
1d 増幅器
1y 保護回路
10a RF出力電力の算出回路
10b 内部損失の算出回路
10c 温度算出回路
10d 判定回路
100 磁気共鳴イメージング装置
102 傾斜磁場コイル
103 傾斜磁場電源
106 送信コイル
107 送信回路
108 受信コイル
109 受信回路
110 シーケンス制御回路
120 計算機システム
1b Coupler 1a Junction temperature calculation circuit 1 High frequency amplifier 1d Amplifier 1y Protection circuit 10a RF output power calculation circuit 10b Internal loss calculation circuit 10c Temperature calculation circuit 10d Judgment circuit 100 Magnetic resonance imaging apparatus 102 Gradient magnetic field coil 103 Gradient magnetic field power supply 106 Transmitting coil 107 Transmitting circuit 108 Receiving coil 109 Receiving circuit 110 Sequence control circuit 120 Computer system

Claims (8)

入力信号を増幅して増幅信号を出力する増幅器と、
前記増幅器を停止、または前記増幅器の出力を調整する保護回路と、
前記入力信号に基づいて、前記増幅器に含まれる1以上の増幅素子のジャンクション温度に関する温度情報を算出し、前記温度情報に応じて前記増幅器を制御する制御部と、
を備え、
前記温度情報は、1以上の前記増幅素子のジャンクション温度またはジャンクション温度の上昇量であり、
前記制御部は、算出した前記ジャンクション温度または前記ジャンクション温度の上昇量が所定の第1閾値以上である場合、算出した前記ジャンクション温度または前記ジャンクション温度の上昇量に基づいて、前記ジャンクション温度または前記ジャンクション温度の上昇量が前記第1閾値未満となる前記増幅器の出力を推定し、
推定した前記出力に応じて、前記保護回路に前記増幅器を停止させる、または前記増幅器の出力を調整させる指示を表す調整信号を送信することにより、前記増幅信号の出力を停止または調整させる、
高周波増幅装置。
an amplifier that amplifies an input signal and outputs an amplified signal;
a protection circuit that deactivates the amplifier or regulates the output of the amplifier ;
a control unit that calculates temperature information about a junction temperature of one or more amplification elements included in the amplifier based on the input signal, and controls the amplifier according to the temperature information;
with
The temperature information is the junction temperature of one or more of the amplifying elements or the amount of increase in the junction temperature;
When the calculated junction temperature or the amount of increase in the junction temperature is equal to or greater than a predetermined first threshold, the control unit controls the junction temperature or the amount of increase in the junction temperature based on the calculated junction temperature or the amount of increase in the junction temperature. estimating the output of the amplifier at which the amount of temperature increase is less than the first threshold;
depending on the estimated output, stop or adjust the output of the amplified signal by transmitting an adjustment signal representing an instruction to the protection circuit to stop the amplifier or adjust the output of the amplifier;
High frequency amplifier.
前記制御部は、前記増幅器に入力される前記入力信号を検出する、
請求項1に記載の高周波増幅装置。
The control unit detects the input signal input to the amplifier,
2. The high frequency amplifier device according to claim 1.
前記制御部は、前記高周波増幅装置を制御する制御システムから、前記増幅器に入力される前記入力信号に関する制御情報を取得する、
請求項1又は2に記載の高周波増幅装置。
The control unit acquires control information about the input signal input to the amplifier from a control system that controls the high-frequency amplifier.
3. The high frequency amplifier device according to claim 1 or 2.
前記制御部は、前記入力信号と、前記増幅器の増幅度に関する増幅情報と、1以上の前記増幅素子の1つ当たりの電力損失と、1以上の前記増幅素子の熱抵抗とに基づいて、前記温度情報を算出する、
請求項1から3のいずれか1項に記載の高周波増幅装置。
Based on the input signal, amplification information about the amplification degree of the amplifier, power loss per one of the one or more amplification elements, and thermal resistance of the one or more amplification elements, the control unit calculating temperature information,
4. The high-frequency amplifier device according to any one of claims 1 to 3.
前記制御部は、前記入力信号と前記温度情報とが対応付けられた温度特定情報に基づいて、前記温度情報を特定する、
請求項1から3のいずれか1項に記載の高周波増幅装置。
The control unit identifies the temperature information based on temperature identification information in which the input signal and the temperature information are associated.
4. The high-frequency amplifier device according to any one of claims 1 to 3.
被検体に対して高周波を出力する送信コイルと、
前記送信コイルに増幅信号を供給する高周波増幅装置と、を備え、
前記高周波増幅装置は、
入力信号を増幅して増幅信号を出力する増幅器と、
前記増幅器を停止、または前記増幅器の出力を調整する保護回路と、
前記入力信号に基づいて、前記増幅器に含まれる1以上の増幅素子のジャンクション温度に関する温度情報を算出し、前記温度情報に応じて前記増幅器を制御する制御部と、
を備え、
前記温度情報は、1以上の前記増幅素子のジャンクション温度またはジャンクション温度の上昇量であり、
前記制御部は、算出した前記ジャンクション温度または前記ジャンクション温度の上昇量が所定の第1閾値以上である場合、算出した前記ジャンクション温度または前記ジャンクション温度の上昇量に基づいて、前記ジャンクション温度または前記ジャンクション温度の上昇量が前記第1閾値未満となる前記増幅器の出力を推定し、
推定した前記出力に応じて、前記保護回路に前記増幅器を停止させる、または前記増幅器の出力を調整させる指示を表す調整信号を送信することにより、前記増幅信号の出力を停止または調整させる、
磁気共鳴イメージング装置。
a transmission coil that outputs a high frequency to an object;
a high-frequency amplifier that supplies an amplified signal to the transmission coil,
The high-frequency amplifier is
an amplifier that amplifies an input signal and outputs an amplified signal;
a protection circuit that deactivates the amplifier or regulates the output of the amplifier ;
a control unit that calculates temperature information about a junction temperature of one or more amplification elements included in the amplifier based on the input signal, and controls the amplifier according to the temperature information;
with
The temperature information is the junction temperature of one or more of the amplifying elements or the amount of increase in the junction temperature;
When the calculated junction temperature or the amount of increase in the junction temperature is equal to or greater than a predetermined first threshold, the control unit controls the junction temperature or the amount of increase in the junction temperature based on the calculated junction temperature or the amount of increase in the junction temperature. estimating the output of the amplifier at which the amount of temperature increase is less than the first threshold;
depending on the estimated output, stop or adjust the output of the amplified signal by transmitting an adjustment signal representing an instruction to the protection circuit to stop the amplifier or adjust the output of the amplifier;
Magnetic resonance imaging equipment.
被検体に対して高周波を出力する送信コイルと、
前記送信コイルに増幅信号を供給する高周波増幅装置と、
前記送信コイル及び前記高周波増幅装置を制御して前記被検体の撮像を行うシーケンス制御回路と、
を備え、
前記高周波増幅装置は、
入力信号を増幅して増幅信号を出力する増幅器と、
前記入力信号に基づいて、前記増幅器に含まれる1以上の増幅素子のジャンクション温度に関する温度情報を算出し、前記温度情報に応じて前記増幅器を制御する制御部と、
を備え、
前記温度情報は、1以上の前記増幅素子のジャンクション温度またはジャンクション温度の上昇量であり、
前記高周波増幅装置の前記制御部は、算出した前記ジャンクション温度または前記ジャンクション温度の上昇量が所定の第2閾値以上である場合、算出した前記ジャンクション温度または前記ジャンクション温度の上昇量に基づいて、前記ジャンクション温度または前記ジャンクション温度の上昇量が前記第2閾値未満となる撮像条件を推定し、推定した前記撮像条件を前記シーケンス制御回路に通知し、
前記シーケンス制御回路は、通知された前記撮像条件に応じて、前記高周波増幅装置を制御して前記増幅信号の出力を低下させる、
磁気共鳴イメージング装置。
a transmission coil that outputs a high frequency to an object;
a high-frequency amplifier that supplies an amplified signal to the transmission coil;
a sequence control circuit that controls the transmission coil and the high-frequency amplifier to image the subject;
with
The high-frequency amplifier is
an amplifier that amplifies an input signal and outputs an amplified signal;
a control unit that calculates temperature information about a junction temperature of one or more amplification elements included in the amplifier based on the input signal, and controls the amplifier according to the temperature information;
with
The temperature information is the junction temperature of one or more of the amplifying elements or the amount of increase in the junction temperature;
When the calculated junction temperature or the amount of increase in the junction temperature is equal to or greater than a predetermined second threshold, the control unit of the high-frequency amplifier device performs the above-described estimating an imaging condition under which the junction temperature or an increase in the junction temperature is less than the second threshold, and notifying the sequence control circuit of the estimated imaging condition;
The sequence control circuit controls the high-frequency amplification device to reduce the output of the amplified signal in accordance with the notified imaging conditions .
Magnetic resonance imaging equipment.
前記高周波増幅装置を制御する制御システムをさらに備え、
前記高周波増幅装置の前記制御部は、算出した前記ジャンクション温度またはジャンクション温度の上昇量が前記第1閾値未満であり、かつ、当該第1閾値よりも低い値である第3閾値以上である場合、前記増幅信号の出力の低下を促す警告情報を、前記制御システムに送信する、
請求項6に記載の磁気共鳴イメージング装置。
Further comprising a control system for controlling the high-frequency amplifier,
If the calculated junction temperature or the amount of increase in junction temperature is less than the first threshold and is greater than or equal to a third threshold that is lower than the first threshold, Sending warning information prompting a decrease in the output of the amplified signal to the control system;
7. A magnetic resonance imaging apparatus according to claim 6.
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