磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging,MRI）技术已经成为现代医学临床诊断中的重要手段。射频线圈作为MRI设备的重要组成部分,决定了成像性能。双调谐射频线圈是实现活体磁共振波谱分析等前沿研究的关键,其开发对于研究肿瘤等多种疾病的诊断和代谢变化具有重要意义。但是双调谐线圈的结构复杂,设计、制作和调试的难度都大大增加。本文以复杂结构的高性能双调谐射频线圈为研究对象,系统地研究分析了复杂结构双调谐射频线圈的设计和测试方法,主要内容包括双调谐射频线圈的电路设计、电磁仿真、制作调试和成像实验。论文设计了一种用于超高磁场7T MRI的¹H/³¹P双调谐收发一体多通道射频阵列线圈系统。首先采用场路联合仿真方法对所提出的线圈进行电磁建模及数据分析,获得射频线圈所产生的电磁场分布情况,以及反射系数和传输系数,对组织内所产生的SAR值及B1+场分布进行分析,评估所提出的双调谐线圈的发射场B1+的强度、均匀性、传输效率以及比吸收率以从仿真角度初步验证所提出双调谐射频线圈操作的可行性。射频线圈与MRI系统的连接需要通过射频前端相应的外围接口电路来实现。论文阐述了射频收发组件、功分器和移相器的电路原理和元器件的指标要求,通过仿真优化了各相关参数,并完成了相应的电路制作和调试,实际测试结果表明射频子部件基本达到相应的性能指标要求。论文针对7T MRI的系统制作了¹H/³¹P双调谐多通道射频线圈,并完成了调谐和匹配等线圈电路的调试。基于7T MRI系统,采用实际制作的¹H/³¹P双调谐线圈进行成像实验,进一步评估线圈的工作性能,验证电磁仿真结果以及所提出的¹H/³¹P双调谐射频线圈在超高磁场磁共振成像应用中的可行性。最终,所提出的线圈系统发射接收分时工作,实现射频线圈复用,并实现了高分辨率的波谱成像。结果表明:¹H/³¹P双调谐射频线圈表现出良好的成像性能,较好地解决两个核素线圈之间的耦合问题、激发和接收通道之间的耦合问题以及高频情况下的射频磁场不均匀问题。其正交发射/接收的特性可以增加MR信号接收的灵敏度,并且有效降低射频发射功率,改善磁场均匀度,提高图像的信噪比。获得的水模图像表明线圈信噪比分布与电磁仿真获得的电磁场分布基本相符,即通用等效电路模型可以对射频线圈的空间磁场分布进行有效的仿真。所提出的双调谐线圈的测试结果证明了其应用在超高场7T的双调谐MR成像和波谱学研究中的可行性,对于促进超高场MRI在人体内的新型应用开发奠定了一定的理论和实验基础。