核磁射频功放(5)

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

如图４所示，绕制方向相反的线圈Ｌ１、Ｌ２在屏蔽盒内与ＭＡＩＮＬＩＮＥ垂直耦合．当有功率放大信号经ＭＡＩＮＬＩＮＥ输出时，通过线圈Ｌ１、Ｌ２在Ａ、Ｂ点产生感应电压犝Ｌ１、

功率放大信号、输出反射信号分别经Ｒ犝Ｌ１～Ｒ６、Ｃ１～Ｃ６组成的２个网络在Ａ、Ｂ点２．

建立电压犝Ｆ、犝Ｒ．有犝Ａ＝犝Ｌ犝Ｆ、犝Ｂ＝犝Ｌ犝Ｒ，调试Ｒ１～Ｒ６、Ｃ１～Ｃ６大小及线圈１＋２＋

、耦合系数，使得犝Ａ为最大值（犝Ｌ犝Ｆ在相位上相加）犝Ｂ为最小值（犝Ｌ犝Ｒ在相位上１、２、

相减），实现定向耦合作用．犝Ａ、犝Ｂ经二极管１ＳＳ８６检波输出作为定向耦合器的正向、反向耦合电压，反映射频功放输出和负载反射状态．

１．５　保护电路

保护电路是核磁共振波谱仪用射频功率放大器的重要组成部分，用以防止射频功放发生异常或振荡时输出的大功率信号烧毁电路中的功率ＭＯＳＦＥＴ等昂贵器件．本设计中，４路原理相同的保护电路分别处理宽带功率放大器输出和负载反射波、高带功率放大器输出和负载反射波经定向耦合器检波出的对应电压，其中一路保护电路的设计原理如图５所示．定向耦合器检波出的弱信号经运算放大器ＡＤ８４６放大，提供给比较器ＬＭ３１１的负输入端．射频功率放大器在正常工作条件下输出最大功率信号，经定向耦合

以高带功率放大器为例，其正向耦合器检波出的正向和反向耦合电压ＲＥＦ已提前测出（

电压为４，并提供给比较器ＬＭ０ｍＶ）３１１的正输入端．若射频功率放大器工作正常，比较器ＬＭ３１１输出高电平，因无负脉冲触发，单稳态多谐振荡器７４ＨＣ１２３的Ｑ端输出低

珡电平、Ｑ端输出高电平，绿灯亮、红灯灭．在射频功率放大器工作异常或振荡瞬间，比较器ＬＭ３１１负输入端电压大于ＲＥＦ，比较器ＬＭ３１１输出由高电平变为低电平出现负脉

珡冲，触发单稳态多谐振荡器７４ＨＣ１２３，其Ｑ端输出高电平、Ｑ端输出低电平，经Ｊ６端口

输出立刻关断射频功率放大器电源，同时，红灯亮、绿灯灭，提示射频功率放大器工作异常或振荡

．

图５　保护电路原理图

Ｆｉ．５　ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｒａｍｏｆｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔｆｏｒＲＦｐｏｗｅｒａｍｌｉｆｉｅｒｇｇｐ

１．６　匹配网络

射频功率放大器的输入信号频率范围较宽，全频带内各级功率ＭＯＳＦＥＴ的输入、输出阻抗匹配网络的设计是实现射频功放的关键，故选择利用变压器进行阻抗变换．电子变压器包括：集中参数变压器、分布参数传输线段阻抗变换器、传输线变压器．集中参数变压器以高频磁芯为媒介，因分布电容和漏感的矛盾，无法在宽频带范围内满足应用要求．分布参数传输线段阻抗变换器在低频段尺寸很大，在低频段和高频段相对带宽

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