小型磁共振儀器中射頻低噪聲放大器和功率放大電路的設(shè)計(jì).pdf

1、低噪聲前置放大器和射頻功率放大器位于磁共振儀器收發(fā)通道的前端，均是重要的部件之一。低噪聲前置放大器將從線圈感應(yīng)到的μV級(jí)自由感應(yīng)衰減(FID)信號(hào)進(jìn)行小信號(hào)放大，它的噪聲特性直接影響磁共振成像儀的信號(hào)靈敏度，因此低噪聲前置放大器的噪聲、增益和工作頻率范圍等性能都有著很高的要求。射頻功率放大器則是將激發(fā)樣品所需的射頻脈沖序列進(jìn)行功率放大，使得樣品被激發(fā)產(chǎn)生磁共振信號(hào)，功率、諧波、頻帶寬度及噪聲等特性是射頻功放設(shè)計(jì)及研究的重點(diǎn)。而對(duì)于便攜式

2、核磁共振譜儀，部件的體積需要設(shè)計(jì)的盡可能小，因此如何通過(guò)器件選型、電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及仿真優(yōu)化等方法，在達(dá)到性能要求的前提下，盡量減小體積，是丞待解決的重要問(wèn)題。
　　本文從磁共振成像儀器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)出發(fā)，根據(jù)信號(hào)接收通道的特點(diǎn)和課題研究的要求，設(shè)計(jì)研制了適用于0.5T磁共振關(guān)節(jié)成像儀的實(shí)用低噪聲前置放大器。本文詳細(xì)描述了前置放大器的具體設(shè)計(jì)、仿真過(guò)程和測(cè)試結(jié)果，所設(shè)計(jì)的放大器在中心頻率處噪聲系數(shù)最優(yōu)為0.52dB，工作頻率范圍為18M

3、Hz-23MHz，其中工作頻率范圍可通過(guò)改變電容電感的參數(shù)值進(jìn)行調(diào)整。所實(shí)現(xiàn)的低噪聲前置放大器增益、輸入輸出駐波比等指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求、性能良好。此外，本文對(duì)低噪聲前置放大器的平衡式結(jié)構(gòu)也進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究與仿真。
　　本文依據(jù)射頻功率放大器的設(shè)計(jì)理論和課題研究要求，對(duì)適用于1.5T便攜式核磁共振波譜儀的射頻功率放大器進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)和研制。通過(guò)器件的合理選型、結(jié)構(gòu)布局的詳細(xì)分析和仿真，所設(shè)計(jì)的功率放大器中心頻率為64MHz，連續(xù)波輸出

4、功率約為20W，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，體積適合。此外根據(jù)便攜式核磁共振波譜儀的結(jié)構(gòu)要求，本文設(shè)計(jì)制作了一個(gè)可用于系統(tǒng)發(fā)射、接收功能轉(zhuǎn)換的射頻電子開(kāi)關(guān)，并對(duì)該射頻開(kāi)關(guān)的性能進(jìn)行了測(cè)試。
　　前置放大器和射頻功率放大器均為射頻模擬電路，在小型化的研制、調(diào)試優(yōu)化方面均有較高的要求，特別是當(dāng)射頻功率較大時(shí)，更增加了設(shè)計(jì)與研發(fā)難度。本文所研究的前置放大器和射頻功率放大器為小型化磁共振儀器的研制提供了可行的技術(shù)參考，并能夠通過(guò)進(jìn)一步的優(yōu)化，提升性能和