Optimization of coupled class-E RF power amplifiers for a transmit array system in 1.5t MRI

Manyetik Rezonans Görüntüleme (MRG) de, Radyo Frekans (RF) alanı genellikle doğrusal RF güç yükselteçleriyle üretilir. Bu yükselteçler nispeten düşük verimliliğe sahiptir ve verici sargısından uzaktaki MRG sistem odasına yerleştirilirler. Ek soğutma sistemleri ve uzun iletim kabloları, MRG donanım maliyetini arttırmaktadır. Doğrusal RF yükselteçler yerine, verici dizisi sistemi için kuplajlı E-sınıfı sargı üzeri RF yükselteçler önerilmiştir. E-sınıfı RF yükselteci, ideal durumda %100 verimliliğe sahip, anahtarlamalı, doğrusal olmayan bir yükselteçtir. İdeal E-sınıfı yükselteç ve kuplajlı E-sınıfı yükselteçler için durum-uzay modeli oluşturuldu, kuplajlı E-sınıfı yükselteçlerin denge durumu işleyişi incelendi. E-sınıfı yükselteç simülasyonu ile durum-uzay modeli doğrulandı. Kanallar arasındaki kuplajın, verici sisteminin çıkış karakteristiği üzerindeki etkisi gözlemlendi. Dekuplaj yöntemlerini uygulamak yerine kuplaj durumu devam ettirilmiş, yüksek verimlilik ve yüksek RF çıkış gücü elde etmek amacıyla kuplajlı E-sınıfı yükselteçlerin devre parametrelerinin optimize edilmesi öne sürülmüştür. Durum-uzay modelinde, iki kuplajlı E-sınıfı yükselteç kullanılarak 600 W çıkış gücü ve %90'ın üzerinde toplam verimlilik, yüksek kuplaj seviyelerinde bile başarılmıştır. Güç ve verimlilik ölçümleri kuplajlı yükselteçler ile yapılmış ve MRG deneyleri, 1.5T Scimedix MRG tarayıcısında gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak, devre parametrelerinin optimizasyonu ile kuplajlı E-sınıfı RF yükselteçleri, sargı üzeri yükselteçler olarak verici dizisi sistemi içerisinde yüksek çıkış karakteristiği ile çalıştırılabilmektedir.