[发明专利]用于稳定放大器的方法和系统

说明书

技术领域

本发明一般涉及用于稳定放大器的方法和系统，尤其涉及使用开环和闭 控制系统的组合来稳定放大器的方法和系统。

背景信息

通常，磁共振成像(MRI)系统采用射频(RF)放大器来驱动位于MRI 系统的主要磁性结构中的RF线圈。RF放大器接受由外部RF源生成的一串脉 冲作为输入并生成一串具有增强功率的脉冲作为输出。RF放大器的输出被用于 驱动RF线圈。

由于需要改进的图像质量，因此需要更高的泰斯拉(Tesla)磁力，由此使 得更高的RF放大器输出功率成为必需。然而提供更高的输出功率会将RF放大 器的非线性增益和非线性相位引入到系统中，并且结果会导致MRI图像的失 真。

发明概述

本发明提供了用于稳定放大器的方法和系统。通常，方法和系统稳定在 MRI系统中使用的脉冲式RF放大器。然而，本发明的方法和系统也可用于稳 定在其他系统中使用的放大器。例如，它们可用于稳定脉冲式RF雷达放大器。

在本发明一实施例中，本发明的稳定模块组合用于稳定放大器的硬件和软 件。稳定模块包括开环控制系统和闭环控制系统两者。

在脉冲开始处使用闭环控制系统趋向于导致不稳定(例如闭环控制系统的 增益和相位参数趋向于变成它们的最大或最小值)。由此，本发明的各实施例 在脉冲开始处使用开环控制系统以稳定放大器。开环控制系统通过例如使用由 稳定模块接收到的输入信号的输入功率来稳定放大器。一旦放大器稳定下来， 闭环控制系统就被用于进一步稳定放大器。

在某些实施例中，本发明的系统和方法使用用于改进开环控制系统的性能 的校准例程。在某些实施例中，校准例程基于先前由闭环控制系统产生的输出 来产生供开环控制系统使用的输出。校准例程由此允许开环控制系统从闭环控 制系统学习。结果，开环控制系统的性能随着时间的推移而改进。

一方面，本发明一般涉及用于稳定放大器的方法。该方法包括四个步骤。 一个步骤是提供与放大器电通信并且包括开环控制系统和闭环控制系统的稳 定模块。另一个步骤是使用开环控制系统来修改稳定模块接收到的输入信号的 至少一个特征并将控制传递给闭环控制系统。另一步骤是使用闭环控制系统来 修改输入信号的至少一个特征。最后的步骤是将经修改的输入信号提供给放大 器。

在本发明的该方面的各个实施例中，输入信号的至少一个特征是输入信号 的振幅和输入信号的相位。在一个实施例中，当输入信号的输入功率高于阈值 电平时，使用开环控制系统。在另一实施例中，在输入信号的输入功率高于阈 值电平期间的预定时间段使用开环控制系统之后使用闭环控制系统。一个实施 例的闭环控制系统中的滤波器是基于开环控制系统的输出由开环控制系统初 始化的。

在某些实施例中，测量输入信号的输入功率。在某些这种实施例中，开环 控制系统被用于基于输入功率修改输入信号的至少一个特征。在一个这种实施 例中，开环控制系统基于查找表中对应于输入功率的值来修改输入信号的至少 一个特征。查找表可以基于闭环控制系统的输出来更新。在某些这种实施例中， 也测量输入信号和表示放大器的输出信号的反馈信号之间的第一误差和输入 信号和反馈信号之间的第二误差。在一个这样的实施例中，闭环控制系统被用 于基于输入功率、第一误差和第二误差来修改输入信号的至少一个特征。在另 一这样的实施例中，闭环控制系统调整第一误差和第二误差两者。

在某些实施例中，闭环控制系统解决了由稳定模块引入的至少一个非线 性。在其他实施例中，开环控制系统解决了由稳定模块引入的至少一个非线性。 在某些实施例中，放大器是磁共振成像系统中的脉冲射频放大器。

在另一方面，本发明一般涉及用于在稳定模块中稳定放大器的系统。系统 包括第一控制模块和第二控制模块。第一控制模块用于执行三个功能：(a)接收 表示由稳定模块接收到的输入信号的第一信号，(b)生成能够用于使用开环控制 例程来修改输入信号的第一特征的第二信号，以及(c)发送能够用于将控制传递 给第二控制模块的第三信号。第二控制模块用于生成能够使用闭环控制例程修 改输入信号的第一特征的第四信号。