[发明专利]一种抑制射频功率放大器谐波的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信系统设计领域，特别涉及一种抑制射频功率放大器谐波的装置及方法。

背景技术

在通信系统设计，射频功率放大器所产生的谐波较大，如果不做处理将严重影响通信网络或者其他通信设备的通信质量。

为了对射频功率放大器的谐波进行抑制，现有技术方案有两种：谐波滤波器方案和四分之一波长抑制方案。

一、采用谐波滤波器方案

谐波滤波器方案的原理框图如图1所示，采用该方案的优点是架构简单，但是存在以下问题：

(1)谐波滤波器接在功放后通常要求谐波滤波器功率容量大，从而体积大、成本高；

(2)谐波滤波器的插损大，带来功放效率低；

(3)如果是宽带的设计，这种简单的架构不能满足设计要求。如设计一个300MHz～800MHz的功放，其低频的二次谐波落在通带中。这时单纯靠一个谐波抑制滤波器没有办法进行谐波抑制，而需要多个滤波器用开关进行切换。这样又要引入大功率开关与多个大功率的谐波滤波器，从而造成高成本，低效率。

二、采用四分之一波长抑制方案

该方案只适应于带宽非常窄的功放，否则其偏移四分之一带宽较宽的情况下其对地阻抗将不再呈现高阻抗，从而不能实现功放的有效匹配，适用范围较窄。

因此有必要设计一种新的射频功率放大器谐波抑制方案来解决该问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种抑制射频功率放大器谐波的装置，其工作带宽能够满足需求，且成本低、效率高。

本发明的另一目的在于提供一种抑制射频功率放大器谐波的方法。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

一种抑制射频功率放大器谐波的装置，包括顺序相连的第一谐波耦合器、延时线、第二谐波耦合器，还包括顺序相连的小功率基波滤波器、谐波相位幅度调节器、谐波放大器，其中第一谐波耦合器的输入端与射频功率放大器的输出端连接，第一谐波耦合器的输出端与小功率基波滤波器的输入端连接；谐波放大器的输出端与第二谐波耦合器的输入端连接，第二谐波耦合器的输出端输出最终信号。

所述第一谐波耦合器、第二谐波耦合器为耦合微带线。第一谐波耦合器、第二谐波耦合器包括但不限于耦合微带线，其他能够实现分路、合路的耦合器同样可以使用。且这些大功率装置使用耦合微带线来实现，能够达到降低成本的目的。

所述第一谐波耦合器、第二谐波耦合器的基波频段的耦合度取最大。第一谐波耦合器、第二谐波耦合器的耦合指标要重点关注谐波频段，而把基波频段的耦合度尽量做大，从而可以减小其带来的插入损耗。

所述延时线采用同轴线。采用普通的同轴线，其插损也可以控制到很小的范围。这样尽量减少了通路上的插损，且这些大功率装置使用同轴线来实现，能够达到降低成本的目的。

本发明的另一目的通过以下的技术方案实现：

一种抑制射频功率放大器谐波的方法，包含以下顺序的步骤：

S1、根据射频功率放大器的频段来选择或设计第一谐波耦合器、第二谐波耦合器；

S2、射频功率放大器将主信号传输至第一谐波耦合器，第一谐波耦合器将主信号分路到小功率基波滤波器、延时线；所述主信号为带有谐波信号的基波信号；定义输入到小功率基波滤波器的主信号为旁路信号，输入到延时线的主信号为通路信号；通路信号、旁路信号均为带有谐波信号的基波信号；

S3、小功率基波滤波器将旁路信号中的基波信号滤除，并将提取出旁路信号中的谐波信号传输至谐波相位幅度调节器；旁路信号中的谐波信号通过谐波相位幅度调节器后，旁路信号中的谐波信号的相位与通路信号中的谐波信号的相位相反、幅度相同；

谐波相位幅度调节器将处理后的旁路信号中的谐波信号传输至谐波放大器进行放大；

S4、同时通路信号通过延时线进行延迟，使得通路信号到达第二谐波耦合器的时间与谐波放大器的输出信号到达第二谐波耦合器的时间一致，第二谐波耦合器将通路信号、谐波放大器的输出信号合路，通路信号、谐波放大器的输出信号中的谐波信号进行叠加抵消，得到没有谐波的基波信号。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明创新的使用了谐波提取，倒相，对消的一系列步骤与装置，最终实现大幅度抑制谐波，而尽量降低成本与减少对效率的影响的目的。

2、本发明不仅能适应于带宽非常窄的射频功率放大器，对于正常带宽的射频功率放大器同样适用，适用范围广。