使用反饋控制的射頻信號(hào)放大系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及射頻（radio-frequency,RF)信號(hào)的放大系統(tǒng)及方法，更具體地，涉及 使用反饋控制的射頻信號(hào)放大系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 很多形式的無線通信采用射頻發(fā)射?？蓪?duì)射頻載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制以傳載信息。經(jīng) 調(diào)制的射頻載波信號(hào)可以被放大和發(fā)射。為了防止所述經(jīng)調(diào)制的射頻載波信號(hào)所載信息失 真，一般地，需要保持所述放大過程的相對(duì)線性。
[0003] 比如，磁共振成像（MRI)系統(tǒng)一般會(huì)用射頻放大器來驅(qū)動(dòng)位于其主要磁結(jié)構(gòu)內(nèi)的 射頻線圈。所述射頻放大器接收由外部的射頻源產(chǎn)生的一系列脈沖作為其輸入信號(hào)，產(chǎn)生 功率增強(qiáng)的一系列脈沖作為其輸出信號(hào)，該輸出信號(hào)被發(fā)射并用來驅(qū)動(dòng)所述射頻線圈。對(duì) 圖像質(zhì)量要求的增高，導(dǎo)致所使用的磁鐵的磁感應(yīng)(單位：特斯拉）變大，會(huì)需要更大的射頻 放大器輸出功率。然而，更大的輸出功率可能會(huì)將射頻放大器的增益和相位的非線性引入 系統(tǒng)中，導(dǎo)致MRI圖像失真。為了避免這樣的情況，需要校正在射頻放大的過程中引入的非 線性因素來保持線性。
[0004] 一種保持線性的有效方法是用反饋信號(hào)來控制調(diào)制器以校正放大的射頻信號(hào)的 非線性。然而，在目前的控制方法，比如笛卡兒環(huán)（CartesianLoop)反饋方法中，幅度和相 位之間是互相耦合的，這降低了反饋的反應(yīng)速度。而對(duì)于極性環(huán)（polarloop)反饋方法， 需要額外的元件(例如，鎖相環(huán)或檢波器）來探測(cè)出振幅和相位，由于相位探測(cè)器的反應(yīng)慢， 會(huì)限制整個(gè)系統(tǒng)的帶寬。在數(shù)字控制方法中，當(dāng)以直接數(shù)字合成（DDS)輸入時(shí)，需要對(duì)相位 信息進(jìn)行取樣并將其"翻譯"成DDS的相移。此外，通過將現(xiàn)有系統(tǒng)與在下文中結(jié)合附圖所 描述的本發(fā)明的多個(gè)方面相比較后，現(xiàn)有系統(tǒng)中的其他的局限和不足對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員 而目是顯而易見的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種射頻放大系統(tǒng)，其包括用來基于反饋校正控制信號(hào)調(diào) 制初始射頻信號(hào)并產(chǎn)生經(jīng)調(diào)制的射頻信號(hào)的反饋控制的調(diào)制器、與所述調(diào)制器連通的用來 放大所述經(jīng)調(diào)制的射頻信號(hào)并產(chǎn)生放大的射頻輸出信號(hào)的放大器、以及用來以所述放大的 射頻輸出信號(hào)來產(chǎn)生IQ信號(hào)的裝置。所述射頻放大系統(tǒng)還包括相位反饋回路，其在所述放 大的射頻輸出信號(hào)相對(duì)于本機(jī)振蕩器的目標(biāo)相移9不等于90或270度的情況下，基于對(duì)I 和tan((p)Q的比較來調(diào)節(jié)所述初始射頻信號(hào)的相位，或者，在(p等于90或270度的情況下， 基于對(duì)Q和0的比較來調(diào)節(jié)所述初始射頻信號(hào)的相位。所述射頻放大系統(tǒng)還包括幅度反饋 回路，其探測(cè)所述放大的射頻輸出信號(hào)的幅度特征，并基于所述幅度特征和參考幅度之間 的差異來調(diào)節(jié)所述初始射頻信號(hào)的幅度。
[0006] 本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及一種射頻放大方法，在該方法中，基于反饋校正控制信 號(hào)對(duì)初始射頻信號(hào)進(jìn)行調(diào)制并產(chǎn)生經(jīng)調(diào)制的射頻信號(hào)，放大所述經(jīng)調(diào)制的射頻信號(hào)并產(chǎn)生 放大的射頻輸出信號(hào)，以所述放大的射頻輸出信號(hào)來產(chǎn)生IQ信號(hào)。在所述放大的射頻輸出 信號(hào)相對(duì)于本機(jī)振蕩器的目標(biāo)相移cp不等于90或270度的情況下，基于對(duì)I和tan(q>)Q的 比較來調(diào)節(jié)所述初始射頻信號(hào)的相位，或者，在9等于90或270度的情況下，基于對(duì)Q和0 的比較來調(diào)節(jié)所述初始射頻信號(hào)的相位。通過探測(cè)所述放大的射頻輸出信號(hào)的幅度特征， 基于所述幅度特征和參考幅度之間的差異來調(diào)節(jié)所述初始射頻信號(hào)的幅度。
【附圖說明】
[0007] 通過結(jié)合附圖對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述，可以更好地理解本發(fā)明，在附圖 中：
[0008] 圖1顯示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的一種使用反饋控制的射頻信號(hào)放大系統(tǒng)。
[0009] 圖2顯示了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中的一種使用反饋控制的射頻信號(hào)放大系統(tǒng)。
[0010] 圖3中的示意圖顯示了一種將反饋信號(hào)轉(zhuǎn)化成I和Q信號(hào)的示例。
[0011] 圖4顯示了本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中的一種使用反饋控制的射頻信號(hào)放大系統(tǒng)。
[0012] 圖5顯示了本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中的一種使用反饋控制的射頻信號(hào)放大系統(tǒng)。
[0013] 圖6顯示了本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中的一種使用反饋控制的射頻信號(hào)放大系統(tǒng)。
[0014] 圖7中的示意圖顯示了一種轉(zhuǎn)動(dòng)參考坐標(biāo)的示例。
[0015] 圖8顯示了本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中的一種使用反饋控制的射頻信號(hào)放大系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 除非另作定義，權(quán)利要求書和說明書中使用的技術(shù)術(shù)語或者科學(xué)術(shù)語應(yīng)當(dāng)為本發(fā) 明所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)具有一般技能的人士所理解的通常意義。本發(fā)明專利申請(qǐng)說明書以及權(quán) 利要求書中使用的"第一"、"第二"以及類似的詞語并不表示任何順序、數(shù)量或者重要性，而 只是用來區(qū)分不同的組成部分。"一個(gè)"或者"一"等類似詞語并不表示數(shù)量限制，而是表示 存在至少一個(gè)。"包括"或者"包含"等類似的詞語意指出現(xiàn)在"包括"或者"包含"前面的 元件或者物件涵蓋出現(xiàn)在"包括"或者"包含"后面列舉的元件或者物件及其等同元件，并 不排除其他元件或者物件。"連接"、"連通"或者"相連"等類似的詞語并非限定于物理的或 者機(jī)械的連接，而是可以包括電氣的連接，不管是直接的還是間接的。
[0017] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種射頻信號(hào)放大系統(tǒng)，其包括射頻放大器和反饋控制回 路，該反饋控制回路可在不同的負(fù)載下實(shí)現(xiàn)高線性和高穩(wěn)定性，獲得恒定的增益(是指輸出 信號(hào)和輸入信號(hào)之間的量級(jí)比例)。所述反饋控制回路包括相互獨(dú)立的幅度和相位控制回 路，用來相互獨(dú)立地控制幅度和相位，使得幅度和相位的反應(yīng)可獨(dú)立地進(jìn)行優(yōu)化，從而獲得 高帶寬，比如，滿足MRI系統(tǒng)的要求的高帶寬。這樣，射頻放大器可在不同的負(fù)載情況下以 很快的反應(yīng)速度獲得補(bǔ)償從而達(dá)到穩(wěn)定。通過使用不同反饋信號(hào)，比如，放大器的輸出功率 或電流，來進(jìn)行反饋控制，可獲得穩(wěn)定的功率增益或穩(wěn)定的電流源。更具體地，在本文所描 述的系統(tǒng)或方法中，放大器的輸出功率或輸出電流都可以用作反饋信號(hào)來進(jìn)行反饋控制， 當(dāng)以輸出功率為反饋信號(hào)進(jìn)行控制時(shí)，可獲得穩(wěn)定的功率增益，當(dāng)以輸出電流為反饋信號(hào) 進(jìn)行控制時(shí)，可獲得穩(wěn)定的電流源。
[0018] 圖1的框圖顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的一種使用相互獨(dú)立的幅度和相位反饋 回路的射頻放大系統(tǒng)100。所述系統(tǒng)100調(diào)制并放大射頻信號(hào)來產(chǎn)生輸出信號(hào)，比如，功率 或電流輸出信號(hào)。在如圖所示的系統(tǒng)100中，用調(diào)制器112來調(diào)制射頻信號(hào)102,以產(chǎn)生經(jīng) 調(diào)制的射頻信號(hào)104,再用放大器114來放大所述經(jīng)調(diào)制的射頻信號(hào)104,以產(chǎn)生放大的射 頻輸出信號(hào)106,輸送至發(fā)送線圈116。所述調(diào)制器112和放大器114可以是任何合適的形 式，它們可以整合在一個(gè)裝置或設(shè)備中，也可以分別設(shè)置在不同的裝置或設(shè)備中，取決于具 體的應(yīng)用或需要。在一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述放大器114是一個(gè)功率放大器。反饋控制 回路120用來校正放大器114引入的失真或非線性，其讓射頻信號(hào)102可基于反饋校正的 控制信號(hào)被調(diào)制，從而可以校正所述放大器114引入的失真或非線性。如圖所示，所述反饋 控制回路120包括幅度反饋回路130和相位反饋回路150,可相互獨(dú)立地分別用來調(diào)節(jié)幅度 和相位。通過取樣裝置170從所述輸出信號(hào)106中取樣可獲得一個(gè)反饋信號(hào)172,用于所述 幅度反饋回路130和相位反饋回路150中進(jìn)行幅度和相位調(diào)節(jié)。所述取樣裝置170可以是 一種用來獲得功率反饋信號(hào)的耦合器，或是一種用來獲得電流反饋信號(hào)的傳感器(如電流 傳感器)。
[0019] 對(duì)于幅度調(diào)節(jié)，在所述幅度調(diào)節(jié)回路130中，用幅度探測(cè)器132來從