CN103905005A - 射频放大器和磁共振成像*** - Google Patents

Abstract

一种射频放大器和磁共振成像***。所述射频放大器包括：前置放大模块，用于接收载波，形成激励信号；多个末级放大模块，每个末级放大模块包括一个开关和一个开关模式放大器，用于对激励信号进行放大；开关信号发生器，连接每个末级放大模块的控制输入端，用于对射频信号进行采样，产生与开关对应的开启或关闭信号；分配器，连接前置放大模块的输出端和末级放大模块的射频输入端，用于将激励信号分配给每个末级放大模块；合成器，连接末级放大模块的射频输出端，用于对末级放大模块输出的信号进行合成，得到与射频信号相关的放大信号；电源，连接前置放大模块和末级放大模块，用于提供直流电压。本发明可以简化电源，且提高放大效率。

Description

射频放大器和磁共振成像***

技术领域

本发明涉及信号放大技术领域，尤其涉及一种射频放大器和磁共振成像***。

背景技术

磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)是断层成像的一种，它利用磁共振现象从人体中获得电磁信号，并重建出人体信息。MRI对人体没有电离辐射损伤，且能获得原生三维断面成像，即无需重建就可获得多方位的图像，因此成为了医疗行业中非常重要的诊断设备。磁共振成像***形成图像的原理是：小信号发射机产生小功率的射频脉冲信号，经过射频功率放大器的功率放大，把信号发射到磁共振天线，激发待检测物体的共振，最后形成图像信号。当上述射频功率放大器的效率比较低时，会导致磁共振成像***能耗高、散热差等问题，从而影响磁共振成像***的正常使用。

参考图1所示，现有技术中磁共振成像***中的射频功率放大器一般包括：

前级放大器2，用于接收待放大的射频信号，且对所述射频信号进行功率放大；

驱动级功率放大器3，连接所述前级放大器2的输出端，用于进一步对前级放大器2输出的信号进行功率放大，得到放大的射频信号；

分配器4，连接所述驱动级功率放大器3的输出端，用于将所述放大的射频信号分为S路；

S个末级功率放大器5，连接所述分配器4的输出端，用于对接收到的对应路射频信号进行功率放大；

合成器6，连接每个所述末级功率放大器5的输出端，用于对放大后的S路射频信号进行合成，以输出大功率的射频信号；

电源7，分别连接所述前级放大器2、驱动级功率放大器3和S个末级功率放大器5，用于为所述前级放大器2、驱动级功率放大器3和S个末级功率放大器5提供电压。

但是现有技术中存在以下缺陷：

1）当末级功率放大器5采用传统功率放大器，如AB类放大器时，其工作效率仅为35%~60％，因此存在工作效率比较低的问题，从而影响了其使用范围；

2）当末级功率放大器5采用D类功率放大器时，此时所述电源7需要将输入的交流电转换为不同电压的直流电源，即所述电源7提供的电压需要随着输入的射频信号不同而进行不同的调制，因此电源7的结构比较复杂，实现困难，成本较高。

更多关于射频功率放大器的技术可以参考公开号为CN101435856A的中国专利申请。

类似地，在射频电压放大器中也存在上述问题。

因此，如何提高射频放大器的效率且简化电源就成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种射频放大器和磁共振成像***，可以简化电源，且提高放大效率。

为解决上述问题，本发明提供了一种射频放大器，包括：

前置放大模块，用于接收与待放大的射频信号对应的载波，且对所述载波进行前置放大，形成激励信号；

多个末级放大模块，每个所述末级放大模块包括一个开关和一个开关模式放大器，所述开关和对应的所述开关模式放大器相连接，用于对所述激励信号进行放大；

开关信号发生器，连接每个所述末级放大模块的控制输入端，用于接收所述射频信号，对所述射频信号进行采样，产生与所述开关对应的开启或关闭信号；

分配器，连接所述前置放大模块的输出端和所述末级放大模块的射频输入端，用于将所述激励信号分配给每个所述末级放大模块；

当所述开关模式放大器对应的开关收到开启信号时，所述开关模式放大器对分配的激励信号进行放大，并输出放大后的信号；当所述开关模式放大器对应的开关收到关闭信号时，所述开关模式放大器不工作；

合成器，连接所述末级放大模块的射频输出端，用于对所述末级放大模块输出的信号进行合成，得到与所述射频信号相关的放大信号；

电源，连接所述前置放大模块和所述末级放大模块，用于提供直流电压。

可选地，所述末级放大模块为n+m×(T-1)个，其中n个开关模式放大器的输出参量均为P，剩余m×(T-1)个开关模式放大器被均匀地分为m组，每组中(T-1)个开关模式放大器的输出参量相同，第i组中开关模式放大器的输出参量为P/Tⁱ，1≤i≤m，2≤T，T代表进制数；所述开关信号发生器产生

位T进制的控制信号，根据前面

位信号向输出参量为P的开关模式放大器对应的开关发送开启或关闭信号，且根据后面m位信号向输出参量为P/Tⁱ的m×(T-1)开关模式放大器对应的开关发送开启或关闭信号。

可选地，所述参量为功率，所述开关模式放大器为功率放大器。

可选地，所述参量为电压，所述开关模式放大器为电压放大器。

可选地，所述射频放大器还包括：滤波模块，连接所述合成器的输出端，用于对所述放大信号进行过滤处理，得到放大后的所述射频信号。

可选地，所述前置放大模块包括A类放大器、B类放大器、AB类放大器、C类放大器、D类放大器、E类放大器和F类放大器中的一种或多种。

可选地，所述射频放大器还包括：保护模块，连接所述前置放大模块、末级放大模块或/和合成器，用于保护所述前置放大模块、末级放大模块或/和合成器。

可选地，所述T为2，所述开关模式放大器为D类放大器。

可选地，根据前面

位信号向输出参量为P的开关模式放大器对应的开关发送开启或关闭信号包括：将前面

位T进制数据转换为对应的十进制数据N，N≤n，向输出参量为P的N个开关模式放大器对应的开关发送开启信号，向输出参量为P的n-N个开关模式放大器对应的开关发生关闭信号。

可选地，所述向输出参量为P的N个开关模式放大器对应的开关发送开启信号采用负载均衡化方法实现。

可选地，根据后面m位信号向输出参量为P/Tⁱ的m×(T-1)个开关模式放大器对应的开关发送开启或关闭信号包括：将后面m位信号按照从高位到低位进行排序，根据第i位数据M_i向第i组的输出参量为P/Tⁱ的M_i个开关模式放大器对应的开关发送开启信息，向输出参量为P/Tⁱ的T-1-M_i个开关模式放大器对应的开关发生关闭信息，M_i≤T-1。

可选地，所述m×(T-1)个开关模式放大器的放大倍数相同。

可选地，所述分配器将所述激励信号平均分配给每个所述末级放大模块，包括输出参量为P/Tⁱ的开关模式放大器的末级放大模块在接收到分配器分配的信号后，先将所述信号缩小到之后，再将缩小后的信号发送给所述开关模式放大器。

可选地，所述激励信号的参量为X；所述分配器向输出参量为P的开关模式放大器分配的参量为

所述分配器向输出参量为P/Tⁱ的开关模式放大器分配的参量为 $\frac{1}{T^i}*\frac{X}{n+(T-1)\×\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{T^i}}.$

可选地，所述m×(T-1)个开关模式放大器的放大倍数不相同。

可选地，所述开关信号发生器进行采样的频率是所述射频信号频率的

K为大于或等于1的整数。

可选地，所述射频放大器还包括：载波提取模块，连接所述前置放大模块，用于接收待放大的射频信号，且从所述射频信号中提取对应的载波，并将所述载波发送给所述前置放大模块。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种包括上述射频放大器的磁共振成像***。

与现有技术相比，本发明技术方案具有以下优点：

1）本发明中末级放大模块包括开关模式放大器和开关，并相应增加了开关信号发生器以向末级放大模块中的开关发送与待放大的射频信号相关的开启或关闭信号，从而通过控制开关模式放大器的输出得到与所述射频信号对应的放大信号，由于采用的放大器为开关模式放大器，因此射频放大器的放大效率比较高，最终使得该射频放大器既适用于大功率的发射（例如体线圈），又适用于局部中小功率的发生（例如局部线圈集成），还适用于多通道发射等对高效率有要求的场合。

此外，由于本发明采用数字方式控制末级放大模块的开关，因此电源只需要输出固定的直流电压即可，从而结构简单。

进一步地，由于本发明采用数字方式控制末级放大模块的开关，因此开关信号发生器发送的数字信号可以编码、调制和传输，使用的距离可以拉远，对于多通道场合更加有优势。

2）可选方案中，开关模式放大器既可以是功率放大器，也可以是电压放大器，从而可以根据具体需要，既可以实现高效率的功率放大，也可以实现高效率的电压放大。

附图说明

图1是现有技术中射频功率放大器的结构示意图；

图2是本发明实施方式中射频放大器的结构示意图；

图3中图2中末级放大模块的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

正如背景技术部分所述，现有技术中射频放大器中末级功率/电压放大器采用都是低效率（35%~60%）的AB类放大器，因此当将该射频放大器应用到磁共振成像***时，容易产生能耗高、散热差等问题。此外，现有技术中还有一些与局部线圈集成的小功率输出的射频放大器中采用D类放大器，但此时该射频放大器的电源需要随待放大的射频信号不同而进行不同的调制，从而结构复杂，实现困难，且成本较高。

针对上述问题，本发明提供了一种射频放大器，其中的末级放大模块采用高效率（70%以上）的开关模式放大器，且使每个开关模式放大器与一个开关进行连接，由开关控制对应的开关模式放大器的输出与否，而所述开关的状态则由新增的开关信号发生器根据待放大的射频信号产生，从而结合分配器和合成器实现所述射频信号的功率放大或电压放大。此外，由于本发明采用数字方式控制末级放大模块的开关，因此电源只需要输出固定的直流电压即可，从而结构简单。

下面结合附图进行详细说明。

结合参考图2和图3所示，本实施方式提供了一种射频放大器，包括：

前置放大模块20，用于接收与待放大的射频信号对应的载波，且对所述载波进行前置放大，形成激励信号；

n+m×(T-1)个末级放大模块，即：第一末级放大模块F₁、第二末级放大模块F₂、……、第i末级放大模块F_i、第i+1末级放大模块F_i+1、……、第n+m×(T-1)末级放大模块F_n+m×(T-1)，且第i末级放大模块F_i包括第i开关F_i(1)和第i开关模式放大器F_i(2)，第i开关F_i(1)和第i开关模式放大器F_i(2)相连接，所述末级放大模块用于对分配的信号进行放大，i为大于或等于1且小于或等于n+m×(T-1)的整数；开关信号发生器60，连接每个所述末级放大模块的控制输入端，用于接收待放大的射频信号，对所述射频信号进行采样，产生与所述开关对应的开启或关闭信号；

分配器30，连接所述前置放大模块20的输出端和所述末级放大模块的射频输入端，用于将所述激励信号分配给每个所述末级放大模块；

当所述开关模式放大器对应的开关收到开启信号时，所述开关模式放大器对分配的激励信号进行放大，并输出放大后的信号；当所述开关模式放大器对应的开关收到关闭信号时，所述开关模式放大器不工作；

合成器40，连接每个所述末级放大模块的射频输出端，用于对所述末级放大模块输出的信号进行合成，得到与所述射频信号相关的放大信号；

电源10，连接所述前置放大模块20和所述末级放大模块中的开关模式放大器，用于提供直流电压。

本发明中所述开关模式放大器可以包括D类放大器、E类放大器或F类放大器中的任一种。

所述开关模式放大器的输入端作为末级放大模块的射频输入端，所述开关模式放大器的输出端作为末级放大模块的射频输出端，所述开关的输入端作为末级放大模块的控制输入端。

所述射频放大器可以对待放大的射频信号进行电压放大，也可以对待放大的射频信号进行功率放大。以下以射频功率放大器为例进行说明，此时所述参量指的是功率，所述开关模式放大器指的是开关模式功率放大器，所述前置放大模块指的是前置功率放大模块，所述分配器30进行功率分配，所述合成器40进行功率合成，但其不限制本发明的保护范围。

需要说明的是，当所述射频放大器为射频电压放大器时，所述参量指的是电压，所述开关模式放大器指的是开关模式电压放大器，所述前置放大模块指的是前置电压放大模块，所述分配器30进行电压分配，所述合成器40进行电压合成。

本实施例中首先设定开关信号发生器60产生的控制信号的位数G，G>2，并根据

确定n，再根据确定m，从而确定所述末级放大模块为n+m×(T-1)个，且确定其中n个开关模式功率放大器的最大输出功率为P，剩余m×(T-1)个开关模式放大器被均匀地分为m组，每组中(T-1)个开关模式放大器的输出参量相同，第i组中开关模式放大器的输出参量为P/Tⁱ，1≤i≤m，2≤T，T代表进制数。所述n、m、T均为整数，

表示上取整运算。

优选地，所述进制数T＝2，此时末级放大模块共有n+m个，从而当开关信号发生器60向一开关发送的控制信号为“1”时，可以表示向该开关发送开启信号；当开关信号发生器向一开关发生的控制信号为“0”时，可以表示向该开关发送关闭信号，从而更利于与现有的计算机技术简单地进行兼容。

需要说明的是，在本发明的其它实施例中，还可以采用三进制、四进制、八进制或十六进制的控制信号对开关进行控制，其对于本领域技术人员是熟知的，在此不再赘述。此外，本发明的其它实施例中，在采用二进制控制信号时，也可以以“1”代表关闭信号，以“0”代表开启信号，其不限制本发明的保护范围。

在一个具体例子中，G＝13，T＝2，P=1千瓦（即n个开关模式功率放大器的最大输出功率为1千瓦），射频功率放大器的理论输出功率为18千瓦，考虑到各器件的损耗，损耗系数为1/9，因此射频功率放大器实际的最大输出功率为20千瓦，因此n＝20，m＝8，即需要输出功率为1千瓦的开关模式功率放大器20个，需要输出功率分别为1/2千瓦、1/4千瓦、1/8千瓦、1/16千瓦、1/32千瓦、1/64千瓦、1/128千瓦和1/256千瓦的开关模式功率放大器各一个。

本实施例中射频放大器接收待放大的射频信号，此时需要先从所述射频信号中提取载波，即所述射频放大器还可以包括：载波提取模块70，连接所述前置放大模块20，用于接收待放大的射频信号，且从所述射频信号中提取对应的载波，并将所述载波发送给所述前置放大模块20，此时可以与现有技术更好地进行兼容。

需要说明的是，在本发明的其他实施例中，射频放大器还可以既接收待放大的射频信号，又接收所述射频信号的载波信号，此时由前置放大模块20接收所述载波信号，而由开关信号发生器60接收所述射频信号，从而无需载波提取模块70。

本实施例中所述前置放大模块20可以包括相互连接的前级放大器和驱动级功率放大器（图中未示出），所述前级放大器接收载波信号，且对所述载波信号进行功率放大；所述驱动级功率放大器进一步对前级放大器输出的信号进行功率放大，得到激励信号，所述激励信号就是放大后的载波信号且满足末级放大模块的工作要求。由于前置放大模块20被分为两个屏蔽的部分，因此可以降低干扰和减少自激现象。

所述前级放大器可以包括一级或多级功率放大器，所述驱动级功率放大器也可以包括一级或多级功率放大器，其对于本领域的技术人员是熟知的，在此不再赘述。

需要说明的是，在本发明的其它实施例中，所述前置放大模块20还可以仅包括前级放大器或驱动级功率放大器，只要前置放大模块20能将所述载波信号放大到足够大的激励信号即可。

由于此时前置放大模块20输入的是载波信号，但输出的是激励信号，因此前置放大模块20中的功率放大器既可以是传统功率放大器，如：A类功率放大器、B类功率放大器、AB类功率放大器或C类功率放大器，也可以是开关模式功率放大器，如：D类功率放大器、E类功率放大器或F类功率放大器。

所述分配器30既可以将前置放大器模块20得到的激励信号均匀地分配给各末级放大模块，也可以将前置放大器模块20得到的激励信号不均匀地分配给各末级放大模块。

当分配器30进行均匀分配时，所述分配器30将所述激励信号平均分配给每个所述末级放大模块，包括输出功率为P/Tⁱ的开关模式功率放大器的末级放大模块在接收到分配器30分配的信号后，先将所述信号缩小到

之后，再将缩小后的信号发送给所述开关模式功率放大器，而输出功率为P的开关模式功率放大器则直接对分配的信号进行放大。

如：分配器30接收到的激励信号为X，n＝20，m＝8，T＝2，则分配器30向每个末级放大模块分配的信号为

其中20个开关模式功率放大器的射频输入端输入的信号就是

剩余8个开关功率放大器的射频输入端输入的信号则依次为

和从而当对应的开关均开启的情况下，其中20个开关模式功率放大器的射频输出端输出的放大信号为P，剩余8个开关功率放大器的射频输出端输出的放大信号依次为P/2、P/4、P/8、P/16、P/32、P/64、P/128和P/256。

优选地，当分配器30进行不均匀分配且所述激励信号的参量为X时，所述分配器30向输出参量为P的开关模式放大器分配的参量为所述分配器30向输出参量为P/Tⁱ的开关模式放大器分配的参量为

从而不会造成对激励信号的浪费，可以进一步提高放大效率。

如：分配器30接收到的激励信号为X，n＝20，m＝8，T＝2，则分配器30向输出功率为P的开关模式功率放大器分配的功率为

所述分配器30向输出功率为

的开关模式功率放大器分配的功率为

向输出功率为

的开关模式功率放大器分配的功率为

向输出功率为

的开关模式功率放大器分配的功率为

向输出功率为

的开关模式功率放大器分配的功率为

向输出功率为

的开关模式功率放大器分配的功率为

向输出功率为

的开关模式功率放大器分配的功率为

向输出功率为

的开关模式功率放大器分配的功率为

向输出功率为

的开关模式功率放大器分配的功率为 $\frac{1}{2^8}*\frac{X}{20+\underset{i=1}{\overset{8}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{2^i}}.$

上述两种分配方式中所述m×(T-1)个开关模式放大器的放大倍数均相同。

需要说明的是，在本发明的其他实施例中，所述m×(T-1)个开关模式放大器的放大倍数还可以部分不相同或全部不相同，此时通过分配器30对激励信号的合理分配，仍能够使m×(T-1)个开关模式放大器中第i个开关模式功率放大器的最大输出功率为P/Tⁱ，在此不再赘述。所述开关信号发生器60可以直接对待放大的射频信号进行采样；也可以先对所述射频信号进行下变频处理，从而再对下变频处理后的信号进行采样，采样频率是待放大的射频信号载波频率的K为大于或等于1的整数，只要采样频率满足奈奎斯特采样定理即可，其对于本领域技术人员是熟知的，在此不做赘述。通过对射频信号的采样，可以保证开关信号发生器60的控制信号在K个整数载波周期内保持一致，进而通过末级放大模块的开启或关闭实现了信号调制。

所述开关信号发生器60根据前面位信号向输出参量为P的开关模式放大器对应的开关发送开启或关闭信号包括：将前面

位T进制数据转换为对应的十进制数据N，N≤n，向输出参量为P的N个开关模式放大器对应的开关发送开启信号，向输出参量为P的n-N个开关模式放大器对应的开关发生关闭信号；根据后面m位信号向输出参量为P/Tⁱ的m×(T-1)个开关模式放大器对应的开关发送开启或关闭信号包括：将后面m位信号按照从高位到低位进行排序，根据第i位数据M_i向第i组的输出参量为P/Tⁱ的M_i个开关模式放大器对应的开关发送开启信息，向输出参量为P/Tⁱ的T-1-M_i个开关模式放大器对应的开关发生关闭信息，M_i≤(T-1)。在一个具体例子中，G＝13，T＝2，n＝20，m＝8，且在当前时刻采样得到的数据从高位到低位依次为：0010010101100（共13比特），则需要将前面

位二进制数据00100转换为对应的十进制数据4，从而向输出功率为P的4个开关模式功率放大器对应的开关发送开启信号，向剩余16个输出功率为P的开关模式功率放大器对应的开关发送关闭信号；由于后面8位二进制数据从高位到低位依次为10101100，且第一位、第三位、第五位和第六位分别是高（即1），因此向输出功率为P/2、P/2³、P/2⁵、P/2⁶的开关模式功率放大器对应的开关发送开启信号，而向输出功率为P/2²、P/2⁴、P/2⁷、P/2⁸的开关模式功率放大器对应的开关发送关闭信号，最终当前时刻所有末级放大模块的输出功率之和为4P+P/2+P/2³+P/2⁵+P/2⁶，即合成器40当前时刻合成得到的输出功率为4P+P/2+P/2³+P/2⁵+P/2⁶。

由于共有20个输出功率为P的开关模式功率放大器，因此可以向其中任意4个开关模式功率放大器发送开启信号，并向剩余16个开关模式功率放大器发送关闭信号。优选地，可以采用负载均衡化方法从20个输出功率为P的开关模式功率放大器中选取4个以发送开启信号，从而使得输出功率为P的开关模式功率放大器能够均匀被使用，最终延长了其使用寿命。

在另一个具体例子中，G＝13，T＝2，n＝20，m＝8，且在当前时刻采样得到的数据为：0110010001110（共13比特），则需要将前面

位二进制数据01100转换为对应的十进制数据12，从而向输出功率为P的12个开关模式功率放大器对应的开关发送开启信号，向剩余8个输出功率为P的开关模式功率放大器对应的开关发送关闭信号；由于后面8位二进制数据从高位到低位依次为10001110，且第一位、第五位、第六位和第七位分别是高（即1），因此向输出功率为P/2、P/2⁵、P/2⁶、P/2⁷的开关模式功率放大器对应的开关发送开启信号，而向输出功率为P/2²、P/2³、P/2⁴、P/2⁸的开关模式功率放大器对应的开关发送关闭信号，最终当前时刻所有末级放大模块的输出功率之和为12P+P/2+P/2⁵+P/2⁶+P/2⁷，合成器40当前时刻合成得到的输出功率为12P+P/2+P/2⁵+P/2⁶+P/2⁷。

需要说明的是，在实际的实现电路中，也可以直接将当前采样周期内G位T进制控制数据直接转换为n+m×(T-1)路开关信号，其中：

位T进制数据转换为n路开关信号，m位T进制数据转换为m×(T-1)路开关信号，从而省略将

位T进制数据转换为对应的十进制数据这一步骤。具体地，当T=2时，将位二进制数据直接转换为n路开关信号的步骤包括：利用查找表、存储器或数组等，把

位二进制数据作为地址信号，而把查找表、存储器或数组等的输出数据作为n路开关信号，只要对查找表和存储器、数组等的数据内容进行正确的设计，就可以得到正确的转换结果。如果查找表、存储器或数组等的输出数据位小于n，可以设计多个查找表、存储器或数组等进行并联使用。如果查找表、存储器或数组等的输出数据位大于n，可以在对应的高位或者低位相应填零。

位二进制数据作为地址信号时，如果对应的长度不一致，也可以作同样处理，在此不再赘述。在一个具体例子中，G=13，T=2，n=20，m＝8，则

该查找表、存储器或数组的最佳地址长度为5，数据最佳长度为20，从而在该查找表或者存储器、数组等的第0行（对应地址为00000）的数据为00000000000000000000（共20位），第1行（对应地址为00001）的数据为00000000000000000001（共20位），第2行（对应地址为00010）的数据为00000000000000000011（共20位），第3行（对应地址为00011）的数据为00000000000000000111（共20位），……，第20行（对应地址为10100）的数据为1111111111111111（共20位）。此外，地址长度也可以选取5之外的其他数据，数据长度也可以选取20之外的其他数据，具体处理方式参见上面的说明。以上仅是以T＝2为例进行说明，对于T>2的情况可以采用同样的处理方式，在此不再赘述。

此外，本实施例中开关信号发生器60可以对所述控制信号进行编码、调制或传输，且开关信号发生器60与所述开关之间的连接可以是有线方式，也可以是无线方式，从而使用的距离可以拉远，对于多通道场合更加有优势。

本实施例中电源10只需要输出固定的直流电压即可，从而结构简单。

此外，继续参考图2所示，本实施例中所述射频放大器还可以包括：滤波模块50，连接所述合成器40的输出端，用于对所述放大信号进行过滤处理，以去除没有用的信号，仅剩下与射频信号相关的有用信号，得到放大后的所述射频信号。

具体地，所述滤波模块50既可以采用带通滤波器实现，也可以采用高通滤波器和低通滤波器的结合实现，其对于本领域技术人员是熟知的，在此不再赘述。

此外，所述射频放大器还可以包括：保护模块（图中未示出），连接所述前置放大模块20、末级放大模块或/和合成器40，用于保护所述前置放大模块20、末级放大模块或/和合成器40。

具体地，所述保护模块可以对前置放大模块20、末级放大模块或/和合成器40中的各器件进行保护，避免输入过大、输出过大、电流过大、温度过高、负载驻波比失配，且可以满足对外的控制接口、开关机控制等功能的需要，并且为了SAR的监控和DPD（数字预失真）的反馈，可以通过合成器40进行反射功率采样和输出功率采样。

本实施例中末级放大模块包括开关模式放大器和开关，并相应增加了开关信号发生器60以向末级放大模块中的开关发送与待放大的射频信号相关的开启或关闭信号，从而采用数字控制方式，在同一载波周期内，根据输入信号的变化，控制不同的末级功率放大模块进行输出，从而实现输出功率的变化。由于采用的放大器为开关模式放大器，因此射频放大器的放大效率比较高，可以实现70%以上，最终使得该射频放大器既适用于大功率的发射（例如体线圈），又适用于局部中小功率的发生（例如局部线圈集成），还适用于多通道发射等对高效率有要求的场合。

相应地，本实施方式可以将上述射频放大器应用在磁共振成像***中，其对于本领域的技术人员是熟知的，在此不再赘述。

由于射频放大器的效率大大提高，因此可以降低磁共振成像***的能耗，且能够提高磁共振成像***的散热特性，从而提高磁共振成像***的性能。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (18)

1.一种射频放大器，其特征在于，包括：

前置放大模块，用于接收与待放大的射频信号对应的载波，且对所述载波进行前置放大，形成激励信号；

多个末级放大模块，每个所述末级放大模块包括一个开关和一个开关模式放大器，所述开关和对应的所述开关模式放大器相连接，用于对所述激励信号进行放大；

开关信号发生器，连接每个所述末级放大模块的控制输入端，用于接收所述射频信号，对所述射频信号进行采样，产生与所述开关对应的开启或关闭信号；

分配器，连接所述前置放大模块的输出端和所述末级放大模块的射频输入端，用于将所述激励信号分配给每个所述末级放大模块；

当所述开关模式放大器对应的开关收到开启信号时，所述开关模式放大器对分配的激励信号进行放大，并输出放大后的信号；当所述开关模式放大器对应的开关收到关闭信号时，所述开关模式放大器不工作；

合成器，连接所述末级放大模块的射频输出端，用于对所述末级放大模块输出的信号进行合成，得到与所述射频信号相关的放大信号；

电源，连接所述前置放大模块和所述末级放大模块，用于提供直流电压。

2.如权利要求1所述的射频放大器，其特征在于，所述末级放大模块为n+m×(T-1)个，其中n个开关模式放大器的输出参量均为P，剩余m×(T-1)个开关模式放大器被均匀地分为m组，每组中(T-1)个开关模式放大器的输出参量相同，第i组中开关模式放大器的输出参量为P/Tⁱ，1≤i≤m，2≤T，T代表进制数；所述开关信号发生器产生位T进制的控制信号，根据前面

位信号向输出参量为P的开关模式放大器对应的开关发送开启或关闭信号，且根据后面m位信号向输出参量为P/Tⁱ的m×(T-1)开关模式放大器对应的开关发送开启或关闭信号。

3.如权利要求1所述的射频放大器，其特征在于，所述参量为功率，所述开关模式放大器为功率放大器。

4.如权利要求1所述的射频放大器，其特征在于，所述参量为电压，所述开关模式放大器为电压放大器。

5.如权利要求1所述的射频放大器，其特征在于，还包括：滤波模块，连接所述合成器的输出端，用于对所述放大信号进行过滤处理，得到放大后的所述射频信号。

6.如权利要求1所述的射频放大器，其特征在于，所述前置放大模块包括A类放大器、B类放大器、AB类放大器、C类放大器、D类放大器、E类放大器和F类放大器中的一种或多种。

7.如权利要求1所述的射频放大器，其特征在于，还包括：保护模块，连接所述前置放大模块、末级放大模块或/和合成器，用于保护所述前置放大模块、末级放大模块或/和合成器。

8.如权利要求2所述的射频放大器，其特征在于，所述T为2，所述开关模式放大器为D类放大器。

9.如权利要求2所述的射频放大器，其特征在于，根据前面

位信号向输出参量为P的开关模式放大器对应的开关发送开启或关闭信号包括：将前面位T进制数据转换为对应的十进制数据N，N≤n，向输出参量为P的N个开关模式放大器对应的开关发送开启信号，向输出参量为P的n-N个开关模式放大器对应的开关发生关闭信号。

10.如权利要求9所述的射频放大器，其特征在于，所述向输出参量为P的N个开关模式放大器对应的开关发送开启信号采用负载均衡化方法实现。

11.如权利要求2所述的射频放大器，其特征在于，根据后面m位信号向输出参量为P/Tⁱ的m×(T-1)个开关模式放大器对应的开关发送开启或关闭信号包括：将后面m位信号按照从高位到低位进行排序，根据第i位数据M_i向第i组的输出参量为P/Tⁱ的M_i个开关模式放大器对应的开关发送开启信息，向输出参量为P/Tⁱ的T-1-M_i个开关模式放大器对应的开关发生关闭信息，M_i≤T-1。

12.如权利要求2所述的射频放大器，其特征在于，所述m×(T-1)个开关模式放大器的放大倍数相同。

13.如权利要求12所述的射频放大器，其特征在于，所述分配器将所述激励信号平均分配给每个所述末级放大模块，包括输出参量为P/Tⁱ的开关模式放大器的末级放大模块在接收到分配器分配的信号后，先将所述信号缩小到

之后，再将缩小后的信号发送给所述开关模式放大器。

14.如权利要求12所述的射频放大器，其特征在于，所述激励信号的参量为X；所述分配器向输出参量为P的开关模式放大器分配的参量为

所述分配器向输出参量为P/Tⁱ的开关模式放大器分配的参量为 $\frac{1}{T^i}*\frac{X}{n+(T-1)\×\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{T^i}}.$

15.如权利要求2所述的射频放大器，其特征在于，所述m×(T-1)个开关模式放大器的放大倍数不相同。

16.如权利要求1所述的射频放大器，其特征在于，所述开关信号发生器进行采样的频率是所述射频信号频率的

K为大于或等于1的整数。

17.如权利要求1所述的射频放大器，其特征在于，还包括：载波提取模块，连接所述前置放大模块，用于接收待放大的射频信号，且从所述射频信号中提取对应的载波，并将所述载波发送给所述前置放大模块。

18.一种磁共振成像***，其特征在于，包括如权利要求1至17中任一项所述的射频放大器。

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