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核磁共振成像(MRI)具有分辨率高、多轴成像、无放射性等优点,逐渐成为医学成像的重要发展方向之一。目前国内的MRI系统主要依赖进口,研究性能稳定,价格适中的MRI系统对提高我国医疗水平具有重要作用。射频功率放大器属于MRI系统的关键部件。随着MRI成像要求的不断提高,对射频功率放大器的性能提出了更高的要求。射频功率放大器的设计技术发展迅速,但对包括功率器件和电路设计的研究,目前国外走在了前面。在MRI的射频功率放大器研究中,如何提高线性度和效率等依然是研究中的热点。本文针对1.5T MRI系统的特点,完成了射频功率放大器的系统方案设计。通过三级功率放大器的级联和外围控制电路的控制,实现对射频信号的功率放大,并对关键模块进行了硬件电路设计和软件验证分析。本文的主要设计内容包括:1.第一级和第二级功率放大器对射频信号进行初步放大。第一级功率放大器选用集成的功放芯片,极大方便了电路设计。第二级功率放大器是基于LDMOS MRF6V2150N的固态功率放大电路,具有大功率、高线性度的优点,并且选择了反馈结构来优化增益平坦度和输入输出驻波比。利用ADS对第二级功率放大器进行优化设计,结果显示在工作频带内输出功率超过48dBm,谐波抑制、功率附加效率PAE和输入输出驻波比也达到了指标要求。第二级功率放大器设计还包括热设计,而实验板的初步结果表明散热和波形失真在设计范围内。2.外围控制电路包括频率检测电路、射频开关和压控衰减器三个模块,这三个模块一起控制功放电路工作。具体来说,利用PLL技术的频率检测电路能检测射频信号的工作频率;基于PIN二极管的射频开关属于单刀双掷开关,可以控制两个第二级功放模块的工作状态;而压控衰减器可以通过控制电压调节信号的功率大小,起到防止输入功率过大和增加平坦度的作用。3.电子管因为输出功率和稳定性的优点仍然得到广泛使用,所以第三级功率放大器选用电子管3CX2500A3作为核心元件,实现对射频信号的末级放大输出。通过工作曲线建立了电子管的PSpice模型,并且验证了模型的可行性。最后建立了基于电子管的功放电路,并且通过PSpice进行了仿真验证,结果表明输出功率达到要求的1KW,并且输出波形良好,无明显失真。