功率合成分配结构、功率放大器以及医疗设备的制作方法

本申请涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种功率合成分配结构、功率放大器以及医疗设备。

背景技术：

磁共振成像设备是断层成像的一种，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。磁共振成像设备通过对静磁场中的人体施加某种特定频率的射频脉冲，使人体中的氢质子受到激励而发生磁共振现象。在停止脉冲后，质子在弛豫过程中产生磁共振信号。获取相应的磁共振信号，并对磁共振信号进行图像重建，得到医学图像。磁共振成像(mr)是一种非常强大的成像方法。该技术可以在无损伤，无电离辐射的情况下得到样品/组织内部的高对比度清晰图像,在各个领域，尤其是医学诊断中得到了广泛应用。与其他辅助成像检查手段相比，核磁共振具有成像参数多、扫描速度快、组织分辨率高和图像更清晰等优点。能够发现早期病变，目前已经成为肿瘤、心脏病及脑血管疾病早期筛查的利器。

功率放大器是磁共振成像设备中重要的组成元件，在许多高功率放大器中普遍使用到功率的合成/分配结构，将多个低功率的功率器件产生的功率合成为需要的高功率。目前的功率合成/分配，通过巴伦结构以及合成器或分配器实现。为了输出较高的功率，往往需要多级功率合成/分配结构，占据较大的空间。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够节省空间的功率合成分配结构、功率放大器以及医疗设备。

一种功率合成分配结构，所述功率合成分配结构包括：线路板、第一巴伦模块以及第二巴伦模块；所述第一巴伦模块与所述第二巴伦模块均设置于所述线路板上，所述第一巴伦模块包括第一差分组件，所述第二巴伦模块包括第二差分组件，所述第一巴伦模块与所述第二巴伦模块包括共用的公共组件；通过所述第一差分组件、第二差分组件以及公共组件进行功率信号的合成或分配。

在其中一个实施例中，所述第一差分组件用于接入第一功率信号；所述第二差分组件用于接入第二功率信号；所述公共组件用于输出根据所述第一功率信号和第二功率信号合成的第三功率信号。

在其中一个实施例中，所述公共组件用于接入第四功率信号；所述第一差分组件用于输出根据所述第四功率信号分配的第五功率信号；所述第二差分组件用于输出根据所述第四功率信号分配的第六功率信号。

在其中一个实施例中，所述线路板为双层结构，包括第一线路层以及第二线路层；所述第一巴伦模块设置于所述第一线路层，所述第二巴伦模块设置于所述第二线路层。

在其中一个实施例中，所述第一巴伦模块与所述第二巴伦模块的公共组件设置于所述线路板的第一线路层与第二线路层之间；所述第一巴伦模块的第一差分组件设置于所述第一线路层远离公共组件的一面，且与所述公共组件的位置相对应；所述第二巴伦模块的第二差分组件设置于所述第二线路层远离公共组件的一面，且与所述公共组件的位置相对应。

在其中一个实施例中，所述第一差分组件包括第一差分单元以及第二差分单元；所述第一差分单元与第二差分单元间隔设置，且与所述公共组件的位置相对应；所述第二差分组件包括第三差分单元以及第四差分单元；所述第三差分单元与第四差分单元间隔设置，且与所述公共组件的位置相对应。

在其中一个实施例中，所述第一差分单元包括第一差分端；所述第二差分单元包括第二差分端；所述第三差分单元包括第三差分端；所述第四差分单元包括第四差分端；所述公共组件包括公共端；所述第一差分端与第二差分端接入第一功率信号，且所述第一差分端与第二差分端之间相位相差180°；所述第三差分端与第四差分端接入第二功率信号，且所述第三差分端与第四差分端之间相位相差180°；所述第一差分端与第三差分端之间相位相差0°，所述第二差分端与第四差分端之间相位相差0°；所述公共端输出根据所述第一功率信号和第二功率信号合成的第三功率信号。

在其中一个实施例中，所述第一差分单元包括第一差分端；所述第二差分单元包括第二差分端；所述第三差分单元包括第三差分端；所述第四差分单元包括第四差分端；所述公共组件包括公共端；所述公共端接入第四功率信号；所述第一差分端与第二差分端输出根据所述第四功率信号分配的第五功率信号，且所述第一差分端与第二差分端之间相位相差180°；所述第三差分端与第四差分端输出根据所述第四功率信号分配的第六功率信号，且所述第三差分端与第四差分端之间相位相差180°；所述第一差分端与第三差分端之间相位相差0°，所述第二差分端与第四差分端之间相位相差0°。

在其中一个实施例中，所述功率合成结构还包括：第一隔离模块以及第二隔离模块；所述第一隔离模块设置于所述第一差分端与第三差分端之间，用于增加同相信号之间的隔离；所述第二隔离模块设置于所述第二差分端与第四差分端之间，用于增加同相信号之间的隔离。

一种功率放大器，包括上述任一种所述的功率合成分配结构。

一种医疗设备，包括上述功率放大器。

上述功率合成分配结构、功率放大器以及医疗设备，功率合成分配结构包括线路板、第一巴伦模块以及第二巴伦模块。第一巴伦模块与第二巴伦模块均设置于线路板上，第一巴伦模块包括第一差分组件，第二巴伦模块包括第二差分组件，第一巴伦模块和第二巴伦模块包括共用的公共组件，通过第一差分组件、第二差分组件以及公共组件进行功率信号的合成或分配。通过第一巴伦模块和第二巴伦模块共用公共组件，能够减小巴伦模块所占用的空间，并且通过第一差分组件、第二差分组件以及公共组件进行功率信号的合成或分配，节省了合成器和分配器，进一步的节省功率合成分配结构所占用的空间，并且节约了功率合成分配结构的生产成本。

附图说明

图1为一个实施例中巴伦模块的结构示意图；

图2为一个实施例中pcb上巴伦的分布示意图；

图3为一个实施例中巴伦和功分器/合成器的结构示意图；

图4为一个实施例中第一巴伦模块和第二巴伦模块的结构示意图；

图5为图4巴伦结构在pcb上的分布示意图；

图6为一个实施例中功率合成分配结构的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请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申请，附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本申请的描述中，“若干”的含义是至少一个，例如一个，两个等，除非另有明确具体的限定。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在许多高功率放大器中普遍使用到功率的合成/分配结构，将多个低功率的功率器件产生的功率合成为需要的高功率。功率合成中有两类，一类是等幅反相合成/分配，一类是等幅同相合成/分配，他们再功率放大器中均有广泛的应用，其中等幅反向合成可以用巴伦与合成器结构来实现。巴伦差分端信号幅度相等相位相差180°。巴伦常用于推挽结构是功率放大器设计中，推挽结构的功放抑制偶次谐波有较高的效率。为了得到较高的功率，往往采取多个功率器件同时工作然后进行多级功率合成的结构，常用的合成器是等幅同相的两路功率合成器。

巴伦结构包括：lc巴伦、传输线巴伦以及微带印刷巴伦。其中，lc巴伦本质上是一个电桥，称为“格子形式”巴伦。电路中包含两个电容两个电感，分别产生正负90°相移。传输线巴伦可以通过λ/4传输线实现。如图1-2所示，微带印刷巴伦，微带印刷巴伦可以印刷在pcb板上或者微波集成电路介质板上。微带线巴伦包括：差分层10以及公共层20，差分层10和公共层20由微带线构成，差分层10和公共层20分别设置于pcb板30的两侧，并且差分层10的微带线结构在pcb板30上的投影位置与公共层20的微带线结构在pcb板30上的投影位置既可以重合，也可以不重合。差分层10包括两段微带线结构，第一段微带线结构一端为差分端1另一端接地，第二段微带线结构一端为差分端2另一端接地，公共层为公共端，第一段微带线结构的差分端与第二段微带线结构的差分端信号幅度相等相位相差180°。巴伦与合成器的实现形式多种多样，可以用磁芯实现，也可以用分立电容电感实现，也可以用pcb电路实现。目前的现有技术，如图3所示，巴伦的差分层和以及公共层分别设置在pcb板的两侧。第一个巴伦结构巴伦a包括差分端a1、差分端a2以及公共端a，由公共端a连接至合成器/功分器的第一端；第二个巴伦结构巴伦b包括差分端b1、差分端b2以及公共端b，由公共端b连接至合成器/功分器的第二端，合成器/功分器还包括第三端。公共端a和公共端b之间设置有隔离器件。若为巴伦结构与功分器的组合时，功分器的第三端接入大功率器件传输的功率信号，通过功分器将功率信号分为第一巴伦结构需要的功率信号以及第二巴伦结构需要的功率信号，将第一巴伦结构需要的功率信号由第一巴伦结构传输至第一负载，将第二巴伦结构需要的功率信号由第二巴伦结构传输至第二负载。若为巴伦结构与合成器的组合时，第一巴伦结构接入第一功率器件传输的功率信号，并将第一功率器件传输的功率信号传输至合成器；第二巴伦结构接入第二功率器件传输的功率信号，并将第二功率器件传输的功率信号传输至合成器；合成器将第一功率器件传输的功率信号和第二功率器件传输的功率信号合成后传输至负载。pcb巴伦与合成器适用于高功率、高频率的场景，但由于两个巴伦结构在pcb板上并排放置，两个巴伦结构和合成器均占用pcb面积，占据较大的空间。

在其中一个实施例中，如图4-6所示，一种功率合成分配结构，所述功率合成分配结构包括：线路板100、第一巴伦模块200以及第二巴伦模块300；所述第一巴伦模块200与所述第二巴伦模块300均设置于所述线路板100上，所述第一巴伦模块200包括第一差分组件210，所述第二巴伦模块300包括第二差分组件310，所述第一巴伦模块200与所述第二巴伦模块300包括共用的公共组件320；通过所述第一差分组件210、第二差分组件310以及公共组件320进行功率信号的合成或分配。

通过将第一巴伦模块200与第二巴伦模块300共用一个公共组件320，能够节省巴伦模块所占用的空间。通过第一差分组件210、第二差分组件310以及公共组件320进行功率信号的合成或分配，节省了合成器和分配器，进一步的节省功率合成分配结构所占用的空间，并且节约了功率合成分配结构的生产成本。

在其中一个实施例中，当功率合成分配结构作为功率合成器件使用时，所述第一差分组件210用于接入第一功率信号；所述第二差分组件310用于接入第二功率信号；所述公共组件320用于输出根据所述第一功率信号和第二功率信号合成的第三功率信号。

具体地，第一巴伦结构200的第一差分组件210接入第一功率器件传输的第一功率信号，第二巴伦结构300的第二差分组件310接入第二功率器件传输的第二功率信号，第一功率信号和第二功率信号在第一差分组件210、第二差分组件310以及公共组件320之间合成为第三功率信号，公共组件320用于输出根据第一功率信号和第二功率信号合成的第三功率信号至负载，第三功率信号的功率大于第一功率信号的功率以及第二功率信号的功率。

在其中一个实施例中，当功率合成分配结构作为功率分配器件使用时，所述公共组件320用于接入第四功率信号；所述第一差分组件210用于输出根据所述第四功率信号分配的第五功率信号；所述第二差分组件310用于输出根据所述第四功率信号分配的第六功率信号。

具体地，第一巴伦模块200与所述第二巴伦模块300的公共组件320接入第四功率信号，第四功率信号在第一差分组件210、第二差分组件310以及公共组件320之间分配为第五功率信号以及第六功率信号。其中，第五功率信号为第一巴伦模块200所连接的负载需要的功率信号，第六功率信号为第二巴伦模块300所连接的负载需要的功率信号。第一差分组件将根据第四功率信号分配的第五功率信号输出至负载；第二差分组件310将根据第四功率信号分配的第六功率信号输出至负载。

在其中一个实施例中，所述线路板100为双层结构，包括第一线路层110以及第二线路层120；所述第一巴伦模块200设置于所述第一线路层110，所述第二巴伦模块300设置于所述第二线路层120。

具体地，线路板100可以为多层板，多层板是指具有三层以上的导电图形层与其间的绝缘材料以相隔层压而成，且其间导电图形按要求互连的印制板。第一巴伦模块200与第二巴伦模块300的公共组件320设置于线路板100的第一线路层110与第二线路层120之间，第一巴伦模块200的第一差分组件210设置于第一线路层110远离公共组件320的一面，且与公共组件320的位置相对应。其中，第一差分组件210与公共组件320的位置相对应包括两种情况：第一差分组件210在线路板100上的投影位置与公共组件320在线路板100上的投影位置重叠；第一差分组件210在线路板100上的投影位置与公共组件320在线路板100上的投影位置不重叠。第一差分组件210与公共组件320的位置相对应，只需满足第一差分组件210与公共组件320具有对应关系即可。第二巴伦模块300的第二差分组件310设置于第二线路层120远离公共组件320的一面，且与公共组件320的位置相对应。其中，第二差分组件310与公共组件320的位置相对应包括两种情况：第二差分组件310在线路板100上的投影位置与公共组件320在线路板100上的投影位置重叠；第二差分组件310在线路板100上的投影位置与公共组件320在线路板100上的投影位置不重叠。第二差分组件310与公共组件320的位置相对应，只需满足第二差分组件310与公共组件320具有对应关系即可。

在其中一个实施例中，所述第一差分组件210包括第一差分单元211以及第二差分单元212；所述第一差分单元211与第二差分单元212间隔设置，且与所述公共组件320的位置相对应；所述第二差分组件310包括第三差分单元311以及第四差分单元312；所述第三差分单元311与第四差分单元312间隔设置，且与所述公共组件320的位置相对应。

具体地，第一差分组件210可以为直线设置，也可以为曲线设置，只需满足第一差分组件210与公共组件320的位置相对应即可，优选的第一差分组件210为曲线设置。第二差分组件310可以为直线设置，也可以为曲线设置，只需满足第二差分组件310与公共组件320的位置相对应即可，优选的第二差分组件310为曲线设置。

在其中一个实施例中，当功率合成分配结构作为功率合成器件使用时，所述第一差分单元211包括第一差分端2111；所述第二差分单元212包括第二差分端2121；所述第三差分单元311包括第三差分端3111；所述第四差分单元312包括第四差分端3121；所述公共组件320包括公共端3211；所述第一差分端2111与第二差分端2121接入第一功率信号，且所述第一差分端2111与第二差分端2121之间相位相差180°，也即第一差分端2111与第二差分端2121接入的第一功率信号，幅值相同，相位相反；所述第三差分端3111与第四差分端3121接入第二功率信号，且所述第三差分端3111与第四差分端3121之间相位相差180°，也即第三差分端3111与第四差分端3121接入的第二功率信号，幅值相同，相位相反；所述第一差分端2111与第三差分端3111之间相位相差0°，所述第二差分端2121与第四差分端3121之间相位相差0°；所述公共端3211输出根据所述第一功率信号和第二功率信号合成的第三功率信号。

具体地，第一巴伦模块200的第一差分端2111和第二差分端2121接入第一功率器件的第一功率信号；第二巴伦模块300的第三差分端3111和第四差分端3121接入第二功率器件的第二功率信号。第一功率信号和第二功率信号在第一差分组件210、第二差分组件310以及公共组件320之间合成为第三功率信号，公共组件320将第三功率信号传输至负载。

在其中一个实施例中，当功率合成分配结构作为功率分配器件使用时，所述第一差分单元211包括第一差分端2111；所述第二差分单元212包括第二差分端2121；所述第三差分单元311包括第三差分端3111；所述第四差分单元312包括第四差分端3121；所述公共组件320包括公共端3211；所述公共端3211接入第四功率信号；所述第一差分端2111与第二差分端2121输出根据所述第四功率信号分配的第五功率信号，且所述第一差分端2111与第二差分端2121之间相位相差180°，也即第一差分端2111与第二差分端2121分配的第五功率信号，幅值相同，相位相反；所述第三差分端3111与第四差分端3121输出根据所述第四功率信号分配的第六功率信号，且所述第三差分端3111与第四差分端3121之间相位相差180°，也即第三差分端3111与第四差分端3121分配的第六功率信号，幅值相同，相位相反；所述第一差分端2111与第三差分端3111之间相位相差0°，所述第二差分端2121与第四差分端3121之间相位相差0°。

具体地，公共组件320的公共端3211接入第四功率信号，第四功率信号在第一差分组件210、第二差分组件310以及公共组件320之间分配为第五功率信号以及第六功率信号。其中，第五功率信号为第一巴伦模块200所连接的负载需要的功率信号，第六功率信号为第二巴伦模块300所连接的负载需要的功率信号。第一差分端2111与第二差分端2121输出第五功率信号至负载，第三差分端3111与第四差分端3121输出第六功率信号至负载。

在其中一个实施例中，所述功率合成结构还包括：第一隔离模块400以及第二隔离模块500；所述第一隔离模块400设置于所述第一差分端2111与第三差分端3111之间，用于增加同相信号之间的隔离；所述第二隔离模块500设置于所述第二差分端2121与第四差分端3121之间，用于增加同相信号之间的隔离。其中，隔离电路可以为纯电阻元件，也可以为包含电抗的元件，本实施例对隔离电路的构成不做具体限定，只需满足能够增加相信号之间的隔离即可。

在其中一个实施例中，巴伦结构和合成器之间由原来的pcb平面布局变成了立体布局。通过设置双层的线路板结构，将第一巴伦模块和第二巴伦模块300分为三层，第一巴伦模块和第二巴伦模块的公共单元合二为一，功率在差分单元与公共单元之间进行反相合成的同时也在进行这同相合成，这样原来两个巴伦和一个合成器/功分器所完成的功能，现在仅通过一个巴伦模块的面积即可实现，大大节省了空间，可以在相同的空间里实现更高的功率密度，在空间有限的应用场景中应用价值高。

上述功率合成分配结构，功率合成分配结构包括线路板、第一巴伦模块以及第二巴伦模块。第一巴伦模块与第二巴伦模块均设置于线路板上，第一巴伦模块包括第一差分组件，第二巴伦模块包括第二差分组件，第一巴伦模块和第二巴伦模块包括共用的公共组件，通过第一差分组件、第二差分组件以及公共组件进行功率信号的合成或分配。通过第一巴伦模块和第二巴伦模块共用公共组件，能够减小巴伦模块所占用的空间，并且通过第一差分组件、第二差分组件以及公共组件进行功率信号的合成或分配，节省了合成器和分配器，进一步的节省功率合成分配结构所占用的空间，并且节约了功率合成分配结构的生产成本。

在其中一个实施例中，还提供了一种功率放大器，其中功率放大器中的功率合成分配器件为上述实施例中任一种的功率合成分配结构。通过在功率合成分配结构设置在功率放大器中，能够使功率放大器更加的小型化，并且能够节省功率放大器的成本。

在其中一个实施例中，还提供了一种医疗设备，医疗设备使用了上述的功率放大器，通过使用上述功率放大器能够节省医疗设备的生产成本。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。