CN107707211A - 一种功率放大器功率补偿方法、装置和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种功率放大器功率补偿方法、装置和系统，该方法包括：对中频信号进行采样，确定所述中频信号的频率；对所述中频信号经过功率放大器放大后的信号进行耦合，得到与所述中频信号对应的前向信号和反向信号；根据所述频率确定与所述频率对应的补偿系数；通过所述补偿系数，对所述前向信号和反向信号进行补偿，以使得所述功率放大器对所述中频信号实现线性放大。在本发明实施例的技术方案中，能在不依赖磁共振系统的情况下，对中频信号的频率进行检测，从而解决功率放大器端的耦合器的耦合系数不准的问题，实现更精确、可靠的功率放大器功率校准，不仅方法简单，易于实现，还能提高功率放大器的安全性能。
Description
技术领域
本发明实施例涉及射频功率放大器技术领域，尤其涉及一种功率放大器功率补偿方法、装置和系统。
背景技术
在现代医疗领域中，磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)技术因其安全、全面和准确的优点得到了越来越广泛的应用。MRI是断层成像的一种，它利用核磁共振现象从人体中获得电磁信号，并重建出人体信息。具体的，MRI通过对静磁场中的人体施加某种特定频率的射频脉冲，使人体中的氢质子受到激励而发生核磁共振现象，停止脉冲后，质子在弛豫过程中产生MR信号。通过对MR信号的接收、空间编码和图像重建等处理过程，即产生MR信号。
在MRI系统中，功率放大器是最基本的部件之一。功率放大器的线性放大能力和线性度是决定系统成像质量的一个重要因素。由于功放管有一个线性工作区，为了达到所需要的线性工作的动态范围就必须对其进行线性矫正。线性矫正的方法很多，数字预失真是一种常用的办法。由于自适应预失真的方法实现起来计算复杂难度大，一般都是静态预失真，而这种预失真方法是基于功放的静态模型建立起来的，比如常温下某一工作频率下建立起来的模型。但是实际上功放的线性工作区域有一定的带宽要求，即带宽内的所有频段的射频信号功率放大后不能相差太大。技术上要做到这一点，往往需要依据频段对其进行功率补偿，而在现有技术中，检测信号频率比较通用的做法就是离散傅里叶变换DFT，该方法比较依赖于MRI系统，方法复杂，运算量大，导致实现起来难度大，且功率测量的精准度也得不到保证。
发明内容
本发明实施例提供一种功率放大器功率补偿方法、装置和系统，以实现更精确、可靠的功率放大器功率校准。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供了一种功率放大器功率补偿方法，所述方法包括：
对中频信号进行采样，确定所述中频信号的频率；
对所述中频信号经过功率放大器放大后的信号进行耦合，得到与所述中频信号对应的前向信号和反向信号；
根据所述频率确定与所述频率对应的补偿系数；
通过所述补偿系数，对所述前向信号和反向信号进行补偿，以使得所述功率放大器对所述中频信号实现线性放大。
进一步地，上述方法中，所述对中频信号进行采样，确定所述中频信号的频率包括：
对中频信号进行采样；
通过预设的滤波器组，对所述中频信号进行滤波，确定与信号输出幅度最大的滤波器对应的选频范围为信号频率。
进一步地，上述方法中，所述补偿系数包括前向信号补偿系数和反向信号补偿系数。
进一步地，上述方法中，通过所述补偿系数，对所述前向信号和反向信号进行补偿包括：
对所述前向信号和反向信号进行下变频和解调；
利用所述前向信号补偿系数，对下变频和解调后的前向信号进行补偿；
利用所述后向信号补偿系数，对下变频和解调后的反向信号进行补偿。
进一步地，所述方法还包括：
根据所述前向信号和所述反向信号，计算所述功率放大器的反射系数和/或计算所述功率放大器的增益；
在所述反射系数小于预设的反射系数阈值时，发出关闭功率放大器指令；
或，在所述增益小于预设的增益阈值时，发出关闭功率放大器指令。
进一步地，上述方法中，所述根据所述前向信号和所述反向信号，计算所述功率放大器的反射系数和/或计算所述功率放大器的增益，包括：
计算所述前向信号的电压平均值和所述反向信号的电压平均值；
根据所述前向信号的电压平均值和所述反向信号的电压平均值，计算所述功率放大器的反射系数；
以及计算所述前向信号和所述反向信号的功率总和；
根据所述功率总和与所述中频信号的功率，计算所述功率放大器的增益。
第二方面，本发明实施例提供了一种功率放大器功率补偿装置，用于执行第一方面提供的功率放大器功率补偿方法，所述装置包括
信号采样模块，用于对中频信号进行采样，确定所述中频信号的频率；
信号耦合模块，用于对所述中频信号经过功率放大器放大后的信号进行耦合，得到与所述中频信号对应的前向信号和反向信号；
补偿系数确定模块，用于根据所述频率确定与所述频率对应的补偿系数；
功率补偿模块，用于通过所述补偿系数，对所述前向信号和反向信号进行补偿，以使得所述功率放大器对所述中频信号实现线性放大。
进一步地，上述装置中，所述信号采样模块，用于：
对中频信号进行采样；
通过预设的滤波器组，对所述中频信号进行滤波，确定与信号输出幅度最大的滤波器对应的选频范围为信号频率。
进一步地，上述装置中，所述补偿系数包括前向信号补偿系数和反向信号补偿系数。
进一步地，上述装置中，所述功率补偿模块用于：
将所述前向信号和反向信号进行下变频和解调；
利用所述前向信号补偿系数，对下变频和解调后的前向信号进行补偿；
利用所述后向信号补偿系数，对下变频和解调后的反向信号进行补偿。
进一步地，所述装置还包括：
保护计算模块，用于根据所述前向信号和所述反向信号，计算所述功率放大器的反射系数和/或计算所述功率放大器的增益；
指令发生模块，用于在所述反射系数小于预设的反射系数阈值时，发出关闭功率放大器指令；或，在所述增益小于预设的增益阈值时，发出关闭功率放大器指令。
进一步地，上述装置中，所述保护计算模块用于：
计算所述前向信号的电压平均值和所述反向信号的电压平均值；
根据所述前向信号的电压平均值和所述反向信号的电压平均值，计算所述功率放大器的反射系数；
以及计算所述前向信号和所述反向信号的功率总和；
根据所述功率总和与所述中频信号的功率，计算所述功率放大器的增益。
第三方面，本发明实施例提供了一种磁共振影像系统，包括：用于产生扫查射频信号的功率放大部，用于接收磁共振信号的功率放大器功率补偿部，所述功率放大器功率补偿部包括：功率放大器功率补偿装置，用于：
对中频信号进行采样，确定所述中频信号的频率；对所述中频信号经过功率放大器放大后的信号进行耦合，得到与所述中频信号对应的前向信号和反向信号；根据所述频率确定与所述频率对应的补偿系数；通过所述补偿系数，对所述前向信号和反向信号进行补偿，以使得所述功率放大器对所述中频信号实现线性放大。
本发明实施例提供的功率放大器功率补偿方法、装置和系统，通过采集中频信号的频率，确定该频率所对应的补偿系数，然后对功率放大器端的耦合器进行校准的技术手段，能够在不依赖磁共振系统的情况下解决功率放大器端的耦合器的耦合系数不准的问题，从而实现更精确、可靠的功率放大器功率校准，不仅方法简单，易于实现，还能提高功率放大器的安全性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的一种功率放大器功率补偿方法的流程示意图；
图2a是本发明实施例二提供的一种功率放大器功率补偿方法的流程示意图；
图2b是本发明实施例二提供的滤波器组的结构示意图；
图3是本发明实施例三提供的一种功率放大器功率补偿方法的流程示意图；
图4是本发明实施例四提供的一种功率放大器功率补偿方法的流程示意图；
图5是本发明实施例五提供的一种功率放大器功率补偿方法的流程示意图；
图6是本发明实施例六提供的一种功率放大器功率补偿装置的结构示意图；
图7是本发明实施例七提供的一种磁共振影像系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种功率放大器功率补偿方法的流程示意图，该方法适用于通过依据所需要的频段对功率放大器进行功率补偿的场景，该方法由功率放大器功率补偿装置来执行，该装置可以由软件和/或硬件实现，集成于磁共振影像系统的内部。该方法具体包括如下步骤：
S101、对中频信号进行采样，确定所述中频信号的频率。
需要说明的是，中频信号是指频段在300KHz到3000KHz频率范围的信号。
进一步需要说明的是，采样也称抽样，是信号在时间上的离散化，即按照一定时间间隔在模拟信号上逐点采取其瞬时值。它是通过采样脉冲和模拟信号相乘来实现的。在本发明实施例中，对中频信号进行采样是指对射频模块输出的模拟中频信号进行采样。在对中频信号进行采样前，需要先设置采样率，而且采样对象必须是一个完整周期的信号。其中，采样率是指采样频率，也称为采样速度或者采样率，其定义了每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数，它用赫兹(Hz)来表示。
针对所需要的频段，每个频段都对应着一个选频范围，该选频范围即为信号频率。在采样到中频信号后，通过确定该中频信号所对应的频段的方式能够将该中频信号的频率从该些频段中分离出来，从而确定该中频信号的频率。
具体的，依据预设的采样率，对中频信号进行采样，然后通过确定采样的中频信号所处的频段，再依据该频段所对应的选频范围，从而确定该采样的中频信号的频率。该步骤可以通过采用FPGA实现的频率感知模块进行运算。
S102、对所述中频信号经过功率放大器放大后的信号进行耦合，得到与所述中频信号对应的前向信号和反向信号。
需要说明的是，功率放大器是指射频功率放大器，中频信号在经过射频功率放大器放大后，其频率不变，功率发生变化。中频信号经过射频调制以及上变频插值与滤波后，混频出来的信号再经过数模转换，变成模拟信号传送到射频功率放大器，最终通过体线圈发射出去，作为磁共振系统的人体激发射频。
在一种实施方式中，优选的，射频功率放大器接收的中频信号的数据率为160Mbps。在1.5T磁共振系统中，对该中频信号进行调制所利用的混频信号中心频率为1.13Mhz，而在3T磁共振系统中，对该中频信号进行调制所利用的混频信号中心频率为1.77Mhz。中频信号经过上变频插值与滤波，此时的数据率变为5.12Gbps。在1.5T磁共振系统中，对该中频信号进行调制所利用的载波中心频率为65Mhz。在3T磁共振系统中，对该中频信号进行调制所利用的载波中心频率为130Mhz。
进一步需要说明的是，对该中频信号经过功率放大器放大后的信号进行耦合是由该射频功率放大器端的耦合器完成的，用于实现功率分配。
具体的，对由耦合器耦合回来的、经过射频功率放大器放大后的射频信号进行AD采样，则该射频信号在传输线上一路为前向信号，另一路则为反向信号。
在一种实施方式中，优选的，还需要对该前向信号和反向信号进行解调，并将解调后的前向信号和反向信号进行数字下变频。示例性的，在1.5T磁共振系统中，对该前向信号和反向信号进行解调所利用的载波中心频率为65Mhz，而在3T磁共振系统中，对该前向信号和反向信号进行解调所利用的载波中心频率为130Mhz。解调后的信号经过数字下变频，抽取滤波计算变成160Mbps的数据率。
S103、根据所述频率确定与所述频率对应的补偿系数。
需要说明的是，耦合器有额定的耦合系数，即耦合器的衰减系数。补偿系数是指对耦合器的耦合系数进行校准时所需的功率补偿值。这是由于温度和老化会使得耦合器在针对不同频率时，其实际的衰减系数不再是额定的耦合系数，从而使得耦合器耦合回来的功率便不再准确，因此需要对耦合器的耦合系数进行校准。
具体的，在根据所述频率确定与所述频率对应的补偿系数之前，需要先建立耦合器的耦合系数与频率之间的关系，相当于建立一个频率-补偿系数对应表，该对应表中的频率及补偿系数是已经建模存好的，只要确定了某一个频率便可从该对应表中，将与该频率对应的补充系数调取出来。
需要说明的是，耦合器的补偿系数与频率的关系模型是可以通过测量得到的，具体是通过给耦合器第一个频率的射频信号，测出第一个耦合系数，然后再给耦合器第二个频率的射频信号，测出第二个耦合系数，以此类推，在测出某个频率范围所对应的多个耦合系数后，将每个耦合系数与其对应的额定系数比较，相差的倍数即为耦合器的耦合系数进行校准时所需的补偿系数。
S104、通过所述补偿系数，对所述前向信号和反向信号进行补偿，以使得所述功率放大器对所述中频信号实现线性放大。
需要说明的是，在前述S103提供的根据频率确定与该频率对应的补偿系数步骤中，补偿系数有两个，一个对应着前向信号，另一个对应着反向信号。前向信号和反向信号的功率补偿是分别进行的，而且采用的补偿系数不一样。此外，功率补偿后的前向信号和反向信号将会被发送至功率放大器，以调整功率放大器发射信号时的功率，实现线性放大。该步骤可以通过采用FPGA实现的耦合器功率补偿模块进行运算。
本发明实施例所提供的技术方案，通过采集中频信号的频率，确定该频率所对应的补偿系数，然后对功率放大器端的耦合器进行校准的技术手段，能够在不依赖磁共振系统的情况下解决功率放大器端的耦合器的耦合系数不准的问题，从而实现更精确、可靠的功率放大器功率校准，不仅方法简单，易于实现。
实施例二
如图2a所示，本发明实施例二提供的功率放大器功率补偿方法，是在实施例一提供的技术方案的基础上，对步骤S101“对中频信号进行采样，确定所述中频信号的频率”的进一步优化。与上述各实施例相同或相应的术语的解释在此不再赘述。即：
对中频信号进行采样；
通过预设的滤波器组，对所述中频信号进行滤波，确定与信号输出幅度最大的滤波器对应的选频范围为信号频率。
基于上述优化，如图2a所示，本实施例提供的一种功率放大器功率补偿方法，可以包括如下步骤：
S201、对中频信号进行采样。
S202、通过预设的滤波器组，对所述中频信号进行滤波，确定与信号输出幅度最大的滤波器对应的选频范围为信号频率。
需要说明的是，滤波器组是指一组滤波器，它们有共同的输入，在信号处理过程中，滤波器组执行对采样信号的分析处理。当中频信号的采样信号输入到滤波器组时，滤波器组实现将采样信号的单个信号分解成若干个分量信号的功能。
示例性的，本发明实施例中预设的滤波器组是指一组有着共同输入的滤波器，如图2b所示，称为分析滤波器组。假定滤波器组由H1(Z)，H2(Z)，……，Hn(Z)组成，x(n)通过这些滤波器组后，得到的x1(n)，x2(n)，……，xn(n)将是x(n)的一个个子带信号，它们的频谱相互之间，在理想的情况下，没有交叠。
在一种实施方式中，优选的，通过设置滤波器组这种方法，比较适合磁共振系统，因为磁共振系统带宽较窄，所需滤波器组不多，计算简单速度快，易于实现。具体的，通过将传统的离散傅里叶递推公式变换为系统函数，即将Y(k)＝X(K)+Wn -k*Y(k-1)变换为得到IIR数字滤波器模型。图2b中的滤波器组结构便是由k＝n个的IIR数字滤波器模型组成。其中，一个滤波器执行对一个频点的筛选，当被采样的某一频段的中频信号不满足该滤波器所设置的筛选条件时，则该频段的中频信号将被滤除。
示例性的，本发明实施例中采用的信号采样率为10Mhz，磁共振系统信号的带宽为600Khz，实现频率感知的滤波器组数为30组，每组滤波器的带宽为20khz，那么采样点数为30*10Mhz/600Khz＝500个点，即至少500个点才能将射频信号频率分辨出来。因为点数越多，频率感知分辨率越高，需要的滤波器组越多，要根据实际需要来确定感知分辨率。根据点数计算出每组滤波器的系数H1(Z)，H2(Z)，……，Hn(Z)。第1组滤波器的选频带宽为[f-300KHz，f-280kHz]，第2组滤波器的选频带宽为[f-280KHz，f-260kHz]，……，以此类推，第30组滤波器的选频带宽为[f+300KHz，f+280kHz]。在3T磁共振系统中，f为1.13Mhz，在1.5T磁共振系统中，f为1.77Mhz。由于滤波器选频特性，只有与滤波器相匹配的信号才能有信号输出，否则被滤除，所以最终只有一个模块的信号幅度最大。频率判决方法是根据滤波器脉冲响应设计原理，只有中间的信号幅度是最大的，也只有最大信号幅度才能通过滤波器，因此确定信号幅度最大的滤波器，其对应的选频范围即为信号频率。
S203、对所述中频信号经过功率放大器放大后的信号进行耦合，得到与所述中频信号对应的前向信号和反向信号。
S204、根据所述频率确定与所述频率对应的补偿系数。
S205、通过所述补偿系数，对所述前向信号和反向信号进行补偿，以使得所述功率放大器对所述中频信号实现线性放大。
本发明实施例所提供的技术方案，通过设置滤波器组的方式实现对中频信号的频率感知，并确定该频率所对应的补偿系数，然后对功率放大器端的耦合器进行校准的技术手段，能够在不依赖磁共振系统的情况下解决功率放大器端的耦合器的耦合系数不准的问题，从而实现更精确、可靠的功率放大器功率校准，不仅方法简单，易于实现。
实施例三
如图3所示，本发明实施例三提供的功率放大器功率补偿方法，是在实施例一提供的技术方案的基础上，对步骤S104“通过所述补偿系数，对所述前向信号和反向信号进行补偿”的进一步优化。其中，所述补偿系数包括前向信号补偿系数和反向信号补偿系数。与上述各实施例相同或相应的术语的解释在此不再赘述。即：
对所述前向信号和反向信号进行下变频和解调；
利用所述前向信号补偿系数，对下变频和解调后的前向信号进行补偿；
利用所述后向信号补偿系数，对下变频和解调后的反向信号进行补偿。
基于上述优化，如图3所示，本实施例提供的一种功率放大器功率补偿方法，可以包括如下步骤：
S301、对中频信号进行采样，确定所述中频信号的频率。
S302、对所述中频信号经过功率放大器放大后的信号进行耦合，得到与所述中频信号对应的前向信号和反向信号。
S303、根据所述频率确定与所述频率对应的补偿系数。
S304、对所述前向信号和反向信号进行下变频和解调。
S305、利用所述前向信号补偿系数，对下变频和解调后的前向信号进行补偿。
S306、利用所述后向信号补偿系数，对下变频和解调后的反向信号进行补偿。
需要说明的是，根据所述频率确定的与所述频率对应的补偿系数包括前向信号补偿系数和反向信号补偿系数。在利用该前向信号补偿系数或该反向信号补偿系数进行耦合器的功率补偿时，需要对该前向信号和反向信号是进行解调与下变频的操作。
示例性的，对该前向信号和反向信号进行解调与下变频的操作，具体体现为：耦合器采集到的前向信号在经过调制解调后变为Spf＝Ipf(n)+j*Qpf(n)，耦合器采集到的反向信号在经过调制解调后变为Spr＝Ipr(n)+j*Qpr(n)，其中I为同相分量，Q为正交分量。那么，补偿方法为前向信号补偿系数与前向通路电压相乘，即而反向信号补偿系数是与反向通路电压相乘，即scalepf和scalepr分别为前向通路电压与反向通路电压的补偿系数。该步骤可以通过采用FPGA实现的耦合器功率补偿模块进行运算。
S307、将补偿后的前向信号和反向信号发送至功率放大器，以使得所述功率放大器对所述中频信号实现线性放大。
本发明实施例所提供的技术方案，通过采集中频信号的频率，确定该频率所对应的补偿系数，然后对功率放大器端的耦合器进行校准的技术手段，能够在不依赖磁共振系统的情况下解决功率放大器端的耦合器的耦合系数不准的问题，从而实现更精确、可靠的功率放大器功率校准，不仅方法简单，易于实现。
实施例四
图4是本发明实施例四提供的一种功率放大器功率补偿方法的流程示意图，本实施例在实施例一提供的技术方案的基础上，在通过所述补偿系数，对所述前向信号和反向信号进行补偿之后，对该方法做了进一步优化。具体的，在通过所述补偿系数，对所述前向信号和反向信号进行补偿之后，本实施例的方法具体可以包括如下步骤：
S401、根据所述前向信号和所述反向信号，计算所述功率放大器的反射系数。
S402、检测所述反射系数是否小于预设的反射系数阈值，若是，则执行S505。
需要说明的是，预设的反射系数阈值根据具体情况而定，示例性的，在本发明实施例中将反射系数阈值设置为1。
S403、根据所述前向信号和所述反向信号，计算所述功率放大器的增益。
S404、检测所述增益是否小于预设的增益阈值，若是，则执行S505。
需要说明的是，预设的增益阈值根据具体情况而定，示例性的，在本发明实施例中将增益阈值设置为1。
S405、发出关闭功率放大器指令。
需要说明的是，对功率放大器的反射系数和增益的计算是实时进行的，而通过计算功率放大器的反射系数和增益可以监控射频功率放大器的功率放大情况。
本发明实施例所提供的技术方案，通过采集中频信号的频率，确定该频率所对应的补偿系数，然后对功率放大器端的耦合器进行校准的技术手段，能够提高耦合器的耦合功率精度，使射频功率放大器在计算增益和反射系数时更加准确，而且通过实时计算射频功率放大器的增益与反射系数，不但能够保障射频功率放大器的工作安全以及使用者的人身安全，而且还能够避免发生因数据误报错而造成的射频功率放大器关断不明的情况。
实施例五
如图5所示，本发明实施例五提供的功率放大器功率补偿方法，是在实施例四提供的技术方案的基础上，对步骤S401“根据所述前向信号和所述反向信号，计算所述功率放大器的反射系数”和步骤S403“根据所述前向信号和所述反向信号，计算所述功率放大器的增益”的进一步优化。与上述各实施例相同或相应的术语的解释在此不再赘述。即：
计算所述前向信号的电压平均值和所述反向信号的电压平均值；
根据所述前向信号的电压平均值和所述反向信号的电压平均值，计算所述功率放大器的反射系数；
以及计算所述前向信号和所述反向信号的功率总和；
根据所述功率总和与所述中频信号的功率，计算所述功率放大器的增益。
基于上述优化，如图5所示，本实施例提供的一种功率放大器功率补偿方法，可以包括如下步骤：
S501、计算所述前向信号的电压平均值和所述反向信号的电压平均值。
S502、根据所述前向信号的电压平均值和所述反向信号的电压平均值，计算所述功率放大器的反射系数。
S503、检测所述反射系数是否小于预设的反射系数阈值，若是，则执行S607。
需要说明的是，反向信号的电压平均值为前向射频电压平均值为则可以计算反射系数当反射系数Γ小于1时，则认为反射功率过大，此时是需要启动RFPA_off信号的，用于及时关断部件电源，保护射频功率放大器的工作安全。
S504、计算所述前向信号和所述反向信号的功率总和。
S505、根据所述功率总和与所述中频信号的功率，计算所述功率放大器的增益。
S506、检测所述增益是否小于预设的增益阈值，若是，则执行S607。
需要说明的是，功率增益的计算公式为：发射功率/接收功率，即该前向信号和该反向信号的功率总和/该中频信号的功率，当增益小于1时，则认为增益的功率过大，此时是需要启动RFPA_off信号的，用于及时关断部件电源，保护射频功率放大器的工作安全以及使用者的人身安全。
S507、发出关闭功率放大器指令。
需要说明的是，关闭功率放大器指令是指RFPA_off信号，当系统接收到RFPA_off信号是，将会执行关闭功率放大器的动作。该步骤可以通过采用FPGA实现的增益与反射系数计算模块进行运算。
本发明实施例所提供的技术方案，通过采集中频信号的频率，确定该频率所对应的补偿系数，然后对功率放大器端的耦合器进行校准的技术手段，能够提高耦合器的耦合功率精度，使射频功率放大器在计算增益和反射系数时更加准确，而且通过实时计算射频功率放大器的增益与反射系数，不但能够保障射频功率放大器的工作安全以及使用者的人身安全，而且还能够避免发生因数据误报错而造成的射频功率放大器关断不明的情况。
实施例六
请参阅附图6，为本发明实施例六提供的一种功率放大器功率补偿装置的结构示意图，该装置适用于执行本发明实施例提供的功率放大器功率补偿方法。该装置具体包含如下模块：
信号采样模块61，用于对中频信号进行采样，确定所述中频信号的频率；
信号耦合模块62，用于对所述中频信号经过功率放大器放大后的信号进行耦合，得到与所述中频信号对应的前向信号和反向信号；
补偿系数确定模块63，用于根据所述频率确定与所述频率对应的补偿系数；
功率补偿模块64，用于通过所述补偿系数，对所述前向信号和反向信号进行补偿，以使得所述功率放大器对所述中频信号实现线性放大。
优选的，所述信号采样模块，用于：
对中频信号进行采样；
通过预设的滤波器组，对所述中频信号进行滤波，确定与信号输出幅度最大的滤波器对应的选频范围为信号频率。
优选的，所述补偿系数包括前向信号补偿系数和反向信号补偿系数，则所述功率补偿模块用于：
将所述前向信号和反向信号进行下变频和解调；
利用所述前向信号补偿系数，对下变频和解调后的前向信号进行补偿；
利用所述后向信号补偿系数，对下变频和解调后的反向信号进行补偿。
优选的，所述装置还包括：
保护计算模块，用于根据所述前向信号和所述反向信号，计算所述功率放大器的反射系数和/或计算所述功率放大器的增益；
指令发生模块，用于在所述反射系数小于预设的反射系数阈值时，发出关闭功率放大器指令；或，在所述增益小于预设的增益阈值时，发出关闭功率放大器指令。
优选的，所述保护计算模块用于：
计算所述前向信号的电压平均值和所述反向信号的电压平均值；
根据所述前向信号的电压平均值和所述反向信号的电压平均值，计算所述功率放大器的反射系数；
以及计算所述前向信号和所述反向信号的功率总和；
根据所述功率总和与所述中频信号的功率，计算所述功率放大器的增益。
本发明实施例通过对中频信号进行采样，确定所述中频信号的频率；对所述中频信号经过功率放大器放大后的信号进行耦合，得到与所述中频信号对应的前向信号和反向信号；根据所述频率确定与所述频率对应的补偿系数；通过所述补偿系数，对所述前向信号和反向信号进行补偿，以使得所述功率放大器对所述中频信号实现线性放大。基于上述方法及装置，通过采集中频信号的频率，确定该频率所对应的补偿系数，然后对功率放大器端的耦合器进行校准的技术手段，能够在不依赖磁共振系统的情况下解决功率放大器端的耦合器的耦合系数不准的问题，从而实现更精确、可靠的功率放大器功率校准，不仅方法简单，易于实现，还能提高功率放大器的安全性能。
上述装置可执行本发明任意实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例七
请参阅附图7，本发明实施例七提供一种磁共振影像系统，该系统包括：用于产生扫查射频信号的功率放大部71，用于接收磁共振信号的功率放大器功率补偿部72，所述功率放大器功率补偿部包括：功率放大器功率补偿装置73，用于：
对中频信号进行采样，确定所述中频信号的频率；对所述中频信号经过功率放大器放大后的信号进行耦合，得到与所述中频信号对应的前向信号和反向信号；根据所述频率确定与所述频率对应的补偿系数；通过所述补偿系数，对所述前向信号和反向信号进行补偿，以使得所述功率放大器对所述中频信号实现线性放大。
本发明实施例所提供的技术方案，通过采集中频信号的频率，确定该频率所对应的补偿系数，然后对功率放大器端的耦合器进行校准的技术手段，能够在不依赖磁共振系统的情况下解决功率放大器端的耦合器的耦合系数不准的问题，从而实现更精确、可靠的功率放大器功率校准，不仅方法简单，易于实现，还能提高功率放大器的安全性能。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种功率放大器功率补偿方法，其特征在于，所述方法包括：
对中频信号进行采样，确定所述中频信号的频率；
对所述中频信号经过功率放大器放大后的信号进行耦合，得到与所述中频信号对应的前向信号和反向信号；
根据所述频率确定与所述频率对应的补偿系数；
通过所述补偿系数，对所述前向信号和反向信号进行补偿，以使得所述功率放大器对所述中频信号实现线性放大。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对中频信号进行采样，确定所述中频信号的频率包括：
对中频信号进行采样；
通过预设的滤波器组，对所述中频信号进行滤波，确定与信号输出幅度最大的滤波器对应的选频范围为信号频率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述补偿系数包括前向信号补偿系数和反向信号补偿系数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过所述补偿系数，对所述前向信号和反向信号进行补偿包括：
对所述前向信号和反向信号进行下变频和解调；
利用所述前向信号补偿系数，对下变频和解调后的前向信号进行补偿；
利用所述后向信号补偿系数，对下变频和解调后的反向信号进行补偿。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述前向信号和所述反向信号，计算所述功率放大器的反射系数和/或计算所述功率放大器的增益；
在所述反射系数小于预设的反射系数阈值时，发出关闭功率放大器指令；
或，在所述增益小于预设的增益阈值时，发出关闭功率放大器指令。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述前向信号和所述反向信号，计算所述功率放大器的反射系数和/或计算所述功率放大器的增益，包括：
计算所述前向信号的电压平均值和所述反向信号的电压平均值；
根据所述前向信号的电压平均值和所述反向信号的电压平均值，计算所述功率放大器的反射系数；
以及计算所述前向信号和所述反向信号的功率总和；
根据所述功率总和与所述中频信号的功率，计算所述功率放大器的增益。
7.一种功率放大器功率补偿装置，其特征在于，所述装置包括
信号采样模块，用于对中频信号进行采样，确定所述中频信号的频率；
信号耦合模块，用于对所述中频信号经过功率放大器放大后的信号进行耦合，得到与所述中频信号对应的前向信号和反向信号；
补偿系数确定模块，用于根据所述频率确定与所述频率对应的补偿系数；
功率补偿模块，用于通过所述补偿系数，对所述前向信号和反向信号进行补偿，以使得所述功率放大器对所述中频信号实现线性放大。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述信号采样模块，具体用于：
对中频信号进行采样；
通过预设的滤波器组，对所述中频信号进行滤波，确定与信号输出幅度最大的滤波器对应的选频范围为信号频率。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述补偿系数包括前向信号补偿系数和反向信号补偿系数，则所述功率补偿模块具体用于：
将所述前向信号和反向信号进行下变频和解调；
利用所述前向信号补偿系数，对下变频和解调后的前向信号进行补偿；
利用所述后向信号补偿系数，对下变频和解调后的反向信号进行补偿。
10.一种磁共振影像系统，包括：用于产生扫查射频信号的功率放大部，用于接收磁共振信号的功率放大器功率补偿部，所述功率放大器功率补偿部包括：功率放大器功率补偿装置，用于：
对中频信号进行采样，确定所述中频信号的频率；对所述中频信号经过功率放大器放大后的信号进行耦合，得到与所述中频信号对应的前向信号和反向信号；根据所述频率确定与所述频率对应的补偿系数；通过所述补偿系数，对所述前向信号和反向信号进行补偿，以使得所述功率放大器对所述中频信号实现线性放大。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111766463A (zh) * | 2020-06-01 | 2020-10-13 | 中山香山微波科技有限公司 | 矢量网络分析仪及其扩频模块 |
| CN112068057A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-12-11 | 中电科仪器仪表有限公司 | 一种精准功率显示的自适应校准补偿方法 |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4422047A (en) * | 1981-11-23 | 1983-12-20 | E-Systems, Inc. | Solid state autotune power amplifier |
| EP0489276A1 (de) * | 1990-12-03 | 1992-06-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Modulationseinrichtung für einen Hf-Leistungsverstärker |
| CN1335734A (zh) * | 2000-07-14 | 2002-02-13 | 日本电气株式会社 | 增益控制放大电路和具有该增益控制放大电路的终端设备 |
| CN1963545A (zh) * | 2005-11-08 | 2007-05-16 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种多天线射频信号驻波检测的装置及方法 |
| CN101018078A (zh) * | 2007-02-13 | 2007-08-15 | 华为技术有限公司 | 检测前向功率的方法、装置及射频系统 |
| CN101247153A (zh) * | 2008-03-13 | 2008-08-20 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种提升功放效率的方法及其数字预失真宽带发信机 |
| CN101540618A (zh) * | 2009-04-27 | 2009-09-23 | 电子科技大学 | 高线性linc发射机 |
| CN103475315A (zh) * | 2013-09-12 | 2013-12-25 | 电子科技大学 | 改善射频功率放大器线性度的方法及装置 |
| CN104244384A (zh) * | 2014-08-25 | 2014-12-24 | 饶品魁 | 一种发射功率调节方法及装置 |
| CN104320093A (zh) * | 2014-10-08 | 2015-01-28 | 中国科学院上海高等研究院 | 一种用于稳定放大器的系统及方法 |
| CN106877886A (zh) * | 2017-01-19 | 2017-06-20 | 深圳国人通信股份有限公司 | 多系统接入平台电压驻波比检测方法和装置 |
| CN107040221A (zh) * | 2016-02-03 | 2017-08-11 | 福建省北峰电讯科技有限公司 | 一种数字预失真功放线性化装置及其计算方法 |
-
2017
- 2017-09-27 CN CN201710889528.2A patent/CN107707211A/zh active Pending
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4422047A (en) * | 1981-11-23 | 1983-12-20 | E-Systems, Inc. | Solid state autotune power amplifier |
| EP0489276A1 (de) * | 1990-12-03 | 1992-06-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Modulationseinrichtung für einen Hf-Leistungsverstärker |
| CN1335734A (zh) * | 2000-07-14 | 2002-02-13 | 日本电气株式会社 | 增益控制放大电路和具有该增益控制放大电路的终端设备 |
| CN1963545A (zh) * | 2005-11-08 | 2007-05-16 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种多天线射频信号驻波检测的装置及方法 |
| CN101018078A (zh) * | 2007-02-13 | 2007-08-15 | 华为技术有限公司 | 检测前向功率的方法、装置及射频系统 |
| CN101247153A (zh) * | 2008-03-13 | 2008-08-20 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种提升功放效率的方法及其数字预失真宽带发信机 |
| CN101540618A (zh) * | 2009-04-27 | 2009-09-23 | 电子科技大学 | 高线性linc发射机 |
| CN103475315A (zh) * | 2013-09-12 | 2013-12-25 | 电子科技大学 | 改善射频功率放大器线性度的方法及装置 |
| CN104244384A (zh) * | 2014-08-25 | 2014-12-24 | 饶品魁 | 一种发射功率调节方法及装置 |
| CN104320093A (zh) * | 2014-10-08 | 2015-01-28 | 中国科学院上海高等研究院 | 一种用于稳定放大器的系统及方法 |
| CN107040221A (zh) * | 2016-02-03 | 2017-08-11 | 福建省北峰电讯科技有限公司 | 一种数字预失真功放线性化装置及其计算方法 |
| CN106877886A (zh) * | 2017-01-19 | 2017-06-20 | 深圳国人通信股份有限公司 | 多系统接入平台电压驻波比检测方法和装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111766463A (zh) * | 2020-06-01 | 2020-10-13 | 中山香山微波科技有限公司 | 矢量网络分析仪及其扩频模块 |
| CN112068057A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-12-11 | 中电科仪器仪表有限公司 | 一种精准功率显示的自适应校准补偿方法 |
| CN112068057B (zh) * | 2020-08-31 | 2023-02-17 | 中电科思仪科技股份有限公司 | 一种精准功率显示的自适应校准补偿方法 |
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