本實用新型涉及通信系統設計領域，特別涉及一種抑制射頻功率放大器諧波的裝置。

背景技術：

在通信系統設計，射頻功率放大器所產生的諧波較大，如果不做處理將嚴重影響通信網絡或者其他通信設備的通信質量。

為了對射頻功率放大器的諧波進行抑制，現有技術方案有兩種：諧波濾波器方案和四分之一波長抑制方案。

一、采用諧波濾波器方案

諧波濾波器方案的原理框圖如圖1所示，采用該方案的優點是架構簡單，但是存在以下問題：

(1)諧波濾波器接在功放后通常要求諧波濾波器功率容量大，從而體積大、成本高；

(2)諧波濾波器的插損大，帶來功放效率低；

(3)如果是寬帶的設計，這種簡單的架構不能滿足設計要求。如設計一個300MHz～800MHz的功放，其低頻的二次諧波落在通帶中。這時單純靠一個諧波抑制濾波器沒有辦法進行諧波抑制，而需要多個濾波器用開關進行切換。這樣又要引入大功率開關與多個大功率的諧波濾波器，從而造成高成本，低效率。

二、采用四分之一波長抑制方案

該方案只適應于帶寬非常窄的功放，否則其偏移四分之一帶寬較寬的情況下其對地阻抗將不再呈現高阻抗，從而不能實現功放的有效匹配，適用范圍較窄。

因此有必要設計一種新的射頻功率放大器諧波抑制方案來解決該問題。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種抑制射頻功率放大器諧波的裝置，其工作帶寬能夠滿足需求，且成本低、效率高。

本實用新型的目的通過以下的技術方案實現：

一種抑制射頻功率放大器諧波的裝置，包括順序相連的第一諧波耦合器、延時線、第二諧波耦合器，還包括順序相連的小功率基波濾波器、諧波相位幅度調節器、諧波放大器，其中第一諧波耦合器的輸入端與射頻功率放大器的輸出端連接，第一諧波耦合器的輸出端與小功率基波濾波器的輸入端連接；諧波放大器的輸出端與第二諧波耦合器的輸入端連接，第二諧波耦合器的輸出端輸出最終信號。

所述第一諧波耦合器、第二諧波耦合器為耦合微帶線。第一諧波耦合器、第二諧波耦合器包括但不限于耦合微帶線，其他能夠實現分路、合路的耦合器同樣可以使用。且這些大功率裝置使用耦合微帶線來實現，能夠達到降低成本的目的。

所述第一諧波耦合器、第二諧波耦合器的基波頻段的耦合度取最大。第一諧波耦合器、第二諧波耦合器的耦合指標要重點關注諧波頻段，而把基波頻段的耦合度盡量做大，從而可以減小其帶來的插入損耗。

所述延時線采用同軸線。采用普通的同軸線，其插損也可以控制到很小的范圍。這樣盡量減少了通路上的插損，且這些大功率裝置使用同軸線來實現，能夠達到降低成本的目的。

一種抑制射頻功率放大器諧波的方法，包含以下順序的步驟：

S1、根據射頻功率放大器的頻段來選擇或設計第一諧波耦合器、第二諧波耦合器；

S2、射頻功率放大器將主信號傳輸至第一諧波耦合器，第一諧波耦合器將主信號分路到小功率基波濾波器、延時線；所述主信號為帶有諧波信號的基波信號；定義輸入到小功率基波濾波器的主信號為旁路信號，輸入到延時線的主信號為通路信號；通路信號、旁路信號均為帶有諧波信號的基波信號；

S3、小功率基波濾波器將旁路信號中的基波信號濾除，并將提取出旁路信號中的諧波信號傳輸至諧波相位幅度調節器；旁路信號中的諧波信號通過諧波相位幅度調節器后，旁路信號中的諧波信號的相位與通路信號中的諧波信號的相位相反、幅度相同；

諧波相位幅度調節器將處理后的旁路信號中的諧波信號傳輸至諧波放大器進行放大；

S4、同時通路信號通過延時線進行延遲，使得通路信號到達第二諧波耦合器的時間與諧波放大器的輸出信號到達第二諧波耦合器的時間一致，第二諧波耦合器將通路信號、諧波放大器的輸出信號合路，通路信號、諧波放大器的輸出信號中的諧波信號進行疊加抵消，得到沒有諧波的基波信號。

本實用新型與現有技術相比，具有如下優點和有益效果：

1、本實用新型創新的使用了諧波提取，倒相，對消的一系列步驟與裝置，最終實現大幅度抑制諧波，而盡量降低成本與減少對效率的影響的目的。

2、本實用新型不僅能適應于帶寬非常窄的射頻功率放大器，對于正常帶寬的射頻功率放大器同樣適用，適用范圍廣。

3、本實用新型的小功率基波濾波器沒有設置在通路上，寬帶功放跨越倍頻帶來的問題也可以很好的解決。

附圖說明

圖1為諧波濾波器進行濾波的示意圖。

圖2為本實用新型所述一種抑制射頻功率放大器諧波的裝置的結構示意圖。

圖3為輸入射頻功率放大器的主信號的波形圖。

圖4為主信號經過射頻功率放大器放大后的主信號及其諧波信號的幅度圖。

圖5為主信號經過射頻功率放大器放大后，并經過延時器后的主信號及其諧波信號的相位圖。這個相位不用關注其絕對值。

圖6為旁路信號的波形圖。

圖7為旁路信號經過小功率基波濾波器濾除基波信號后，余下的諧波信號的波形圖。

圖8為通過諧波放大器處理后的諧波信號的波形圖。

圖9為通過諧波相位幅度調節器處理后諧波信號的相位圖。

圖10為第二諧波耦合器輸出端對消后的信號幅度圖。

具體實施方式

下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。

如圖2，一種抑制射頻功率放大器諧波的裝置，包括順序相連的第一諧波耦合器、延時線、第二諧波耦合器，還包括順序相連的小功率基波濾波器、諧波相位幅度調節器、諧波放大器，其中第一諧波耦合器的輸入端與射頻功率放大器的輸出端連接，第一諧波耦合器的輸出端與小功率基波濾波器的輸入端連接；諧波放大器的輸出端與第二諧波耦合器的輸入端連接，第二諧波耦合器的輸出端輸出最終信號。

作為一個具體應用實例，225MHz～400MHz的一個UHF功放，其射頻功率放大器末級采用BLF645，第一諧波耦合器與第二諧波耦合是采用微帶線設計的20dB耦合器，其工作頻段為450MHz～800MHz，延時線則采用同軸線，幅度調節采用數字衰減器PE4302，小功率基波濾波器則采用LC濾波器搭建的高通濾波器，其截止頻率分別為420MHz。相位調節則使用變容管與電橋組成的相位調節器，諧波放大器則使用BLF640作為放大器。其按照圖2的框圖進行組合，獲得良好的應用效果。

所述第一諧波耦合器、第二諧波耦合器為耦合微帶線。第一諧波耦合器、第二諧波耦合器包括但不限于耦合微帶線，其他能夠實現分路、合路的耦合器同樣可以使用。且這些大功率裝置使用耦合微帶線來實現，能夠達到降低成本的目的。

所述第一諧波耦合器、第二諧波耦合器的基波頻段的耦合度取最大。第一諧波耦合器、第二諧波耦合器的耦合指標要重點關注諧波頻段，而把基波頻段的耦合度盡量做大，從而可以減小其帶來的插入損耗。

所述延時線采用同軸線。采用普通的同軸線，其插損也可以控制到很小的范圍。這樣盡量減少了通路上的插損，且這些大功率裝置使用同軸線來實現，能夠達到降低成本的目的。

一種抑制射頻功率放大器諧波的方法，包含以下順序的步驟：

S1、根據射頻功率放大器的頻段來選擇或設計第一諧波耦合器、第二諧波耦合器，諧波耦合器要求在覆蓋主信號頻段的倍頻程包括2倍頻與3倍頻，但是對主路信號不要有太大的影響可以設計為20dB或者30dB。根據頻段選用耦合器類型，在200MHz以上可以使用微帶耦合器，同時要注意耦合器的功率容量；

S2、射頻功率放大器將主信號傳輸至第一諧波耦合器，輸入射頻功率放大器的主信號詳見圖3，經過射頻功率放大器放大后的主信號的幅度如圖4，其經過延時器后信號幅度與圖4保持一致，其相位為圖5所示，第一諧波耦合器將主信號分路到小功率基波濾波器、延時線；所述主信號為帶有諧波信號的基波信號；定義輸入到小功率基波濾波器的主信號為旁路信號，如圖6；輸入到延時線的主信號為通路信號，如圖4；通路信號、旁路信號均為帶有諧波信號的基波信號；

S3、小功率基波濾波器將旁路信號中的基波信號濾除，并將提取出旁路信號中的諧波信號傳輸至諧波相位幅度調節器，提取出旁路信號中的諧波信號如圖7；旁路信號中的諧波信號通過放大器后得到與通路信號中的諧波信號幅度大諧波耦合器耦合度的諧波信號，如圖8所示，諧波相位幅度調節器后，旁路信號中的諧波信號的相位與通路信號中的諧波信號的相位相反、幅度相同，此時旁路信號中的諧波信號如圖9；

S4、同時通路信號通過延時線進行延遲，，使得通路信號到達第二諧波耦合器的時間與諧波放大器的輸出信號到達第二諧波耦合器的時間一致，第二諧波耦合器將通路信號、諧波放大器的輸出信號合路，通路信號、諧波放大器的輸出信號中的諧波信號進行疊加抵消，得到沒有諧波的基波信號，如圖10。

上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內。