使用反馈控制的射频信号放大系统及方法技术方案

一种射频放大系统，包括用来调制初始射频信号并产生经调制的射频信号的反馈控制的调制器、与所述调制器连通的用来放大所述经调制的射频信号并产生放大的射频输出信号的放大器、以及用来以所述放大的射频输出信号来产生IQ信号的装置。所述射频放大系统还包括相位反馈回路，其在所述放大的射频输出信号相对于本机振荡器的目标相移φ不等于90或270度的情况下，基于对I和的比较来调节所述初始射频信号的相位，或者，在等于90或270度的情况下，基于对Q和0的比较来调节所述初始射频信号的相位。所述射频放大系统还包括幅度反馈回路，其探测所述放大的射频输出信号的幅度特征，基于所述幅度特征和参考幅度之间的差异来调节所述初始射频信号的幅度。

【技术实现步骤摘要】
使用反馈控制的射频信号放大系统及方法
本专利技术涉及射频（radio-frequency,RF）信号的放大系统及方法，更具体地，涉及使用反馈控制的射频信号放大系统及方法。
技术介绍
很多形式的无线通信采用射频发射。可对射频载波信号进行调制以传载信息。经调制的射频载波信号可以被放大和发射。为了防止所述经调制的射频载波信号所载信息失真，一般地，需要保持所述放大过程的相对线性。比如，磁共振成像（MRI）系统一般会用射频放大器来驱动位于其主要磁结构内的射频线圈。所述射频放大器接收由外部的射频源产生的一系列脉冲作为其输入信号，产生功率增强的一系列脉冲作为其输出信号，该输出信号被发射并用来驱动所述射频线圈。对图像质量要求的增高，导致所使用的磁铁的磁感应（单位：特斯拉）变大，会需要更大的射频放大器输出功率。然而，更大的输出功率可能会将射频放大器的增益和相位的非线性引入系统中，导致MRI图像失真。为了避免这样的情况，需要校正在射频放大的过程中引入的非线性因素来保持线性。一种保持线性的有效方法是用反馈信号来控制调制器以校正放大的射频信号的非线性。然而，在目前的控制方法，比如笛卡儿环(CartesianLoop)反馈方法中，幅度和相位之间是互相耦合的，这降低了反馈的反应速度。而对于极性环（polarloop）反馈方法，需要额外的元件（例如，锁相环或检波器）来探测出振幅和相位，由于相位探测器的反应慢，会限制整个系统的带宽。在数字控制方法中，当以直接数字合成（DDS）输入时，需要对相位信息进行取样并将其“翻译”成DDS的相移。此外，通过将现有系统与在下文中结合附图所描述的本专利技术的多个方面相比较后，现有系统中的其他的局限和不足对于本领域技术人员而言是显而易见的。
技术实现思路
本专利技术的一个方面涉及一种射频放大系统，其包括用来基于反馈校正控制信号调制初始射频信号并产生经调制的射频信号的反馈控制的调制器、与所述调制器连通的用来放大所述经调制的射频信号并产生放大的射频输出信号的放大器、以及用来以所述放大的射频输出信号来产生IQ信号的装置。所述射频放大系统还包括相位反馈回路，其在所述放大的射频输出信号相对于本机振荡器的目标相移不等于90或270度的情况下，基于对I和的比较来调节所述初始射频信号的相位，或者，在等于90或270度的情况下，基于对Q和0的比较来调节所述初始射频信号的相位。所述射频放大系统还包括幅度反馈回路，其探测所述放大的射频输出信号的幅度特征，并基于所述幅度特征和参考幅度之间的差异来调节所述初始射频信号的幅度。本专利技术的另一个方面涉及一种射频放大方法，在该方法中，基于反馈校正控制信号对初始射频信号进行调制并产生经调制的射频信号，放大所述经调制的射频信号并产生放大的射频输出信号，以所述放大的射频输出信号来产生IQ信号。在所述放大的射频输出信号相对于本机振荡器的目标相移不等于90或270度的情况下，基于对I和的比较来调节所述初始射频信号的相位，或者，在等于90或270度的情况下，基于对Q和0的比较来调节所述初始射频信号的相位。通过探测所述放大的射频输出信号的幅度特征，基于所述幅度特征和参考幅度之间的差异来调节所述初始射频信号的幅度。附图说明通过结合附图对于本专利技术的实施例进行描述，可以更好地理解本专利技术，在附图中：图1显示了本专利技术的一个实施例中的一种使用反馈控制的射频信号放大系统。图2显示了本专利技术的另一个实施例中的一种使用反馈控制的射频信号放大系统。图3中的示意图显示了一种将反馈信号转化成I和Q信号的示例。图4显示了本专利技术的又一个实施例中的一种使用反馈控制的射频信号放大系统。图5显示了本专利技术的又一个实施例中的一种使用反馈控制的射频信号放大系统。图6显示了本专利技术的又一个实施例中的一种使用反馈控制的射频信号放大系统。图7中的示意图显示了一种转动参考坐标的示例。图8显示了本专利技术的又一个实施例中的一种使用反馈控制的射频信号放大系统。具体实施方式除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属
内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本专利技术专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”、“连通”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本专利技术实施例提供了一种射频信号放大系统，其包括射频放大器和反馈控制回路，该反馈控制回路可在不同的负载下实现高线性和高稳定性，获得恒定的增益（是指输出信号和输入信号之间的量级比例）。所述反馈控制回路包括相互独立的幅度和相位控制回路，用来相互独立地控制幅度和相位，使得幅度和相位的反应可独立地进行优化，从而获得高带宽，比如，满足MRI系统的要求的高带宽。这样，射频放大器可在不同的负载情况下以很快的反应速度获得补偿从而达到稳定。通过使用不同反馈信号，比如，放大器的输出功率或电流，来进行反馈控制，可获得稳定的功率增益或稳定的电流源。更具体地，在本文所描述的系统或方法中，放大器的输出功率或输出电流都可以用作反馈信号来进行反馈控制，当以输出功率为反馈信号进行控制时，可获得稳定的功率增益，当以输出电流为反馈信号进行控制时，可获得稳定的电流源。图1的框图显示了根据本专利技术一个方面的一种使用相互独立的幅度和相位反馈回路的射频放大系统100。所述系统100调制并放大射频信号来产生输出信号，比如，功率或电流输出信号。在如图所示的系统100中，用调制器112来调制射频信号102，以产生经调制的射频信号104，再用放大器114来放大所述经调制的射频信号104，以产生放大的射频输出信号106，输送至发送线圈116。所述调制器112和放大器114可以是任何合适的形式，它们可以整合在一个装置或设备中，也可以分别设置在不同的装置或设备中，取决于具体的应用或需要。在一个具体的实施例中，所述放大器114是一个功率放大器。反馈控制回路120用来校正放大器114引入的失真或非线性，其让射频信号102可基于反馈校正的控制信号被调制，从而可以校正所述放大器114引入的失真或非线性。如图所示，所述反馈控制回路120包括幅度反馈回路130和相位反馈回路150，可相互独立地分别用来调节幅度和相位。通过取样装置170从所述输出信号106中取样可获得一个反馈信号172，用于所述幅度反馈回路130和相位反馈回路150中进行幅度和相位调节。所述取样装置170可以是一种用来获得功率反馈信号的耦合器，或是一种用来获得电流反馈信号的传感器（如电流传感器）。对于幅度调节，在所述幅度调节回路130中，用幅度探测器132来从所述反馈信号172中探测出所述放大器114的输出幅度。一般地，所述幅度探测器包括整流器和低通滤波器。然后，通过比较器134来将所述放大器114的输出幅度与参考幅度进行比较。所述比较器可能是处理器、计算机或模拟比较器等。所述输出幅度和参考幅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种射频放大系统，其包括：基于反馈校正控制信号调制初始射频信号并产生经调制的射频信号的反馈控制的调制器；与所述调制器连通的用来放大所述经调制的射频信号并产生放大的射频输出信号的放大器；用来以所述放大的射频输出信号来产生IQ信号的装置；相位反馈回路，在所述放大的射频输出信号相对于本机振荡器的目标相移不等于90或270度的情况下，基于对I和的比较来调节所述初始射频信号的相位，或者，在等于90或270度的情况下，基于对Q和0的比较来调节所述初始射频信号的相位；以及幅度反馈回路，探测所述放大的射频输出信号的幅度特征，并基于所述幅度特征和参考幅度之间的差异来调节所述初始射频信号的幅度。

【技术特征摘要】
1.一种射频放大系统，其包括：基于反馈校正控制信号调制初始射频信号并产生经调制的射频信号的反馈控制的调制器；与所述调制器连通的用来放大所述经调制的射频信号并产生放大的射频输出信号的放大器；用来以所述放大的射频输出信号来产生IQ信号的装置；相位反馈回路，在所述放大的射频输出信号相对于本机振荡器的目标相移不等于90或270度的情况下，基于对I和的比较来调节所述初始射频信号的相位，或者，在等于90或270度的情况下，基于对Q和0的比较来调节所述初始射频信号的相位；以及幅度反馈回路，探测所述放大的射频输出信号的幅度特征，并基于所述幅度特征和参考幅度之间的差异来调节所述初始射频信号的幅度。2.如权利要求1所述的系统，其中，所述相位反馈回路和幅度反馈回路相互独立地对相位和幅度进行调节。3.一种如权利要求1所述的系统，其中，若不等于90或270度，所述相位反馈回路包括：用来将Q与相乘得到的乘积函数、用来比较I和的比较器、以及用来在I不等于时调节相位的移相器；或者，若等于90或270度，所述相位反馈回路包括：用来比较Q和0的比较器、以及用来在Q不等于0时调节相位的移相器。4.如权利要求1所述的系统，其中，所述幅度反馈回路包括：用来探测所述放大的射频输出信号的幅度特征的幅度探测装置；用来将所述幅度特征与参考幅度进行比较的比较器；以及用来基于所述幅度特征和参考幅度之间的差异来调节幅度的控制装置。5.如权利要求4所述的系统，其中，所述幅度反馈回路包括用来获得所述参考幅度的绝对值的绝对值函数，所述幅度特征是与所述参考幅度的绝对值进行比较的。6.如权利要求4所述的系统，其中，所述幅度探测装置包括基于所述IQ信号产生幅度分量信号的函数。7.如权利要求4所述的系统，其中，所述幅度探测装置包括：用来对取样自所述放大的射频输出信号的反馈信号进行滤波的带通滤波器；用来获得所述滤波后的反馈信号的绝对值的绝对值函数；以及用来对所述滤波后的反馈信号的绝对值进一步进行滤波的低通滤波器。8.如权利要求1所述的系统，其进一步包括：坐标调节回路，用来转动参考坐标以使取样自所述放大的射频输出信号的反馈信号和本机振荡器之间的相位差α等于9.一种如权利要求8所述的系统，其进一步包括：可在第一位置和第二位置之间切换的开关，其在第一位置时接通相位反馈回路，在第二位置时接通所述坐标...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋婷婷，褚旭，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US