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用于放大射頻信號的裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于放大射頻信號的裝置和方法以及一種包括所述裝置的MRI系統(tǒng)。本發(fā)明的一個(gè)方面提出了一種用于放大射頻(RF)信號的裝置，其包括：磁不敏感輸入平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器(10)，其用于將不平衡格式的所述RF信號轉(zhuǎn)換成平衡信號；至少兩組MOSFET，每組包括至少一個(gè)MOSFET(30、40)，所述至少兩組MOSFET分別用于以推拉方式放大所述平衡信號；磁不敏感輸出平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器(60)，其用于將經(jīng)放大的平衡信號轉(zhuǎn)換成不平衡格式；磁不敏感輸入匹配網(wǎng)絡(luò)(20、20’)，其用于將所述至少兩組MOSFET的輸入阻抗與所述磁不敏感輸入平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器(10)的輸出阻抗進(jìn)行匹配；磁不敏感輸出匹配網(wǎng)絡(luò)(50、50’)，其用于將所述至少兩組MOSFET的輸出阻抗與所述磁不敏感輸出平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器(60)的輸入阻抗進(jìn)行匹配；磁不敏感保護(hù)電路(70、70’)，其用于保護(hù)直流(DC)電源不受經(jīng)放大的平衡信號的影響，所述直流(DC)電源提供DC以用于驅(qū)動(dòng)所述至少兩組MOSFET。所提出的裝置不僅具有高功率輸出而且是磁不敏感的，使得其能夠在諸如MRI掃描器室的強(qiáng)磁場的環(huán)境中操作。
【專利說明】用于放大射頻信號的裝置和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開總體上涉及磁共振成像（MRI)系統(tǒng)，并且更具體地涉及用于放大射頻（RF) 信號的技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002] MRI，作為一種醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，利用核磁共振（NMR)的性質(zhì)以對身體內(nèi)部的原子的 原子核成像。在MRI系統(tǒng)中，生成強(qiáng)磁場以將身體中的特定原子的原子核的磁化對齊，并且 可以引入射頻場以系統(tǒng)地更改該磁化的對齊。這令原子核產(chǎn)生能由掃描器檢測到的旋轉(zhuǎn)磁 場，并且關(guān)于該旋轉(zhuǎn)磁場的這種信息被記錄以構(gòu)造身體的被掃描區(qū)域的圖像。
[0003] 如圖1所示，在MRI系統(tǒng)中，生成強(qiáng)磁場的主磁體被設(shè)置在掃描器室（S卩，磁體 室）11中。在MRI系統(tǒng)中使用的大多數(shù)電子設(shè)備14,包括用于生成射頻場的RF放大器，應(yīng) 被放置在單獨(dú)的室（即，技術(shù)室）12中，從而保護(hù)這些電子設(shè)備不受強(qiáng)磁環(huán)境的影響。磁體 室11應(yīng)由RF籠13屏蔽以進(jìn)一步地保護(hù)這些電子設(shè)備14不受強(qiáng)磁場的影響。由在技術(shù)室 12中的RF放大器生成的RF信號通常通過在磁體室11的墻壁中的孔15經(jīng)由長線纜被傳送 到主磁體，該長線纜可能造成巨大損耗，導(dǎo)致MRI的成本高。
[0004] 因此，現(xiàn)有技術(shù)需要在MRI系統(tǒng)中有效地提供RF信號的技術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本文描述了用于在MRI系統(tǒng)中有效地提供RF信號的技術(shù)。在一個(gè)方面中，提供 了一種用于放大射頻（RF)信號的裝置，其包括：磁不敏感輸入平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器（10)， 其用于將不平衡格式的所述RF信號轉(zhuǎn)換成平衡信號；至少兩組M0SFET，每組包括至少一 個(gè)M0SFET (30、40)，所述至少兩組M0SFET分別用于以推拉方式放大平衡信號；磁不敏感輸 出平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器出〇)，其用于將經(jīng)放大的平衡信號轉(zhuǎn)換成不平衡格式；磁不敏感輸 入匹配網(wǎng)絡(luò)（20、20'），其用于將所述至少兩組M0SFET的輸入阻抗與所述磁不敏感輸入平 衡-不平衡轉(zhuǎn)換器（10)的輸出阻抗進(jìn)行匹配；磁不敏感輸出匹配網(wǎng)絡(luò)（50、50'），其用于將 所述至少兩組M0SFET的輸出阻抗與所述磁不敏感輸出平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器（60)的輸入阻 抗進(jìn)行匹配；以及磁不敏感保護(hù)電路（70、70'），其用于保護(hù)直流（DC)電源不受經(jīng)放大的平 衡信號的影響，所述直流（DC)電源提供DC以用于驅(qū)動(dòng)所述至少兩組M0SFET。
[0006] 在一個(gè)設(shè)計(jì)中，磁不敏感輸入平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器（10)和磁不敏感輸出平衡-不 平衡轉(zhuǎn)換器出〇)兩者都不使用任何磁敏感材料，例如鐵氧體；磁不敏感輸入匹配網(wǎng)絡(luò)（20、 20'）和磁不敏感輸出匹配網(wǎng)絡(luò)（50、50'）兩者都不使用磁敏感部件，例如電感器、鐵氧體變 壓器以及RF扼流線圈。由于在MRI系統(tǒng)中沒有包含磁敏感部件的事實(shí)，所以，所述裝置可 以在諸如掃描器室的強(qiáng)磁場環(huán)境中操作。
[0007] 在另一方面中，提供了一種包括根據(jù)本發(fā)明的以上方面所述的裝置的磁共振成像 (MRI)系統(tǒng)。
[0008] 在另一方面中，提供了一種放大射頻（RF)信號的方法，其包括：由磁不敏感輸入 平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器（10)將不平衡格式的所述RF信號轉(zhuǎn)換成平衡信號；由磁不敏感輸入 匹配網(wǎng)絡(luò)（20、20'）將至少兩組MOSFET的輸入阻抗與所述磁不敏感輸入平衡-不平衡轉(zhuǎn)換 器（10)的輸出阻抗進(jìn)行匹配；由所述至少兩組MOSFET以推拉方式放大所述平衡信號，所述 至少兩組MOSFET的每組包括至少一個(gè)M0SFET(30、40);由磁不敏感輸出匹配網(wǎng)絡(luò)（50、50，） 將所述至少兩組MOSFET的輸出阻抗與磁不敏感輸出平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器（60)的輸入阻抗 進(jìn)行匹配；由所述磁不敏感輸出平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器￠0)將經(jīng)放大的平衡信號轉(zhuǎn)換成不平 衡格式；其中，可以由磁不敏感保護(hù)電路（70、70'）從直流（DC)電源阻擋經(jīng)放大的平衡信 號，所述直流（DC)電源提供DC以用于驅(qū)動(dòng)所述至少兩組MOSFET。
[0009] 下文將進(jìn)一步詳細(xì)地描述本公開的各方面和特征。并且，參考結(jié)合附圖進(jìn)行的描 述，本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見并將容易理解。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 將結(jié)合實(shí)施例并參考附圖，在下文中更詳細(xì)地描述和解釋本公開，其中：
[0011] 圖1是醫(yī)院中MRI系統(tǒng)的布局圖；
[0012] 圖2示出了 RF放大器的結(jié)構(gòu)；
[0013] 圖3是放大射頻信號的方法的流程圖；
[0014] 圖4示出了 RF放大器的另一結(jié)構(gòu)；并且
[0015] 圖5示出了 RF放大器的另一結(jié)構(gòu)。
[0016] 在各圖中的相同附圖標(biāo)記指示類似或?qū)?yīng)的特征和/或功能。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 將相對于具體實(shí)施例并參考特定附圖描述本發(fā)明，但本發(fā)明不限于此，而僅由權(quán) 利要求限制。描述的附圖僅是示意性的而非限制性的。在附圖中，元件中的一些的尺寸可 能被夸大并出于說明性目的不是按比例繪制的。
[0018] 圖2示出了用于放大射頻信號的裝置的結(jié)構(gòu)，例如RF放大器100的結(jié)構(gòu)。RF放大 器100包括磁不敏感輸入平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器10、磁不敏感輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、兩組MOSFET、磁 不敏感輸出匹配網(wǎng)絡(luò)、磁不敏感輸出平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器60以及磁不敏感保護(hù)電路。
[0019] 磁不敏感輸入平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器10被提供以用于將不平衡格式的RF信號轉(zhuǎn)換 成平衡信號，并且磁不敏感輸出平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器60被提供以用于將平衡信號轉(zhuǎn)換成不 平衡格式。磁不敏感輸入平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器10和磁不敏感輸出平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器60 兩者都不使用任何磁敏感材料，例如鐵氧體。代替包括磁敏感材料的同軸傳輸線變壓器，磁 不敏感輸入平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器10和磁不敏感輸出平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器60中的每個(gè)可以 是平面磁不敏感平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器。在一個(gè)范例設(shè)計(jì)中，其具有平面結(jié)構(gòu)，該平面結(jié)構(gòu)具 有由印刷電路板（PCB)技術(shù)形成的空心傳輸線。
[0020] 在一個(gè)設(shè)計(jì)中，平面結(jié)構(gòu)包括分別形成在PCB基底的頂層上和底層上的兩個(gè)線 圈。在頂層上的線圈具有兩個(gè)平行條帶作為平衡端口，其中，所述兩個(gè)平行條帶被相對于線 圈的主體對稱地設(shè)置并由狹縫分開。在頂層上的線圈的中心有一個(gè)孔口，并且在頂層上的 線圈足夠大以覆蓋在底層上的線圈?？梢圆僮黜攲拥木€圈和底層的線圈以在特定工作頻率 處共振。
[0021] 在另一設(shè)計(jì)中，代替在頂層上的線圈的中心的孔口，在平面結(jié)構(gòu)的頂層上的線圈 的主體具有在這兩個(gè)平行條帶之間的狹縫的擴(kuò)展部分。該類型的平面平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器 的更加詳細(xì)的描述例如公開于由皇家飛利浦有限公司于2010年12月24日提交的、名稱為 "A planar balun"的專利（中國專利序列號201020689207.1)中，通過引用將該專利的公 開內(nèi)容并入本文。具有這種平面結(jié)構(gòu)的平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器由于插入損耗/返回?fù)p耗的優(yōu) 點(diǎn)可以有效地操作并可以更適于在強(qiáng)磁場環(huán)境中操作。
[0022] 如圖2所示，兩組M0SFET中的每組包括一個(gè)M0SFET，即M0SFET30和M0SFET40。磁 不敏感輸入匹配網(wǎng)絡(luò)，在一個(gè)設(shè)計(jì)中，包括分別對應(yīng)于M0SFET30和M0SFET40的兩個(gè)輸入匹 配電路20和20'。兩個(gè)輸入匹配電路20和20'可以具有類似的或不同的結(jié)構(gòu)。在一個(gè)設(shè) 計(jì)中，輸入匹配網(wǎng)絡(luò)20包括微條帶線A并且輸入匹配網(wǎng)絡(luò)20'包括微條帶線B。微條帶線 A和B能夠通過PCB技術(shù)形成。微條帶線A的尺寸和微條帶線B的尺寸兩者都可以被確定 尺寸以使得這兩個(gè)M0SFET30和40的輸入阻抗能夠與磁不敏感輸入平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器10 的輸出阻抗相匹配。
[0023] 或者，在另一設(shè)計(jì)中，磁不敏感輸入匹配網(wǎng)絡(luò)可以包括一個(gè)輸入匹配電路，一個(gè)輸 入匹配電路例如是包括一組微條帶線的封裝電路，以用于將兩組M0SFET的輸入阻抗與磁 不敏感輸入平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器10的輸出阻抗進(jìn)行匹配。
[0024] 類似地，磁不敏感輸出匹配網(wǎng)絡(luò)可以包括分別對應(yīng)于M0SFET30和M0SFET40的兩 個(gè)輸出匹配電路50和50'。輸出匹配網(wǎng)絡(luò)50包括微條帶線C并且輸出匹配網(wǎng)絡(luò)50'包括 微條帶線D。微條帶線C和D也能夠通過PCB技術(shù)形成。微條帶線C的尺寸或微條帶線D 的尺寸的任意都可以被確定尺寸以使得兩個(gè)M0SFET30和40的輸出阻抗能夠與磁不敏感輸 出平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器60的輸入阻抗相匹配。
[0025] 或者，在另一設(shè)計(jì)中，磁不敏感輸出匹配網(wǎng)絡(luò)可以包括一個(gè)輸出匹配電路，一個(gè)輸 出匹配電路例如是包括一組微條帶線的封裝電路，以用于將兩組M0SFET的輸出阻抗與磁 不敏感輸出平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器60的輸入阻抗進(jìn)行匹配。
[0026] 如圖2所示，磁不敏感輸入匹配網(wǎng)絡(luò)和磁不敏感輸出匹配網(wǎng)絡(luò)兩者都不使用磁敏 感部件，例如電感器、鐵氧體變壓器以及RF扼流線圈。所以，在RF放大器100中有線性匹 配網(wǎng)絡(luò)。線性匹配網(wǎng)絡(luò)中的損耗可以是低的并且可以改進(jìn)RF放大器100的性能。
[0027] 磁不敏感保護(hù)電路被提供以用于保護(hù)直流（DC)電源不受由兩組M0SFET輸出的平 衡信號的影響。DC電源用于驅(qū)動(dòng)兩組M0SFET中的M0SFET。在一個(gè)設(shè)計(jì)中，磁不敏感保護(hù) 電路可以包括分別對應(yīng)于兩組M0SFET (即M0SFET30和M0SFET40)的兩個(gè)子電路70和70 '。 兩個(gè)子電路70和70'可以具有類似的或不同的結(jié)構(gòu)。
[0028] 在一個(gè)設(shè)計(jì)中，子電路70可以包括條帶線E和電容器C1，并且子電路70'可以包 括條帶線F和電容器C2。條帶線E (例如，尺寸）、電容器C1 (例如，電容）以及微條帶線 C (例如，尺寸）可以被確定尺寸以形成RF接地，這樣由M0SFET30輸出的平衡信號不會(huì)被饋 送至DC電源。條帶線F(例如，尺寸）、電容器C2(例如，電容）以及微條帶線D(例如，尺 寸）可以被確定尺寸以形成RF接地，這樣由M0SFET40輸出的平衡信號不會(huì)被饋送至DC電 源。
[0029] 或者，在另一設(shè)計(jì)中，磁不敏感保護(hù)電路可以包括一個(gè)保護(hù)電路，保護(hù)電路例如 是包括分別對應(yīng)于兩組M0SFET的兩組條帶線和兩組電容器的封裝電路。對應(yīng)于相同組 MOSFET的條帶線、電容器以及微條帶線可以被確定尺寸以形成RF接地以使得由對應(yīng)組的 M0SFET輸出的平衡信號能夠被饋送至RF接地，這樣可以相應(yīng)地保護(hù)DC電源不受平衡信號 的影響。
[0030] 在另一設(shè)計(jì)中，子電路70和70'中的任何一個(gè)還可以包括用于改進(jìn)RF阻擋性能 的線纜。例如，被放置在DC電源與電容器C1之間的線纜L可以與條帶線E、電容器C1以及 微條帶線C 一起操作以用于從DC電源阻擋由M0SFET30輸出的平衡信號。在一個(gè)設(shè)計(jì)中， 該線纜可以是特定長度的雙絞線纜。
[0031] 與現(xiàn)有技術(shù)中平衡信號中的RF能量由作為開放電路的RF扼流圈（或鐵氧體扼流 圈）阻擋相比，磁不敏感保護(hù)電路不使用任何磁敏感材料。也就是說，提供了如在以上設(shè)計(jì) 中描述的與磁不敏感保護(hù)電路相關(guān)聯(lián)的緊湊的RF接地技術(shù)。RF放大器100中的RF接地技 術(shù)和分布式感應(yīng)電源線與現(xiàn)有技術(shù)中的RF扼流圈發(fā)揮相同作用。因?yàn)榇蟮拇琶舾蠷F扼流 圈不再使用，所以RF放大器的體積是小的并且可以實(shí)現(xiàn)緊湊的MRI系統(tǒng)。
[0032] 圖3示出了由用于放大射頻（RF)信號的RF放大器（例如，在圖2中示出的RF放 大器100)執(zhí)行的方法的流程圖。
[0033] RF信號被施加到磁不敏感輸入平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器10的不平衡端口。磁不敏感 輸入平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器10將RF信號（S卩，單端的）轉(zhuǎn)換成平衡信號（S卩，差分信號） (框10)。平衡信號被供應(yīng)到磁不敏感輸入匹配網(wǎng)絡(luò)。在一個(gè)設(shè)計(jì)中，輸入匹配電路20和 20'被提供在磁不敏感輸入匹配網(wǎng)絡(luò)中，以用于將兩組MOSFET的輸入阻抗分別與磁不敏感 輸入平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器10的輸出阻抗進(jìn)行匹配（框20)。在一個(gè)設(shè)計(jì)中，每組MOSFET包 括一個(gè)M0SFET，例如如圖2所示的M0SFET30和40。M0SFET30和40可以以推拉方式放大該 平衡信號（框30)。因?yàn)樵撈胶庑盘柺遣罘中盘?，所以M0SFET30和40可以選擇相同類型的 MOSFET〇
[0034] 由M0SFET30和40輸出的經(jīng)放大的平衡信號被供應(yīng)到磁不敏感輸出匹配網(wǎng)絡(luò)。 在一個(gè)設(shè)計(jì)中，輸出匹配電路50和50'被提供在磁不敏感輸出匹配網(wǎng)絡(luò)中，以用于將 M0SFET30和40的輸出阻抗分別與磁不敏感輸出平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器60的輸入阻抗進(jìn)行匹 配（框40)。磁不敏感輸出平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器60將經(jīng)放大的平衡信號轉(zhuǎn)換成不平衡格式 (框 50)。
[0035] 除了被供應(yīng)到磁不敏感輸出匹配網(wǎng)絡(luò)之外，由M0SFET30和40輸出的經(jīng)放大的平 衡信號可以由磁不敏感保護(hù)電路（例如，圖2中示出的子電路70和70'）從DC電源（在圖 3中未示出）阻擋。
[0036] 圖4示出了用于放大RF信號的裝置（例如，RF放大器200)的另一結(jié)構(gòu)。在該 設(shè)計(jì)中，兩組MOSFET中的每組包括兩個(gè)MOSFET。具體而言，第一組MOSFET可以包括兩個(gè) M0SFET35,并且第二組MOSFET可以包括兩個(gè)M0SFET45。對應(yīng)地，輸入匹配電路20包括兩個(gè) 微條帶線A，并且輸入匹配電路20'包括兩個(gè)微條帶線B。RF放大器200還包括兩個(gè)分裂器 32、42。在該范例設(shè)計(jì)中，分裂器32和42中的每個(gè)可以是功率分裂器。由磁不敏感輸入平 衡-不平衡轉(zhuǎn)換器10輸出的平衡信號由分裂器32、42分割并被分別供應(yīng)到輸入匹配電路 20和輸入匹配電路20'。在該設(shè)計(jì)中，由分裂器32分割的平衡信號可以通過兩個(gè)微條帶線 A與兩個(gè)M0SFET35的對應(yīng)輸入阻抗相匹配，并且由分裂器42分割的平衡信號可以通過兩個(gè) 微條帶線B與兩個(gè)M0SFET45的對應(yīng)輸入阻抗相匹配。
[0037] 在另一設(shè)計(jì)中，兩組M0SFET中的每組可以包括超過兩個(gè)M0SFET。兩個(gè)分裂器32 和42中的每個(gè)應(yīng)根據(jù)每組M0SFET中的M0SFET的數(shù)量將由磁不敏感輸入平衡-不平衡轉(zhuǎn) 換器10輸出的平衡信號分割，從而將所分割的平衡信號分布到兩組M0SFET中的每組。對 應(yīng)于兩組M0SFET中的每組中的M0SFET的數(shù)量，輸入匹配電路20應(yīng)包括一組微條帶線A，并 且輸入匹配電路20'應(yīng)包括一組微條帶線B。微條帶線A和B中的每個(gè)被提供以使得所分 割的平衡信號中的每個(gè)能夠與兩組M0SFET中的對應(yīng)M0SFET的輸入阻抗相匹配。
[0038] 由圖4中示出的RF放大器200執(zhí)行的方法類似于由圖2中的RF放大器100執(zhí)行 的方法。RF放大器200的方法還包括由兩個(gè)分裂器32、42分割平衡信號的步驟以及將所分 割的平衡信號供應(yīng)到輸入匹配電路20和20'以使得所分割的平衡信號的每個(gè)能夠與兩組 M0SFET中的對應(yīng)M0SFET的輸入阻抗相匹配的步驟。
[0039] 圖5示出了用于放大RF信號的裝置（例如，RF放大器300)的另一結(jié)構(gòu)。在該 設(shè)計(jì)中，兩組M0SFET中的每組包括兩個(gè)M0SFET。具體而言，第一組M0SFET可以包括兩個(gè) M0SFET35,其中，兩個(gè)M0SFET35的柵極、漏極是并聯(lián)連接的，并且第二組M0SFET可以包括 兩個(gè)M0SFET45,其中，兩個(gè)M0SFET45的柵極、漏極也是并聯(lián)連接的。相應(yīng)地，輸入匹配電路 20可以包括一個(gè)微條帶線A，并且輸入匹配電路20'可以包括一個(gè)微條帶線B，以使得兩組 M0SFET的輸入阻抗分別能夠與磁不敏感輸入平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器10的輸出阻抗相匹配。
[0040] 通過利用圖5中示出的并聯(lián)柵極結(jié)構(gòu)，即兩個(gè)M0SFET35和45的柵極和漏極分別 并聯(lián)連接，由90°混合或功率分裂器引入的潛在的信號不平衡可以被去除并且因此磁不敏 感輸入匹配網(wǎng)絡(luò)的調(diào)試變得容易。此外，在圖5中示出的并聯(lián)柵極結(jié)構(gòu)中，微條帶線A和/ 或微條帶線B的寬度可以被加倍，并且特性阻抗可以被相應(yīng)地減小。另外，微條帶線A的長 度和/或微條帶線B的長度可以被確定尺寸，從而作為具有低Q因子的電感器而操作，以避 免輸入匹配網(wǎng)絡(luò)中的振蕩。在一個(gè)范例設(shè)計(jì)中，在磁不敏感輸入平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器10是 4:1平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器的情況下，容易將并聯(lián)M0SFET的輸入阻抗與該4:1平衡-不平衡 轉(zhuǎn)換器的輸出阻抗相匹配。
[0041] 由圖5中示出的RF放大器300執(zhí)行的方法類似于由圖2中的RF放大器執(zhí)行的方 法，并因此被省略。
[0042] 用于放大RF信號的裝置的結(jié)構(gòu)不應(yīng)限于以上提到的RF放大器的結(jié)構(gòu)。對于本領(lǐng) 域的技術(shù)人員顯而易見的是，所主張的本發(fā)明的各方面可以被實(shí)踐在脫離這些具體細(xì)節(jié)的 其他范例中。
[0043] 在范例設(shè)計(jì)中，可以提供超過兩組M0SFET以用于放大平衡信號。可以需要一個(gè)或 多個(gè)分裂器以用于將平衡信號分布到每組M0SFET，并且相應(yīng)地可以調(diào)整磁不敏感輸入匹配 網(wǎng)絡(luò)（例如，一個(gè)或多個(gè)微條帶線）。在范例設(shè)計(jì)中，微條帶線（例如，微條帶線A、B、C和 D)和條帶線（例如，條帶線E和F)被形成為銅箔并由PCB技術(shù)制造。
[0044] 由于諸如用于輸入/輸出平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器的磁敏感材料、包含于輸入/輸出 匹配網(wǎng)絡(luò)中的電感器或鐵氧體變壓器以及RF扼流線圈的所有磁敏感部件被從RF放大器中 去除，因此包括RF放大器的MRI系統(tǒng)可以與強(qiáng)磁場兼容。通過利用線性輸入/輸出匹配網(wǎng) 絡(luò)可以減少損耗。包括輸入/輸出平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器的平面結(jié)構(gòu)、由PCB技術(shù)形成的微 條帶線（例如，微條帶線A、B、C和D)和條帶線（例如，條帶線E和F)的完全平面結(jié)構(gòu)允許 RF放大器的示意性布局被簡化。這樣，RF放大器可以更加緊湊并且能夠容易地被再生產(chǎn)。 RF放大器的成本相應(yīng)低。
[0045] 應(yīng)注意的是，上述提到的實(shí)施例說明但不限制本發(fā)明，并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員將 能夠在不脫離權(quán)利要求書的范圍的情況下設(shè)計(jì)備選實(shí)施例。在權(quán)利要求中，被放置在括號 內(nèi)的任何附圖標(biāo)記不得被解釋為對權(quán)利要求的限制。詞語"包括"不排除未在權(quán)利要求或說 明書中列出的元件或步驟的存在。在元件前的詞語"一"或"一個(gè)"不排除多個(gè)這樣的元件 的存在。在列舉若干單元的系統(tǒng)權(quán)利要求中，這些單元中的若干能夠由同一項(xiàng)軟件和/或 硬件實(shí)現(xiàn)。詞語第一、第二和第三等的使用不指示任何順序。這些詞語應(yīng)被解讀為名稱。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于放大射頻（RF)信號的裝置，包括： 磁不敏感輸入平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器（10)，其用于將不平衡格式的所述RF信號轉(zhuǎn)換成平 衡信號； 至少兩組MOSFET，每組包括至少一個(gè)MOSFET (30、40)，所述至少兩組MOSFET分別用于 以推拉方式放大所述平衡信號； 磁不敏感輸出平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器￠0)，其用于將經(jīng)放大的平衡信號轉(zhuǎn)換成不平衡格 式； 磁不敏感輸入匹配網(wǎng)絡(luò)（20、20'），其用于將所述至少兩組MOSFET的輸入阻抗與所述 磁不敏感輸入平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器（10)的輸出阻抗進(jìn)行匹配； 磁不敏感輸出匹配網(wǎng)絡(luò)（50、50'），其用于將所述至少兩組MOSFET的輸出阻抗與所述 磁不敏感輸出平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器（60)的輸入阻抗進(jìn)行匹配；以及 磁不敏感保護(hù)電路（70、70'），其用于保護(hù)直流（DC)電源不受經(jīng)放大的平衡信號的影 響，所述直流（DC)電源提供DC以用于驅(qū)動(dòng)所述至少兩組MOSFET。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，每組MOSFET包括兩個(gè)或更多個(gè)MOSFET (35、45)，并 且所述裝置還包括： 至少兩個(gè)分裂器（32、42)，其用于分割所述平衡信號并將所分割的平衡信號供應(yīng)到所 述磁不敏感輸入匹配網(wǎng)絡(luò)（20、20'）以使得所分割的平衡信號中的每個(gè)能夠與所述兩組 MOSFET中的對應(yīng)MOSFET (35、45)的所述輸入阻抗相匹配。
3. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，每組MOSFET包括兩個(gè)或更多個(gè)M0SFET(35、45);并 且所述兩個(gè)或更多個(gè)M0SFET(35、45)的柵極、漏極分別是并聯(lián)連接的。
4. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述磁不敏感輸入平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器（10)和所 述磁不敏感輸出平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器￠0)中的任何一個(gè)是平面磁不敏感平衡-不平衡轉(zhuǎn) 換器
5. 如權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述平面磁不敏感平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器的頂層上的 線圈的主體具有處于所述頂層上的所述線圈的兩個(gè)條帶之間的狹縫的擴(kuò)展部分。
6. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述磁不敏感輸入匹配網(wǎng)絡(luò)（20、20'）包括至少 兩組微帶線（A、B)，每組對應(yīng)于所述至少兩組MOSFET中的一組，以用于將所述至少兩組 MOSFET的所述輸入阻抗分別與所述磁不敏感輸入平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器（10)的所述輸出阻 抗進(jìn)行匹配。
7. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述磁不敏感輸出匹配網(wǎng)絡(luò)（50、50'）包括至少 兩組微條帶線（C、D)，每組對應(yīng)于所述至少兩組MOSFET中的一組，以用于將所述至少兩組 MOSFET的所述輸出阻抗分別與所述磁不敏感輸出平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器￠0)的所述輸入阻 抗進(jìn)行匹配。
8. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其中，所述磁不敏感保護(hù)電路（70、70'）包括分別對應(yīng)于 所述至少兩組MOSFET的至少兩個(gè)條帶線（E、F)和至少兩組電容器（C1、C2);對應(yīng)于相同組 MOSFET的所述條帶線（E或F)、所述電容器（C1或C2)以及所述微條帶線（C或D)被確定 尺寸以形成RF接地，從而使得經(jīng)放大的平衡信號能夠被饋送至所述RF接地。
9. 如權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述磁不敏感保護(hù)電路（70、70'）還包括分別連接 所述至少兩組電容器（Cl、C2)和所述DC電源的至少兩個(gè)線纜，每個(gè)線纜與所述條帶線（E 或F)、所述電容器（Cl或C2)以及所述微條帶線（C或D) -起操作以用于從所述DC電源阻 擋經(jīng)放大的平衡信號。
10. 如權(quán)利要求6、7和8中的任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述微條帶線（A、B、C、D)和/ 或所述條帶線（E、F)能夠通過印刷電路板（PCB)技術(shù)形成。
11. 一種磁共振成像（MRI)系統(tǒng)，包括根據(jù)權(quán)利要求1至10中的任一項(xiàng)所述的用于放 大射頻（RF)信號的裝置。
12. -種放大射頻（RF)信號的方法，包括： 由磁不敏感輸入平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器（10)將不平衡格式的所述RF信號轉(zhuǎn)換成平衡信 號； 由磁不敏感輸入匹配網(wǎng)絡(luò)（20、20'）將至少兩組MOSFET的輸入阻抗與所述磁不敏感輸 入平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器（10)的輸出阻抗進(jìn)行匹配； 由所述至少兩組MOSFET以推拉方式放大所述平衡信號，所述至少兩組MOSFET的每組 包括至少一個(gè)MOSFET (30、40); 由磁不敏感輸出匹配網(wǎng)絡(luò)（50、50'）將所述至少兩組MOSFET的輸出阻抗與磁不敏感輸 出平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器（60)的輸入阻抗進(jìn)行匹配； 由所述磁不敏感輸出平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器￠0)將經(jīng)放大的平衡信號轉(zhuǎn)換成不平衡格 式；并且 其中，由磁不敏感保護(hù)電路（70、70'）從直流（DC)電源阻擋經(jīng)放大的平衡信號，所述直 流（DC)電源提供DC以用于驅(qū)動(dòng)所述至少兩組MOSFET。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，每組MOSFET包括兩個(gè)或更多個(gè)MOSFET (35、45)， 并且所述方法還包括： 由至少兩個(gè)分裂器（32、42)分割所述平衡信號；并且 將所分割的平衡信號供應(yīng)到所述磁不敏感輸入匹配網(wǎng)絡(luò)（20、20'）以使得所分割的平 衡信號中的每個(gè)能夠與所述兩組MOSFET中的對應(yīng)M0SFET(35、45)的所述輸入阻抗相匹配。
14. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，每組MOSFET包括兩個(gè)或更多個(gè)MOSFET (35、45); 并且所述兩個(gè)或多個(gè)MOSFET (35、45)的柵極、漏極分別是并聯(lián)連接的。
15. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述磁不敏感輸入平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器（10)、所 述磁不敏感輸出平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器（60)、磁不敏感輸入匹配網(wǎng)絡(luò)（20、20'）、磁不敏感輸 出匹配網(wǎng)絡(luò)（50、50'）以及磁不敏感保護(hù)電路（70、70'）中的任何一個(gè)能夠通過PCB技術(shù) 形成。
【文檔編號】G01R33/36GK104145191SQ201380012275
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2013年2月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月2日
【發(fā)明者】曾克秋, Y·劉, T·王 申請人:皇家飛利浦有限公司