[實(shí)用新型]一種多通道射頻功率放大器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520280051.4
• 申請(qǐng)日: 2015-05-04
• 公開（公告）號(hào): CN204652314U
• 公開（公告）日: 2015-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李正剛;曾登明;洪雙
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢中科波譜技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H03F3/20
• 分類號(hào): H03F3/20;H03F3/189
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務(wù)所(普通合伙) 42224
• 代理人: 李佑宏

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于核磁共振譜儀領(lǐng)域，更具體地，涉及一種核磁共振譜儀的多通道射頻功率放大器。

背景技術(shù)

射頻功率放大器是核磁共振譜儀中的關(guān)鍵部件，用于將輸入低失真、高效率地放大，使得輸出信號(hào)的功率達(dá)到預(yù)設(shè)的強(qiáng)度，以滿足核磁共振譜儀激發(fā)核磁信號(hào)的要求，核磁共振譜儀用于同時(shí)激發(fā)一種或多種原子核，且激發(fā)各種原子核所使用的信號(hào)功率存在很大的差異(幾瓦～幾百瓦)，需要射頻功率放大器保持很好的線性度，在低功率和高功率輸出的情況下均具有很好的性能。

現(xiàn)有核磁共振譜儀中的射頻功率放大器為兩通道結(jié)構(gòu)，第一射頻功率放大模塊與第一控制模塊組成第一個(gè)通道，工作于較高的頻率范圍，簡稱“高帶功放”，用于D、¹³C、¹⁵N、³¹P等核(簡稱雜核)的核磁共振頻率的信號(hào)功率放大；第二射頻功率放大模塊與第二控制模塊組成第二個(gè)通道，工作于較低的頻率范圍，簡稱“寬帶功放”，用于?¹H、¹⁹F等核的核磁共振頻率的信號(hào)功率放大，當(dāng)需要使用其中的一個(gè)射頻功率放大器通道輸出至不同的NMR探頭通道以激發(fā)不同的核時(shí)，常常在射頻功率放大器的外部使用繼電器進(jìn)行通道間的切換。

然而，現(xiàn)有技術(shù)中存在的這種射頻功率放大器存在著顯著的問?題：(1)寬帶功放同時(shí)用于雜核和D核信號(hào)的激發(fā)，其功率要求存在較大的差別，雜核的功率要求達(dá)到330W，而D核的功率要求達(dá)到5W，由于使用同一個(gè)功放，只能通過減小輸入信號(hào)功率的方法實(shí)現(xiàn)，而功率放大器在輸出小功率信號(hào)的情況下其性能明顯下降，線性度嚴(yán)重變差，噪聲顯著增強(qiáng)，使核磁共振譜儀所測(cè)得的譜圖性能指標(biāo)顯著變差；(2)只能使用工作頻率較低的寬帶功放進(jìn)行D核信號(hào)激發(fā)，不能使用其他核完成相同的功能，限制了核磁共振譜儀的使用范圍；(3)寬帶功放的輸出需要經(jīng)繼電器等開關(guān)器件進(jìn)行切換，以將寬帶功放連接到D核或雜核的工作通道，但核磁共振譜儀工作于強(qiáng)磁場環(huán)境下，繼電器會(huì)出現(xiàn)無法工作、性能下降、性能不穩(wěn)定等問題；(4)工作狀態(tài)無法通過計(jì)算機(jī)識(shí)別，也無法對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，不具備現(xiàn)代電子設(shè)備聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)、控制的特點(diǎn)。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本實(shí)用新型提供了一種多通道射頻功率放大器，其目的在于完成各種核的鎖場、去耦等功能，使得射頻功率放大器范圍廣、成本低、使射頻功率放大器在各種使用條件下均能保持良好的整機(jī)性能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種多通道射頻功率放大器，其特征在于，該射頻功率放大器包括分別與控制器相連的高帶功放、寬帶功放以及D功放三通道，其中高帶功放用于實(shí)現(xiàn)100W功率信號(hào)的輸出，寬帶功放用于實(shí)現(xiàn)330W功率信號(hào)的輸出，D功放用于實(shí)現(xiàn)5W功率信號(hào)的輸出。

進(jìn)一步地，所述高帶功放包括依次相連的高帶前級(jí)功放、高帶末級(jí)功放，其中高帶前級(jí)功放包括1mW-8W推動(dòng)射頻功率放大器，高帶末級(jí)功放包括工作于300MHz-1GHz頻率范圍的功率放大器。

進(jìn)一步地，所述高帶功放還包括與所述高帶末級(jí)功放連接的高帶保護(hù)模塊。

進(jìn)一步地，所述寬帶功放包括依次相連的寬帶前級(jí)功放、寬帶末級(jí)功放，其中寬帶前級(jí)功放包括1mW-8W推動(dòng)射頻功率放大器，寬帶末級(jí)功放包括工作于20MHz-320MHz頻率范圍的功率放大器。

進(jìn)一步地，所述寬帶功放還包括與所述寬帶末級(jí)功放連接的寬帶保護(hù)模塊。

進(jìn)一步地，所述D功放為5W功率射頻功率放大器。

總體而言，通過本實(shí)用新型所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于采用了將不同的功放設(shè)置于不同的功率模式，能夠取得下列的有益效果；

(1)根據(jù)各種核的激發(fā)功率的需求，將功率放大器的通道設(shè)計(jì)成三通道的結(jié)構(gòu)，在寬帶功放和高帶功放的基礎(chǔ)上增加了D功放通道，使得各通道功放只工作于相對(duì)固定的功率范圍；

(2)增加的D功放通道可完成全頻率范圍的小功率信號(hào)的激發(fā)，可用于各種核的鎖場、去耦等核磁實(shí)驗(yàn)功能，擴(kuò)展了譜儀的使用范圍；

(3)本方案的寬帶功放和高帶功放由前級(jí)功放和末級(jí)功放的分離式結(jié)構(gòu)組成，前級(jí)功放可以由各通道功放通用，很好地保證了整機(jī)性能；

(4)在射頻功率放大器的基礎(chǔ)上增加了CAN總線、以太網(wǎng)以及GPIB進(jìn)行控制，解決現(xiàn)有射頻功率放大器不能進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控的問題。

附圖說明

圖1是按照本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的射頻功率放大器的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中：