核磁射频功放(2)

主要介绍核磁共振波谱仪器射频功率放大器的结构与设计方法

磁共振波谱仪的射频脉冲宽度可短至几微秒，过长的射频功放上升和下降时间会影响该脉冲输出的准确度．此外，核磁共振脉冲序列中的形状脉冲要求射频功放的输出具有良好的线性度．因此用于核磁共振波谱仪的射频功率放大器应具有较大的输出功率、较低的噪声、较宽的工作频带、较短的上升和下降时间、良好的输出线性度，以满足核磁共振实验的需要．

目前，针对射频功率放大器的研究主要集中在通讯行业，多采用连续波工作方式或

］２工作频带较窄，不适合用于核磁共振波谱仪［．国外厂家生产的核磁共振波谱仪专用射

频功放价格昂贵，维护修理困难．因此，自主研制符合国产核磁共振波谱仪使用需要的射频功放具有重大的应用意义．近年来，国内高校和科研院所相继开展了这方面的研究

３－５］工作［．为满足不同的应用需求，本文设计并实现了一种可以应用于３００ＭＨｚ００～５ＭＨｚ高分辨率液体核磁共振波谱仪的射频功率放大器．下文首先介绍射频功放的整体及各功能模块的设计，然后重点介绍利用传输线变压器设计功率ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ?Ｏｘｉｄｅ

，金属氧化物半导体场效应晶体管）宽频带阻抗匹ＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＦｉｅｌｄ?ｅｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ

配网络的方法，最后给出射频功放性能综合测试结果，验证方案的可行性．

１　设计与实现

射频功率放大器对发射机输出的脉冲激发信号进行功率放大，在核磁共振波谱仪系统中的连接关系如图１所示

．

图１　核磁共振波谱仪功率放大器连接关系图

Ｆｉ．１　ＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎｄｉａｒａｍｏｆＲＦｐｏｗｅｒａｍｌｉｆｉｅｒｇｇｐ

本设计的射频功率放大器由高带和宽带２个功放组成，分别激发高旋磁比核（如１１９３３１１５和其他低旋磁比的异核（如１，用于３Ｈ、Ｆ等）Ｃ、Ｐ、Ｎ等）００ＭＨｚ００ＭＨｚ高～５

分辨率液体核磁共振波谱仪．两功放结构相同，下面以高带功放为例进行详述．功放采

［］用多级功率ＭＯＳＦＥＴ级联结构６，通过匹配网络将各级功率ＭＯＳＦＥＴ的输入、输出阻

抗匹配至５０Ω，再进行级间互联，射频功率放大器的整体设计框图如图２所示．１．１　驱动级芯片及功率犕犗犛犉犈犜

输入高带功放的射频脉冲信号最大功率为０ｄＢｍ，功放整体增益需＞４７ｄＢ．驱动级对射频脉冲信号仅进行初步放大，工作在小信号、非饱和状态，驱动级的输入和输出阻

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