一种用于稳定放大器的系统及方法
【专利摘要】本发明提供一种用于稳定放大器的系统，包括用于对功率放大器建模的处理器；用于对处理器的输出信号进行数模转换的数模转换器；用于放大输入信号的功率放大器以及用于采集功率放大器输出信号的采集回路。还提供一种用于稳定放大器的方法，包括产生输入信号、采集输出信号，根据输入信号和采集到的输出信号对功率放大器建模，并确定模型中多项式的阶数和多项式的记忆深度得到预失真模型，根据功率放大器的工作模式进行预失真模型的更新。本发明考虑脉冲式输入信号给功率放大器带来的记忆效应，采用记忆多项式对功率放大器进行建模，提出了一种基于查找表的记忆多项式结构，线性度大大提高。
【专利说明】-种用于稳定放大器的系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及核磁共振射频放大器【技术领域】，特别是涉及一种用于稳定放大器的系 统及方法。
【背景技术】
[0002] 核磁共振（NMR, Nuclear Magnetic Resonance)是一种物理现象，作为一种分析手 段广泛应用于物理、化学生物等领域，到1973年被用于医学临床检测，被称为核磁共振成 像术。
[0003] 核磁共振是一种生物磁自旋成像技术，它是利用原子核自旋运动的特点，首先让 待测物体进入磁场中进行磁化，然后发射一系列特定频率的射频脉冲信号，待测物体的氢 原子核在射频信号的激励下产生共振，吸收能量而发生磁矩偏转，当射频信号停止后，待测 物体的氢原子核会将吸收的能量以电磁信号的形式释放出来，通过检测设备接收该信号来 进行处理和成像。
[0004] 在核磁共振成像设备中，射频功率放大器主要将输入小信号放大为较高功率的射 频信号，从而产生射频激励用于成像；为获得高质量的磁共振图像，磁共振系统要求射频功 率放大器在一个较大的动态范围内具有良好的线性，但功率放大器本身是非线性器件，输 出信号存在较大的非线性失真，具体表现在功率放大器的增益和相位在信号输入功率范围 内的不平坦，因此需要采取办法对功率放大器的非线性进行处理。
[0005] 之前，一般采用模拟预失真、前馈法进行功率放大器的非线性校正，或是采用笛卡 尔反馈，通过调整I/Q信号的幅度和相位来调整功率放大器的非线性。磁共振功率放大器 的输入信号是脉冲式输入，与连续性输入有较大不同，随之带来一些连续性窄带功率放大 器不会出现的问题，比如记忆效应，即输出不仅与当前的输入有关系，而且还和以前的输 入有关系，这个在输入信号为连续型宽带信号时表现的比较明显。而模拟预失真、前馈法及 笛卡尔反馈均未对记忆效应进行良好的处理。
[0006] 因此，如何解决功率放大器的记忆效应造成的非线性失真，提高核磁共振成像质 量，已成为本领域的技术人员亟待解决的问题。
【发明内容】
[0007] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于稳定放大器的系 统及方法，用于解决现有技术中功率放大器的记忆效应造成的输出信号非线性失真的问 题。
[0008] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于稳定放大器的系统，所述 稳定放大器的系统至少包括：
[0009] 处理器、数模转换器、功率放大器以及采集回路；
[0010] 所述处理器接收输入信号，将所述输入信号变频后输出，同时接收所述功率放大 器的反馈信号，根据所述输入信号及所述功率放大器的反馈信号对所述功率放大器建模并 产生所述功率放大器的预失真模型；
[0011] 所述数模转换器连接于所述处理器，用于对所述处理器的输出信号进行数模转 换；
[0012] 所述功率放大器连接于所述数模转换器，用于对所述数模转换器输出的模拟信号 进行放大；
[0013] 所述采集回路连接于所述功率放大器，用于对所述功率放大器的输出信号进行采 样并输出所述功率放大器的反馈信号至所述处理器。
[0014] 优选地，所述处理器为可编程逻辑阵列。
[0015] 优选地，还包括与所述处理器双向连接的数字传输接口，所述输入信号通过所述 数字传输接口输入所述处理器；所述处理器中的信息通过所述数字传输接口输出给外部设 备。
[0016] 优选地，还包括连接于所述数模转换器与所述功率放大器之间的滤波器，用于对 所述数模转换器输出信号进行滤波。
[0017] 优选地，所述功率放大器的输入信号及所述功率放大器的输出信号为射频信号。
[0018] 更优选地，所述采集回路可以对所述功率放大器输出的射频信号直接采样，也可 以对所述功率放大器输出的射频信号与本振信号混频后得到的中频信号进行采样。
[0019] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种如上述的用于稳定放大器的系 统的稳定放大器的方法，所述用于稳定放大器的方法至少包括以下步骤：
[0020] 步骤一：所述处理器接收所述输入信号，并通过所述采集回路接收所述功率放大 器的反馈信号；
[0021] 步骤二 ：所述处理器对所述功率放大器建立多项式模型，并确定多项式的阶数和 多项式的记忆深度；
[0022] 步骤三：所述处理器根据所述多项式的阶数及所述多项式的记忆深度产生预失真 模型；
[0023] 步骤四：若所述功率放大器为非时变功率放大器，则离线计算所述多项式的阶数 及所述多项式的记忆深度，量化后刷新到查找表中；若所述功率放大器为时变功率放大器， 则在线计算所述多项式的阶数及所述多项式的记忆深度，并实时更新查找表。
[0024] 优选地，步骤一中所述处理器接收所述数字传输接口输入的基带信号，经过频率 变换后输出射频信号作为所述功率放大器的输入信号。
[0025] 优选地，步骤二 中所述多项式模型为
【权利要求】
1. 一种用于稳定放大器的系统，其特征在于，所述稳定放大器的系统至少包括： 处理器、数模转换器、功率放大器以及采集回路； 所述处理器接收输入信号，将所述输入信号变频后输出，同时接收所述功率放大器的 反馈信号，根据所述输入信号及所述功率放大器的反馈信号对所述功率放大器建模并产生 所述功率放大器的预失真模型； 所述数模转换器连接于所述处理器，用于对所述处理器的输出信号进行数模转换； 所述功率放大器连接于所述数模转换器，用于对所述数模转换器输出的模拟信号进行 放大； 所述采集回路连接于所述功率放大器，用于对所述功率放大器的输出信号进行采样并 输出所述功率放大器的反馈信号至所述处理器。
2. 根据权利要求1所述的用于稳定放大器的系统，其特征在于：所述处理器为可编程 逻辑阵列。
3. 根据权利要求1所述的用于稳定放大器的系统，其特征在于：还包括与所述处理器 双向连接的数字传输接口，所述输入信号通过所述数字传输接口输入所述处理器；所述处 理器中的信息通过所述数字传输接口输出给外部设备。
4. 根据权利要求1所述的用于稳定放大器的系统，其特征在于：还包括连接于所述数 模转换器与所述功率放大器之间的滤波器，用于对所述数模转换器输出信号进行滤波。
5. 根据权利要求1所述的用于稳定放大器的系统，其特征在于：所述功率放大器的输 入信号及所述功率放大器的输出信号为射频信号。
6. 根据权利要求5所述的用于稳定放大器的系统，其特征在于：所述采集回路可以对 所述功率放大器输出的射频信号直接采样，也可以对所述功率放大器输出的射频信号与本 振信号混频后得到的中频信号进行采样。
7. -种如权利要求1?6任意一项所述的用于稳定放大器的系统的稳定放大器的方 法，其特征在于，所述用于稳定放大器的方法至少包括以下步骤： 步骤一：所述处理器接收所述输入信号，并通过所述采集回路接收所述功率放大器的 反馈信号； 步骤二：所述处理器对所述功率放大器建立多项式模型，并确定多项式的阶数和多项 式的记忆深度； 步骤三：所述处理器根据所述多项式的阶数及所述多项式的记忆深度产生预失真模 型； 步骤四：若所述功率放大器为非时变功率放大器，则离线计算所述多项式的阶数及所 述多项式的记忆深度，量化后刷新到查找表中；若所述功率放大器为时变功率放大器，则在 线计算所述多项式的阶数及所述多项式的记忆深度，并实时更新查找表。
8. 根据权利要求7所述的用于稳定放大器的方法，其特征在于：步骤一中所述处理器 接收所述数字传输接口输入的基带信号，经过频率变换后输出射频信号作为所述功率放大 器的输入信号。
9. 根据权利要求7所述的用于稳定放大器的方法，其特征在于：步骤二中所述多项式 模型为Z(") =ΣΣI_ w)Γ1n = 〇, 2,…，N，其中，K为多项式的 A'=lm = 0 ， 阶数，M为多项式的记忆深度。
10. 根据权利要求7所述的用于稳定放大器的方法，其特征在于：步骤二中将所述输入 信号代入所述多项式模型中得到计算输出信号，改变所述多项式的阶数及所述多项式的记 忆深度得到不同的计算输出信号，比较计算输出信号及所述功率放大器的反馈信号，直至 两者误差在设定范围内则所述多项式模型正确，此时所述多项式的阶数及所述多项式的记 忆深度确定。
11. 根据权利要求10所述的用于稳定放大器的方法，其特征在于：步骤二中通过将所 述多项式的阶数及所述多项式的记忆深度由小到大进行搜索计算来得到不同的计算输出 信号。
12. 根据权利要求7所述的用于稳定放大器的方法，其特征在于：步骤三中所述预失真 模型为z(w) =Σx(/? -w)L"T(| \(/? -w) |),其中，K为多项式的阶数，M为多项式的记 忆深度。
【文档编号】H03F1/32GK104320093SQ201410524294
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月8日 优先权日:2014年10月8日
【发明者】胡贤龙, 钱砾 申请人:中国科学院上海高等研究院, 上海联影医疗科技有限公司