一种多通道射频功率放大器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于核磁共振谱仪领域，更具体地，涉及一种核磁共振谱仪的多通道射频功率放大器。
【背景技术】
[0002]射频功率放大器是核磁共振谱仪中的关键部件，用于将输入低失真、高效率地放大，使得输出信号的功率达到预设的强度，以满足核磁共振谱仪激发核磁信号的要求，核磁共振谱仪用于同时激发一种或多种原子核，且激发各种原子核所使用的信号功率存在很大的差异(几瓦?几百瓦)，需要射频功率放大器保持很好的线性度，在低功率和高功率输出的情况下均具有很好的性能。
[0003]现有核磁共振谱仪中的射频功率放大器为两通道结构，第一射频功率放大模块与第一控制模块组成第一个通道，工作于较高的频率范围，简称“高带功放”，用于d、13c、15n、31P等核(简称杂核)的核磁共振频率的信号功率放大；第二射频功率放大模块与第二控制模块组成第二个通道，工作于较低的频率范围，简称“宽带功放”，用于1H^9F等核的核磁共振频率的信号功率放大，当需要使用其中的一个射频功率放大器通道输出至不同的NMR探头通道以激发不同的核时，常常在射频功率放大器的外部使用继电器进行通道间的切换。
[0004]然而，现有技术中存在的这种射频功率放大器存在着显著的问题:(1)宽带功放同时用于杂核和D核信号的激发，其功率要求存在较大的差别，杂核的功率要求达到330W，而D核的功率要求达到5W，由于使用同一个功放，只能通过减小输入信号功率的方法实现，而功率放大器在输出小功率信号的情况下其性能明显下降，线性度严重变差，噪声显著增强，使核磁共振谱仪所测得的谱图性能指标显著变差；(2)只能使用工作频率较低的宽带功放进行D核信号激发，不能使用其他核完成相同的功能，限制了核磁共振谱仪的使用范围；(3)宽带功放的输出需要经继电器等开关器件进行切换，以将宽带功放连接到D核或杂核的工作通道，但核磁共振谱仪工作于强磁场环境下，继电器会出现无法工作、性能下降、性能不稳定等问题；(4)工作状态无法通过计算机识别，也无法对其进行远程控制，不具备现代电子设备联网监测、控制的特点。
【实用新型内容】
[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种多通道射频功率放大器，其目的在于完成各种核的锁场、去耦等功能，使得射频功率放大器范围广、成本低、使射频功率放大器在各种使用条件下均能保持良好的整机性能。
[0006]为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种多通道射频功率放大器，其特征在于，该射频功率放大器包括分别与控制器相连的高带功放、宽带功放以及D功放三通道，其中高带功放用于实现100W功率信号的输出，宽带功放用于实现330W功率信号的输出，D功放用于实现5W功率信号的输出。
[0007]进一步地，所述高带功放包括依次相连的高带前级功放、高带末级功放，其中高带前级功放包括lmW-8W推动射频功率放大器，高带末级功放包括工作于300MHz-lGHz频率范围的功率放大器。
[0008]进一步地，所述高带功放还包括与所述高带末级功放连接的高带保护模块。
[0009]进一步地，所述宽带功放包括依次相连的宽带前级功放、宽带末级功放，其中宽带前级功放包括lmW-8W推动射频功率放大器，宽带末级功放包括工作于20ΜΗζ-320ΜΗζ频率范围的功率放大器。
[0010]进一步地，所述宽带功放还包括与所述宽带末级功放连接的宽带保护模块。
[0011 ] 进一步地，所述D功放为5W功率射频功率放大器。
[0012]总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于采用了将不同的功放设置于不同的功率模式，能够取得下列的有益效果；
[0013](I)根据各种核的激发功率的需求，将功率放大器的通道设计成三通道的结构，在宽带功放和高带功放的基础上增加了 D功放通道，使得各通道功放只工作于相对固定的功率范围；
[0014](2)增加的D功放通道可完成全频率范围的小功率信号的激发，可用于各种核的锁场、去耦等核磁实验功能，扩展了谱仪的使用范围；
[0015](3)本方案的宽带功放和高带功放由前级功放和末级功放的分离式结构组成，前级功放可以由各通道功放通用，很好地保证了整机性能；
[0016](4)在射频功率放大器的基础上增加了 CAN总线、以太网以及GPIB进行控制，解决现有射频功率放大器不能进行远程控制和监控的问题。
【附图说明】
[0017]图1是按照本实用新型实现的射频功率放大器的整体结构示意图。
[0018]在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中:
[0019]1-高带功放2-宽带功放3-D功放4-通信模块5_控制器6_电源
【具体实施方式】
[0020]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0021]射频功率放大器由高带功放1、宽带功放2、D功放3、通信模块4、控制器5和电源6组成。高带功放由高带前级功放、高带功放末级、高带保护模块组成；宽带功放由宽带前级功放、宽带功放末级、宽带保护模块组成。
[0022]D功放3、高带前级功放和宽带前级功放为同一种现有技术中通用的5W功率射频功率放大器，该功率射频功率放大器由放大器、开关、高精密数控衰减器、lmff-8ff推动射频功率放大器组成，高精密数控衰减器使用查表的方法，可精密调节射频功率放大器，在不同频率下的增益，从而保证射频功率放大器的增益平坦度。D功放3、高带前级功放和宽带前级功放可工作于lOMHz-lGHz，覆盖了核磁共振谱仪所使用的所有频率范围，可直接用于核磁共振谱仪所有小功率信号的激发。
[0023]高带功放I内的高带功放末级由工作于300MHz-lGHz频率范围的末级功率放大器和脉冲开关组成，在高带前级功放的驱动下，输出最大100W的脉冲信号，或在脉冲开关持续打开的状态下工作于连续波模式。
[0024]宽带功放2内的宽带功放末级由工作于20MHz-320MHz频率范围的末级功率放大器和脉冲开关组成，在宽带前级功放的推动下，输出最大330W的脉冲信号，或在脉冲开关持续打开的状态下工作于连续波模式。
[0025]高带功放1、宽带功放2、D功放3内的各个模块均由控制器5进行控制，实现各通道的开关控制、增益调节、保护监测等功能。
[0026]本实用新型提出的多通道射频功率放大器其高带功放1、宽带功放2均采用了前级功放和末级功放分离式结构，高带功放I用于100W功率信号的输出，宽带功放2用于330W功率信号的输出，D功放3用于5W功率信号的输出，各通道功放只工作于相对固定的功率范围，可以很好地保证各通道功放一直工作于较好的线性区内，从而提升了射频功率放大器的整机性能。
[0027]更进一步地，本实用新型还具有与控制器5连接的通信模块4，具有CAN总线、以太网、GPIB多种通信控制方式，通过任意一种通信接口，可完成射频功率放大器型号信息、保护状态、工作状态的读取，同时可进行射频功率放大器通道高带功放1、宽带功放2、D功放3三个通道的选择、对调节每个通道的增益等控制。CAN总线、以太网、GPIB通信功能的加入使射频功率放大器具备了远程监测和控制的功能，可以更好地与计算机、现代仪器设备组合使用。
[0028]射频功率放大器还具有电源6，完成220V交流电源向直流电源的转换，向高带功放1、宽带功放2、D功放3、通信模块4和控制器5提供其需要的工作电源。
[0029]按照本实用新型的方案，高带功放1、宽带功放2和D功放3使用通用的前级功放，即小功率放大器，使射频功率放大器具有易生产、成本低、易维护的特点。独立的第三通道射频功率放大器D功放3替代了现有设计中射频功率放大器需要配合使用的继电器，并且采用控制器来实现通道的选择和增益的调节，避免了继电器在核磁共振谱仪强磁场下不能正常工作或性能不稳定的问题。
[0030]D功放3覆盖核磁共振谱仪全频率范围的特性，使其可完成各种核的锁场、去耦等要求小功率激发的实验，使核磁共振谱仪的应用范围得到了进一步拓展。
[0031]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种多通道射频功率放大器，其特征在于，该射频功率放大器包括分别与控制器相连的高带功放(I)、宽带功放(2)以及D功放(3)三通道，其中高带功放(I)工作频率为300MHz-lGHz，用于实现10W功率信号的输出，宽带功放(2)工作频率为20MHz-320MHz，用于实现330W功率信号的输出，所述D功放(3)工作频率为30MHz-120MHz，用于实现5W功率信号的输出，2.如权利要求1所述的多通道射频功率放大器，其特征在于，所述高带功放(I)包括依次相连的高带前级功放、高带末级功放，其中高带前级功放包括工作于lOMHz-lGHz频率范围，功率输出为lmW-8W推动射频功率放大器，高带末级功放包括工作于300MHz-lGHz频率范围的功率放大器。3.如权利要求2所述的多通道射频功率放大器，其特征在于，所述高带功放(I)还包括与所述高带末级功放连接的高带保护模块。4.如权利要求1-3中任意一项所述的多通道射频功率放大器，其特征在于，所述宽带功放(2)包括依次相连的宽带前级功放、宽带末级功放，其中宽带前级功放包括工作于lOMHz-lGHz频率范围，功率输出为lmW-8W推动射频功率放大器，宽带末级功放包括工作于20MHz-320MHz频率范围的功率放大器。5.如权利要求4所述的多通道射频功率放大器，其特征在于，所述宽带功放(2)还包括与所述宽带末级功放连接的宽带保护模块。6.如权利要求5所述的多通道射频功率放大器，其特征在于，所述D功放(3)包括工作于lOMHz-lGHz频率范围，功率输出为lmW-8W推动射频功率放大器组成，实现5W功率射频功率放大器。
【专利摘要】本实用新型公开了一种核磁共振仪的多通道射频功率放大器，该射频功率放大器包括分别与控制器相连的高带功放、宽带功放以及D功放三通道，其中高带功放工作频率为300MHz-1GHz，用于实现100W功率信号的输出，宽带功放工作频率为20MHz-320MHz，用于实现330W功率信号的输出，D功放工作频率为30MHz-120MHz，用于实现5W功率信号的输出。按照本实用新型实现的多通道射频功率放大器，各通道功放只工作于相对固定的功率范围，可以很好地保证各通道功放一直工作于较好的线性区内，从而提升了射频功率放大器的整机性能，并且具备远程监测和控制的功能，可以更好地与计算机等智能设备组合使用。
【IPC分类】H03F3/189, H03F3/20
【公开号】CN204652314
【申请号】CN201520280051
【发明人】李正刚, 曾登明, 洪双
【申请人】武汉中科波谱技术有限公司
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年5月4日