太阳城集团

  • / 11
  • 下载费用:30 金币  

在线核磁共振宽频射频信号功率放大电路.pdf

关 键 词:
在线 核磁共振 宽频 射频 信号 功率 放大 电路
  专利查询网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
摘要
申请专利号:

太阳城集团CN201510614339.5

申请日:

2015.09.23

公开号:

CN105227149A

公开日:

2016.01.06

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H03F 3/193申请日:20150923|||公开
IPC分类号: H03F3/193; H03F3/213; G01R33/36 主分类号: H03F3/193
申请人: 中国石油大学(北京)
发明人: 肖立志; 冯硕; 朱明达; 杨光; 廖广志
地址: 102249 北京市昌平区府学路18号中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室
优先权:
专利代理机构: 北京同立钧成知识产权代理有限公司 11205 代理人: 宋扬;黄健
PDF完整版下载: PDF下载
法律状态
申请(专利)号:

CN201510614339.5

授权太阳城集团号:

||||||

法律状态太阳城集团日:

2018.03.27|||2016.02.03|||2016.01.06

法律状态类型:

太阳城集团授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明实施例提供一种在线核磁共振宽频射频信号功率放大电路。该电路包括:第一级放大电路、第二级放大电路、第三级放大电路、第一耦合变压器、第二耦合变压器、第三耦合变压器、偏置电路和控制电路;第一级放大电路与第二级放大电路通过第一耦合变压器连接;第二级放大电路与第三级放大电路通过第二耦合变压器连接;第三级放大电路与功率放大电路的输出端通过第三耦合变压器连接;偏置电路分别与控制电路、第二级放大电路和第三级放大电路连接。本发明实施例控制电路通过偏置电路控制射频MOSFET的偏置电压,进而控制射频MOSFET开启或关闭,防止功率放大电路中的发射信号影响前置放大电路对回波信号的接收,提高了回波信号检测精准。

权利要求书

权利要求书
1.  一种在线核磁共振宽频射频信号功率放大电路,其特征在于,包括:第一级放大电路、第二级放大电路、第三级放大电路、第一耦合变压器、第二耦合变压器、第三耦合变压器、偏置电路和控制电路;其中,
所述第一级放大电路包括射频集成放大器,所述射频集成放大器的输入端连接功率放大电路的输入端;
所述第二级放大电路包括第一射频MOSFET和第二射频MOSFET;
所述第三级放大电路包括第三射频MOSFET和第四射频MOSFET;
所述第一级放大电路与所述第二级放大电路之间为第一耦合变压器,所述第一耦合变压器的初级连接所述射频集成放大器的输出端,所述第一耦合变压器的次级两端分别连接所述第一射频MOSFET的栅极和所述第二射频MOSFET的栅极;
所述第二级放大电路与所述第三级放大电路之间为第二耦合变压器,所述第二耦合变压器的初级两端分别连接所述第一射频MOSFET的漏极和所述第二射频MOSFET的漏极,所述第二耦合变压器的次级两端分别连接所述第三射频MOSFET的栅极和所述第四射频MOSFET的栅极;
所述第三级放大电路与所述功率放大电路的输出端之间为第三耦合变压器,所述第三耦合变压器的初级两端分别连接所述第三射频MOSFET的漏极和所述第四射频MOSFET的漏极,所述第三耦合变压器的次级连接所述功率放大电路的输出端;
所述偏置电路包括第一驱动器、第二驱动器、第三驱动器、第四驱动器、第一滑动变阻器、第二滑动变阻器、第三滑动变阻器和第四滑动变阻器,所述控制电路分别与所述第一驱动器、所述第二驱动器、所述第三驱动器和所述第四驱动器的输入端相连,所述第一驱动器、所述第二驱动器、所述第三驱动器和所述第四驱动器的输出端分别与所述第一滑动变阻器、所述第二滑动变阻器、所述第三滑动变阻器和所述第四滑动变阻器的固定端连接,所述第一滑动变阻器、所述第二滑动变阻器、所述第三滑动变阻器和所述第四滑动变阻器的滑动端分别与所述第一射频MOSFET、所述第二射频MOSFET、所述第三射频MOSFET和所述第四射频MOSFET的栅极连接。

2.  根据权利要求1所述的在线核磁共振宽频射频信号功率放大电路,其 特征在于,所述射频集成放大器的输出端连接第一定值电阻,所述第一耦合变压器的初级两端连接所述第一定值电阻的两端。

3.  根据权利要求2所述的在线核磁共振宽频射频信号功率放大电路,其特征在于,所述第一耦合变压器的次级两端分别通过第一电容和第二电容连接所述第一射频MOSFET的栅极和所述第二射频MOSFET的栅极;
所述第二耦合变压器的次级两端分别通过第三电容和第四电容连接所述第三射频MOSFET的栅极和所述第四射频MOSFET的栅极。

4.  根据权利要求3所述的在线核磁共振宽频射频信号功率放大电路,其特征在于,所述第一驱动器包括驱动芯片、驱动电阻和驱动电容,其中,所述驱动芯片的输入端与所述控制电路连接,所述驱动芯片的输出端与所述第一滑动变阻器的固定端连接,所述驱动电阻的一端连接所述驱动芯片的输入端,所述驱动电阻的另一端接地,所述驱动电容的一端与所述驱动芯片的电源引脚连接,所述驱动电容的另一端接地;
所述第二驱动器、所述第三驱动器和所述第四驱动器与所述第一驱动器结构相同。

5.  根据权利要求4所述的在线核磁共振宽频射频信号功率放大电路,其特征在于,所述射频集成放大器包括射频集成放大芯片、第二定值电阻和第五电容,所述射频集成放大芯片的输入端连接所述第五电容的一端,所述第五电容的另一端分别连接所述功率放大电路的输入端和所述第二定值电阻的一端,所述第二定值电阻的另一端接地,所述射频集成放大芯片的输出端连接所述第一定值电阻的一端,所述第一定值电阻的另一端接地。

6.  根据权利要求5所述的在线核磁共振宽频射频信号功率放大电路,其特征在于,所述第一定值电阻接地的一端还连接并联电路,所述并联电路包括第六电容、第七电容、电感和第三定值电阻,所述第七电容与所述电感串联,所述第六电容与串联的所述第七电容和所述电感并联,所述第三定值电阻与所述第七电容并联。

7.  根据权利要求1-6任一项所述的在线核磁共振宽频射频信号功率放大电路,其特征在于,所述控制电路输出控制信号,所述控制信号用于控制所述第一射频MOSFET、所述第二射频MOSFET、所述第三射频MOSFET和所述第四射频MOSFET开启或关闭。

8.  根据权利要求7所述的在线核磁共振宽频射频信号功率放大电路,其特征在于,所述控制信号为脉冲信号,当所述脉冲信号为高电平时,所述第一射频MOSFET、所述第二射频MOSFET、所述第三射频MOSFET和所述第四射频MOSFET开启,当所述脉冲信号为低电平时,所述第一射频MOSFET、所述第二射频MOSFET、所述第三射频MOSFET和所述第四射频MOSFET关闭。

9.  根据权利要求8所述的在线核磁共振宽频射频信号功率放大电路,其特征在于,所述脉冲信号的上升沿时刻比发射信号的出现时刻早预定太阳城集团间隔,所述脉冲信号的下降沿时刻与所述发射信号的结束时刻为同一时刻,所述发射信号由所述功率放大电路的输入端输出。

说明书

说明书在线核磁共振宽频射频信号功率放大电路
技术领域
本发明实施例涉及石油探测领域,尤其涉及一种在线核磁共振宽频射频信号功率放大电路。
背景技术
核磁共振谱仪由功率放大电路、前置放大电路、信号采集处理电路和传感器探测区域构成。利用核磁共振谱仪进行核磁共振测量时,测试样品放置在传感器探测区域内,功率放大电路将放大后的脉冲信号输入到传感器探测区域内,激发传感器探测区域内的测试样品产生样品信号,对该样品信号通过数据反演进行分析。
功率放大电路是核磁共振谱仪的重要组成部分,也是核磁共振测量过程中主要的能量发射单元,需要提供稳定增益的功率输出信号,并能够对脉冲信号进行线性放大。现有的功率放大电路包括三级放大电路,第一级放大电路为驱动电路,具体选取集成放大器;第二级放大电路包括两个射频金属氧化物半导体场效应晶体管(MetallicOxideSemiconductorFieldEffectTransistor,简称MOSFET);第三级放大电路包括两个射频MOSFET;第一级放大电路与第二级放大电路之间通过变压器耦合,第二级放大电路与第三级放大电路之间通过变压器耦合;所有射频MOSFET的偏置电压由外接电路提供。
由于外接电路持续为射频MOSFET提供偏置电压,使射频MOSFET始终保持导通状态,功率放大电路持续发送发射信号,由于前置放大电路接收到的回波信号幅度较小,持续的发射信号影响回波信号的接收,导致回波信号检测不精准。
发明内容
本发明实施例提供一种在线核磁共振宽频射频信号功率放大电路,以提 高回波检测精度。
本发明实施例的一个方面是提供一种在线核磁共振宽频射频信号功率放大电路,包括:第一级放大电路、第二级放大电路、第三级放大电路、第一耦合变压器、第二耦合变压器、第三耦合变压器、偏置电路和控制电路;其中,
所述第一级放大电路包括射频集成放大器,所述射频集成放大器的输入端连接功率放大电路的输入端;
所述第二级放大电路包括第一射频MOSFET和第二射频MOSFET;
所述第三级放大电路包括第三射频MOSFET和第四射频MOSFET;
所述第一级放大电路与所述第二级放大电路之间为第一耦合变压器,所述第一耦合变压器的初级连接所述射频集成放大器的输出端,所述第一耦合变压器的次级两端分别连接所述第一射频MOSFET的栅极和所述第二射频MOSFET的栅极;
所述第二级放大电路与所述第三级放大电路之间为第二耦合变压器,所述第二耦合变压器的初级两端分别连接所述第一射频MOSFET的漏极和所述第二射频MOSFET的漏极,所述第二耦合变压器的次级两端分别连接所述第三射频MOSFET的栅极和所述第四射频MOSFET的栅极;
所述第三级放大电路与所述功率放大电路的输出端之间为第三耦合变压器,所述第三耦合变压器的初级两端分别连接所述第三射频MOSFET的漏极和所述第四射频MOSFET的漏极,所述第三耦合变压器的次级连接所述功率放大电路的输出端;
所述偏置电路包括第一驱动器、第二驱动器、第三驱动器、第四驱动器、第一滑动变阻器、第二滑动变阻器、第三滑动变阻器和第四滑动变阻器,所述控制电路分别与所述第一驱动器、所述第二驱动器、所述第三驱动器和所述第四驱动器的输入端相连,所述第一驱动器、所述第二驱动器、所述第三驱动器和所述第四驱动器的输出端分别与所述第一滑动变阻器、所述第二滑动变阻器、所述第三滑动变阻器和所述第四滑动变阻器的固定端连接,所述第一滑动变阻器、所述第二滑动变阻器、所述第三滑动变阻器和所述第四滑动变阻器的滑动端分别与所述第一射频MOSFET、所述第二射频MOSFET、所述第三射频MOSFET和所述第四射频MOSFET的栅极连接。
本发明实施例提供的在线核磁共振宽频射频信号功率放大电路,通过偏置电路与功率放大电路中射频MOSFET的栅极连接,控制电路与偏置电路连接,控制电路通过偏置电路控制射频MOSFET的偏置电压,进而控制射频MOSFET开启或关闭,使功率放大电路在发送发射信号时射频MOSFET开启,发射信号发送结束时射频MOSFET关闭,防止功率放大电路中的发射信号影响前置放大电路对回波信号的接收,提高了回波信号检测精准。
附图说明
图1为本发明实施例提供的在线核磁共振宽频射频信号功率放大电路的电路图;
图2为本发明实施例提供的驱动器的电路图;
图3为本发明实施例提供的射频集成放大器的电路图;
图4为本发明实施例提供的射频集成放大器的另一电路图;
图5为本发明实施例提供的控制信号与发射信号的波形图;
图6为本发明实施例提供的功率放大电路的增益随发射信号的频率变化的示意图。
具体实施方式
图1为本发明实施例提供的在线核磁共振宽频射频信号功率放大电路的电路图。本发明实施例针对外接电路持续为射频MOSFET提供偏置电压,使射频MOSFET始终保持导通状态,提供了在线核磁共振宽频射频信号功率放大电路,该在线核磁共振宽频射频信号功率放大电路包括第一级放大电路、第二级放大电路、第三级放大电路、第一耦合变压器、第二耦合变压器、第三耦合变压器、偏置电路和控制电路;如图1所示,第一级放大电路包括射频集成放大器A1,射频集成放大器A1的输入端连接功率放大电路的输入端P2;第二级放大电路包括第一射频MOSFETA2和第二射频MOSFETA3;第三级放大电路包括第三射频MOSFETA4和第四射频MOSFETA5;第一级放大电路与第二级放大电路之间为第一耦合变压器T1,第一耦合变压器T1的初级连接射频集成放大器A1的输出端,第一耦合变压器T1的次级两端分别连接第一射频MOSFETA2的栅极和第二射频MOSFETA3的栅极;第二级放大电路与所 述第三级放大电路之间为第二耦合变压器T2,第二耦合变压器T2的初级两端分别连接第一射频MOSFETA2的漏极和第二射频MOSFETA3的漏极,第二耦合变压器T2的次级两端分别连接第三射频MOSFETA4的栅极和第四射频MOSFETA5的栅极;第三级放大电路与功率放大电路的输出端P3之间为第三耦合变压器T3,第三耦合变压器T3的初级两端分别连接第三射频MOSFETA4的漏极和第四射频MOSFETA5的漏极,第三耦合变压器T3的次级连接功率放大电路的输出端P3;偏置电路包括第一驱动器A6、第二驱动器A7、第三驱动器A8、第四驱动器A9、第一滑动变阻器R1、第二滑动变阻器R2、第三滑动变阻器R3和第四滑动变阻器R4,控制电路分别与第一驱动器A6、第二驱动器A7、第三驱动器A8和第四驱动器A9的输入端相连,第一驱动器A6、第二驱动器A7、第三驱动器A8和第四驱动器A9的输出端分别与第一滑动变阻器R1、第二滑动变阻器R2、第三滑动变阻器R3和第四滑动变阻器R4的固定端连接,第一滑动变阻器R1、第二滑动变阻器R2、第三滑动变阻器R3和第四滑动变阻器R4的滑动端分别与第一射频MOSFETA2、第二射频MOSFETA3、第三射频MOSFETA4和第四射频MOSFETA5的栅极连接。
在本发明实施例中控制电路通过控制端P1分别与第一驱动器A6、第二驱动器A7、第三驱动器A8和第四驱动器A9的输入端相连。
射频集成放大器A1的输出端连接第一定值电阻R5,第一耦合变压器T1的初级两端连接第一定值电阻R5的两端。
本发明实施例通过偏置电路与功率放大电路中射频MOSFET的栅极连接,控制电路与偏置电路连接,控制电路通过偏置电路控制射频MOSFET的偏置电压,进而控制射频MOSFET开启或关闭,使功率放大电路在发送发射信号时射频MOSFET开启,发射信号发送结束时射频MOSFET关闭,防止功率放大电路中的发射信号影响前置放大电路对回波信号的接收,提高了回波信号检测精准。
图2为本发明实施例提供的驱动器的电路图;图3为本发明实施例提供的射频集成放大器的电路图;图4为本发明实施例提供的射频集成放大器的另一电路图。在上述实施例的基础上,第一耦合变压器T1的次级两端分别通过第一电容C1和第二电容C2连接第一射频MOSFETA2的栅极和第二射频MOSFETA3的栅极;第二耦合变压器T2的次级两端分别通过第三电容C3和 第四电容C4连接第三射频MOSFETA4的栅极和第四射频MOSFETA5的栅极。
如图2所示,上述实施例中的第一驱动器A6包括驱动芯片EL7202CS、驱动电阻R6和驱动电容C,其中,驱动芯片EL7202CS的输入端与控制电路通过控制端P1连接,驱动芯片EL7202CS的输出端与第一滑动变阻器R1的固定端连接,驱动电阻R6的一端连接驱动芯片EL7202CS的输入端,驱动电阻R6的另一端接地,驱动电容C的一端与驱动芯片EL7202CS的电源引脚连接,驱动电容C的另一端接地;第二驱动器A7、第三驱动器A8和第四驱动器A9与第一驱动器A6结构相同。
如图3所示,上述实施例中的射频集成放大器A1包括射频集成放大芯片MAV-11SM、第二定值电阻R7和第五电容C5,射频集成放大芯片MAV-11SM的输入端连接第五电容C5的一端,第五电容C5的另一端分别连接功率放大电路的输入端P2和第二定值电阻R7的一端,第二定值电阻R7的另一端接地,射频集成放大芯片的输出端连接第一定值电阻R5的一端,第一定值电阻R5的另一端接地。
如图4所示,第一定值电阻R5接地的一端还连接并联电路,并联电路包括第六电容C6、第七电容C7、电感L和第三定值电阻R8,第七电容C7和电感L串联,第六电容C6与串联的第七电容C7和电感L并联,第三定值电阻R8与第七电容C7并联。
在本发明实施例中,输入端P2输入的发射信号功率范围在13dbm以内,第一定值电阻R5、第二定值电阻R7、第三定值电阻R8的阻值均为50欧姆。
本发明实施例通过射频MOSFET的栅极连接电容,保证了射频MOSFET具有稳定的偏置电压,并提供了驱动器与射频集成放大器的具体结构。
图5为本发明实施例提供的控制信号与发射信号的波形图。在上述实施例的基础上,控制电路输出控制信号,控制信号用于控制第一射频MOSFETA2、第二射频MOSFETA3、第三射频MOSFETA4和第四射频MOSFETA5开启或关闭。
如图5所示,控制信号K1为脉冲信号,当脉冲信号K1为高电平时,第一射频MOSFETA2、第二射频MOSFETA3、第三射频MOSFETA4和第四射频MOSFETA5开启,当脉冲信号K1为低电平时,第一射频MOSFETA2、第二射频MOSFETA3、第三射频MOSFETA4和第四射频MOSFETA5关闭。
如图1所示,控制电路通过控制端P1输入控制信号K1,脉冲信号K1为高电平时,第一驱动器A6、第二驱动器A7、第三驱动器A8和第四驱动器A9输出电流,该电流流经第一滑动变阻器R1、第二滑动变阻器R2、第三滑动变阻器R3和第四滑动变阻器R4后,第一滑动变阻器R1、第二滑动变阻器R2、第三滑动变阻器R3和第四滑动变阻器R4对该电流进行分压,第一射频MOSFETA2、第二射频MOSFETA3、第三射频MOSFETA4和第四射频MOSFETA5产生偏置电压,使第一射频MOSFETA2、第二射频MOSFETA3、第三射频MOSFETA4和第四射频MOSFETA5导通即开启。脉冲信号K1为低电平时,第一驱动器A6、第二驱动器A7、第三驱动器A8和第四驱动器A9不输出电流,第一滑动变阻器R1、第二滑动变阻器R2、第三滑动变阻器R3和第四滑动变阻器R4没有分压,第一射频MOSFETA2、第二射频MOSFETA3、第三射频MOSFETA4和第四射频MOSFETA5的栅极和源极同时接地,即第一射频MOSFETA2、第二射频MOSFETA3、第三射频MOSFETA4和第四射频MOSFETA5没有偏置电压,第一射频MOSFETA2、第二射频MOSFETA3、第三射频MOSFETA4和第四射频MOSFETA5关闭。
如图5所示,脉冲信号K1的上升沿时刻比发射信号K2的出现时刻早预定太阳城集团间隔Tr,脉冲信号K1的下降沿时刻与发射信号K2的结束时刻为同一时刻,发射信号K2由功率放大电路的输入端P2输出。
本发明实施例中,Tr在50ns到100ns之间。
本发明实施例通过脉冲信号为高电平控制射频MOSFET开启,脉冲信号为低电平控制射频MOSFET关闭,发射信号只在脉冲信号高电平时出现,保证发射信号发射间隔内功率放大电路断开,防止功率放大电路中的发射信号影响前置放大电路对回波信号的接收,提高了回波信号检测精准。
图6为本发明实施例提供的功率放大电路的增益随发射信号的频率变化的示意图。本发明实施例的功率放大电路采用图1所示的电路图,如图6所示,功率放大电路的增益稳定在50dB左右,并不随发射信号频率的增加而产生较大波动,说明本发明实施例提供的在线核磁共振宽频射频信号功率放大电路在保证功率放大电路增益稳定的基础上,通过控制射频MOSFET开启或关闭来实现功率放大电路的通断。
综上所述,本发明实施例通过偏置电路与功率放大电路中射频MOSFET的 栅极连接,控制电路与偏置电路连接,控制电路通过偏置电路控制射频MOSFET的偏置电压,进而控制射频MOSFET开启或关闭,使功率放大电路在发送发射信号时射频MOSFET开启,发射信号发送结束时射频MOSFET关闭,防止功率放大电路中的发射信号影响前置放大电路对回波信号的接收,提高了回波信号检测精准;通过射频MOSFET的栅极连接电容,保证了射频MOSFET具有稳定的偏置电压,并提供了驱动器与射频集成放大器的具体结构;通过脉冲信号为高电平控制射频MOSFET开启,脉冲信号为低电平控制射频MOSFET关闭,发射信号只在脉冲信号高电平时出现,保证发射信号发射间隔内功率放大电路断开,防止功率放大电路中的发射信号影响前置放大电路对回波信号的接收,提高了回波信号检测精准。
在本发明所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory,ROM)、 随机存取存储器(RandomAccessMemory,RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,仅以上述各功能模块的划分进行举例说明,实际应用中,可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成,即将装置的内部结构划分成不同的功能模块,以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的装置的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

太阳城集团本文
本文标题:在线核磁共振宽频射频信号功率放大电路.pdf
链接地址:http://zh228.com/p-6397471.html
太阳城集团我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - - 联系我们

copyright@ 2017-2018 zhuanlichaxun.net网站版权所有
经营许可证编号:粤ICP备17046363号-1 
 


收起
展开
葡京赌场|welcome document.write ('');