CN105375898A

CN105375898A - 单音rf信号发生器

Info

Publication number: CN105375898A
Application number: CN201510479226.9A
Authority: CN
Inventors: 塞巴斯蒂安·罗伯特; 奥利维尔·雅敏; 塞巴斯蒂安·阿米奥
Original assignee: NXP BV
Current assignee: NXP BV
Priority date: 2014-08-08
Filing date: 2015-08-07
Publication date: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2035-08-07
Also published as: EP2983454A1; US9571137B2; CN105375898B; EP2983454B1; US20160043754A1

Abstract

一种单音RF信号发生器和一种生成单音RF信号的方法。单音RF信号发生器包括：输出和具有输入的功率放大器。功率放大器可操作用于：接收RF信号，所述RF信号包括与信号发生器将产生的单音信号相对应的第一谐波。功率放大器还可操作用于放大所述RF信号。功率放大器还可操作用于：向所述信号发生器的输出提供经过放大的RF信号。单音RF信号发生器还包括在信号发生器和功率放大器的输入之间连接的反馈电路。反馈电路被配置为：向通过所述功率放大器接收的RF信号添加一个或更多个预畸变谐波，以消除所述功率放大器提供的经过放大的RF信号中的谐波。

Description

单音RF信号发生器

技术领域

本发明涉及单音射频(RF)信号发生器，一种生成单音RF信号的方法、一种RF加热装置和微波炉。

背景技术

图1A示出了一种单音频率发生器的示例。频率发生器包括振荡器2和输出6，所述振荡器2用于产生具有单音的频率的信号。已知单音频率发生器会遭受输出6处谐波的存在。这些谐波可以在提供具有单个频率的纯净信号方面影响发生器的性能。

如图1A所示，一种减少谐波存在的方法是使用低通滤波器4。低通滤波器4位于振荡器2和输出6之间。

图1B中示出了低通滤波器4的作用。如图1B中所示，低通滤波器4具有响应8，响应8允许(与单个音调输出的基谐波相对应的)第一谐波H1通过，同时滤掉第二、第三和更高的谐波。

尽管上述这种低通滤波器的使用可以在移除谐波方面有效(不然的话，所述谐波将影响单音频率发生器的性能)，但是滤波器可能很昂贵。并且，将低通滤波器用于高功率应用(例如≥50dBm)可能是困难的。

在数字数据传输领域，已知的是，应用一种在放大前修改信号的技术，以移除否则会在相邻信道中创建不想要的发射的畸变。以下参照图2解释了这一点的示例。

图2示出了数字数据传输电路10。电路10包括数字调制器14，数字调制器14在输入12处接收数据，以用于通过天线20传输。电路10还包括上转换混频器16和下转换混频器24。电路10还包括功率放大器18和衰减器22。在通过耦合器19与功率放大器18的输出连接的反馈电路中，设置了下转换混频器24和衰减器22。

操作期间，上转换混频器16在数字数据传输的期望信道中提供上转换，然后，将该经过上转换的信号提供给功率放大器18，并且随后经由天线20发射。经由耦合器19通过衰减器22对输出信号的一部分进行反馈，并通过下转换混频器24进行下转换。然后，将该反馈信号提供给数字调制器14。然后，在数字调制器中使用复杂算法来最小化不想要的信道中的功率。本质上，数字调制器14通过根据反馈来对信号应用预畸变来修改数据输入12，以使得所发送的信号的侧信道中的不想要的发射最小化。这在图2下部的图中示出，其示出了可以使用电路10来增强想要的数字信道26与不想要的侧信道28中的互调信号的相邻信道功率比(ACPR)。

如以上提及的，图2中所示的电路用于数字数据传输，并且因此仅在调制信号的情况下，由数字调制器14引入的预畸变是相关的。此外，图2中所示的电路10需要大带宽，以能够检测相邻信道28中的功率。因此，在单音应用的情况下，图2中所示的电路10是无用的。

单音应用的一个示例是RF加热装置。这在图3中示意性地示出。图3中，RF加热装置包括振荡器2，振荡器2产生信号，并由功率放大器5放大。然后使用天线20将经过放大的信号引入RF加热装置的腔体30。腔体30本身可以充当低通滤波器，并因此可以提供对单音信号的不想要的谐波的至少一些衰减。然而，存在对于产生具有低电平谐波的单音RF信号的需要。

如上所述，对于例如RF加热的高功率应用，低通滤波器可能很昂贵和/或难于使用。因此，通常需要将在RF加热应用中使用的低通滤波器放置在功率放大器之前。图4中示出了这一点。

图4的电路包括振荡器2、功率放大器5和位于振荡器2和功率放大器5之间的低通滤波器4。应该注意的是，图4中的电路与上述关于图3的电路类似，并且可以用于RF加热应用。然而，图4所示的结构的问题在于：功率放大器5本身会向单音信号引入不想要的谐波。因为低通滤波器4被置于功率放大器之前，所以它不能移除功率放大器所引入的谐波。因此，低通滤波器4在降低输出处的谐波电平方面仅具有有限作用。

M.Abid等的题为“MixedCartesianFeedbackforZero-IFWCDMATransmitter”(IEEE，2011)的文章描述了一种自适应功率放大器(PA)线性化技术。WCDMA零中频(Zero-IF)发射机具备经过修改的笛卡尔反馈(CFB)环路。发射机架构包括模拟级(stage)和数字级，模拟级包括前向I/Q调制器和反馈I/Q解调器，以及所述数字级调整围绕环路的相位旋转。

发明内容

结合独立和从属权利要求阐述了本发明的方案。可以视情况将从属权利要求的特征与独立权利要求中的特征进行组合，而不仅仅是如权利要求中显式地所阐述的。

根据发明的一方面，提供了一种单音RF信号发生器。所述单音RF信号发生器包括输出。所述单音RF信号发生器还包括具有输入的功率放大器。所述功率放大器可操作用于：在所述输入处接收RF信号，所述RF信号包括与将由所述RF信号发生器产生的单音RF信号相对应的第一谐波。所述功率放大器还可操作用于：放大所述RF信号。所述功率放大器还可操作用于：向所述信号发生器的输出提供经过放大的RF信号。所述单音RF信号发生器还包括反馈电路，所述反馈电路连接在信号发生器的输出和功率放大器的输入之间。反馈电路被配置为：向由所述功率放大器接收的RF信号添加一个或更多个预畸变谐波，以消除由所述功率放大器提供的经过放大的RF信号中的谐波。

根据发明的另一方面，提供了一种生成单音RF信号的方法。所述方法包括：放大包括与所述单音RF信号相对应的第一谐波的RF信号。所述方法还包括：向单音RF信号发生器的输出提供经过放大的RF信号。所述方法还包括：通过在所述放大之前使用来自所述输出的反馈向RF信号添加一个或更多个预畸变谐波，消除提供给所述输出的经过放大的RF信号中的谐波。

本发明的实施例可以允许降低与单音RF信号相关联的谐波的电平。通常，这些谐波可以与要用于在输出之前对信号进行放大的功率放大器相关联。可以通过在放大RF信号之前向RF信号添加预畸变谐波来降低谐波的电平。预畸变谐波可以用于抵消通常将在放大期间由功率放大器引入的谐波。预畸变谐波可以基于从单音RF信号发生器的输出接收到的反馈。

如以上所述，从数字数据传输领域获知预畸变的概念。在该领域中，在包括频率范围的信道中应用预畸变，以减小相邻信道中不想要的发射。根据本发明的实施例，已经首次意识到可以在单音RF信号发生器中使用预畸变，以减小发生器的功率放大器所产生的谐波。本发明的实施例可以在需要单音RF信号的领域中(例如，在RF加热应用中)找到具体应用。

设想在反馈电路和功率放大器的输入之间还存在诸如分频器、移相器等的其他组件。因此，尽管反馈电路连接在信号发生器的输出和功率放大器的输入之间，但反馈环路不必直接与功率放大器的输入连接，或确实与信号发生器的输出连接。

第一谐波可以具有频率F。预畸变谐波可以具有频率n×F，其中n是大于1的整数。因此，不同于利用预畸变的现有申请(例如在数字数据传输领域)，根据本发明的实施例，可以添加具有单音谐波形式的预畸变。将第一谐波视为信号发生器将产生的信号的基频，则预畸变谐波可以具有基频的倍音的频率。

设想了用于生成第一谐波和预畸变谐波的各种结构。例如，单音RF信号发生器可以包括多个用于生成第一谐波和预畸变谐波的分离的振荡器。在用这种方式提供分离的振荡器的情况下，每个振荡器可以在不同的频率操作。作为另一种结构，公共振荡器可以被用于创建可以随后使用一个或更多个分频器进行划分的频率，以生成第一谐波和预畸变谐波的频率。通常，在该示例中，振荡器可以在最高预畸变谐波的频率处操作——然后可以通过分频器来减小该频率，以生成更低的预畸变谐波和/或第一谐波。因此，在一个示例中，公共振荡器可以被配置为生成频率N×F，其中N是添加至RF信号的最高预畸变谐波的n的值。

在一些示例中，反馈电路包括下转换级。下转换级可以用于减小反馈信号的频率，使得其可被处理以评估与输出处的单音RF信号相关联的谐波的电平。一个或更多个检测器可以评估经过下转换的反馈信号，以检测所述单音RF信号发生器产生的单音RF信号的功率和所述单音RF信号的一个或更多个谐波。在一个实施例中，可以将反馈信号下转换为DC或较低频信号(例如指示功率的DC或更低频率电压)。例如，下转换级可包括一对或更多对混频器和振荡器，所述混频器和振荡器用于将所述单音RF信号和所述一个或更多个谐波下转换为指示它们的功率的相应DC或较低频率(即，具有低于单音RF信号和一个或更多个谐波的频率)的信号。这种示例中的振荡器可以被调谐为单音RF信号的频率和相应谐波的预测频率。

可以根据单音RF信号的相位和/或幅度来确定预畸变谐波的参数。在一些示例中，可以通过反馈电路来评估单音RF信号的相位和/或幅度，以允许确定预畸变谐波的参数。在一个实施例中，反馈电路可操作用于：将所述一个或更多个预畸变谐波的相位和幅度作为单音RF信号的所述相位和/或幅度的线性函数进行确定。这里假设预畸变谐波的参数(例如它们的相位和幅度)对于单音RF信号的频率不敏感。

在一些示例中，发生器动态地可操作用于：响应于所述单音RF信号的相位和/或幅度的改变来调整所述一个或更多个预畸变谐波的相位和幅度。该调整可以包括校准例程(其还可以在启动时执行)。校准例程可以包括：在确定一个或更多个较高预畸变谐波(例如第三谐波)之前，确定一个或更多个较低预畸变谐波(例如第二谐波)的相位和幅度。这可以允许当确定较高预畸变谐波时考虑由于较低预畸变谐波的存在而在较高谐波的频率处产生的贡献。

在一个示例中，所述功率放大器接收的RF信号(包括第一谐波和预畸变谐波)可以是正弦的。从而RF信号可以由下式给出：

其中：

a，和ω是所述第一谐波的幅度、相位和角频率；

b，c，和是所述预畸变谐波的幅度和相位。如果假设b＜＜a且c＜＜a，则功率放大器的输出信号的第二和第三谐波可以被近似为：

在一个实施例中，可选择以下参数值：

b \approx - \frac{a^{2} α_{2}}{2 α_{1} + 3 a^{2} α_{3}}

c \approx \frac{1}{2} \frac{a^{3} α_{3}}{2 α_{1} + 3 a^{2} α_{3}}

以抵消所述第二和第三谐波。这些参数可以抵消在RF信号放大期间由功率放大器产生的谐波。

在一些示例中，反馈电路还可以被配置为添加一个或更多个预畸变谐波，以消除由功率放大器提供的经过放大的RF信号中的突波(spur)。这些预畸变谐波的频率可以是单音RF信号频率的非整数倍。

根据发明的另一方面，提供了包括上述种类的单音信号发生器的RF加热装置。RF加热装置可以是例如微波炉。还可以设想照明、医疗或工业RF加热中的应用。

为了本申请的目的，考虑RF频率是100MHz≤f≤10GHz范围内的频率。在一些示例中，可以使用落入ISM频带内的频率。这里频率可以具体在给定的应用或领域中找到。例如ISM频带433.05-434.790MHz可以被用于RF照明应用，并且ISM频带902-928MHz和2.4-2.5GHz可以被用于RF加热应用。

应该注意的是，如本公开中所使用的，术语“振荡器”被认为包括可操作用于产生周期性信号的组件(例如，诸如晶体振荡器(VCXO，TCXO，XO等)以及频率合成器)。

附图说明

以下将仅通过示例的方式参照附图来描述本发明的实施例，其中类似的参考符号涉及类似的单元，并且其中：

图1A示出了用于对单音频率发生器的输出进行滤波的电路；

图1B示出了对图1A中的单音频率发生器所产生的谐波的滤波；

图2示出了在用于数字数据传输的电路中应用预畸变以优化电路的相邻信道功率比(ACPR)的示例；

图3示意性示出了RF加热装置，在RF加热装置中将RF能量引入腔体；

图4示出了具有在功率放大器前提供的低通滤波器的RF电路；

图5示出了根据本发明的实施例的单音RF信号发生器；

图6示出了对由根据本发明的实施例的单音RF信号发生器产生的谐波的滤波；以及

图7示出了根据本发明的另一实施例的单音RF信号发生器。

具体实施方式

以下参照附图描述了本发明的实施例。

本发明的实施例可以提供单音RF信号发生器和生成单音RF信号的相应方法。如以上解释的，单音信号发生器通常经受在它们的输出处谐波的存在，谐波的存在会对它们产生的信号整体产生不利影响。谐波通常是由发生器的功率放大器引入的。谐波的存在会增加不想要的互调作用，并且还会有害于包括发生器(例如RF加热装置)的系统与关于所允许的频带(例如ISM带)规则的一致。

根据本发明的实施例，预畸变谐波被用于减小在单音RF信号发生器的输出处的谐波的电平(幅度)。通常，可以用自身是与发生器的单音相关联的基频的谐波(例如倍频)的单音形式来提供这些预畸变谐波。

图5中示出了单音RF信号发生器100的第一实施例。

发生器100包括多个振荡器102、104、106。该示例中振荡器102生成频率F，频率F与要生成的单音的频率相对应。如以下将详细解释的，提供振荡器104和106以产生与预畸变谐波相对应的频率，所述预畸变谐波可以添加到由振荡器102产生的信号，以产生用于在发生器100输出之前进行放大的RF信号。预畸变具有以下作用：抵消否则可能在放大期间产生的谐波。

信号发生器100还包括多个移相器108、110、112和可变增益放大器114、116、118。在电路130的控制下，移相器108、110、112和可变增益放大器114、116、118可以被用于在利用加法器120将振荡器102、104、106所产生的信号加在一起以产生供放大和输出的RF信号之前，对振荡器102、104、106所产生的信号的幅度和相位进行调整。

如图5所示，发生器100包括功率放大器122。功率放大器122具有接收RF信号的输入，该RF信号包括利用每个振荡器102、104、106产生并由移相器108、110、112和/或可变增益放大器114、116、118修改的信号。如上所述，利用加法器120将这些信号加在一起。功率放大器122放大RF信号，并将其提供给发生器100的输出125。上述振荡器102、104、106，移相器108、110、112，可变增益放大器114、116、118和加法器120的布置可以用于提供具有(与振荡器102产生的频率相关联的)第一谐波和(使用振荡器104、106和它们相关联的移相器110、112和可变增益放大器116、118生成的)一个或更多个预畸变谐波的RF信号。当向要提供给功率放大器122的RF信号添加时，这些预畸变谐波可以抵消谐波，否则将在发生器100的输出125处产生所述谐波。通常这些谐波是由功率放大器122的操作引入输出信号中的，但在一些示例由被系统的其他组件引入。

预畸变谐波的相位和幅度可以基于反馈信号。以下将更详细地描述这一点。

如图5所示，发生器100包括通过耦合器124耦合到发生器100的输出125的反馈电路。在该示例中，反馈电路包括下转换级126，下转换级126包括多对振荡器和混频器126。还提供了相应多个信号检测器128，相应多个信号检测器128与混频器的输出相连。下转换级的振荡器可以包括被调谐为要由发生器100产生的单音的频率F的振荡器，并且还包括用于产生单音的一个或更多个谐波(例如，第二、第三谐波)的相应振荡器。

可以根据发生器100要考虑的谐波数来选择在下转换级126中提供的混频器/振荡器对的数量。在根据图5所述的实施例中，示出了使用第二和第三谐波(它们的频率分别是2F和3F，并且分别由振荡器104和106生成相应的预畸变谐波频率)。本领域技术人员将理解的是，较高的谐波(4F、5F等)通常将具有较低的幅度(例如，可以利用功率放大器的传递函数对它们进行衰减)，从而可能不必提供较高的预畸变谐波。

在下转换级中的振荡器的输出可以与经由耦合器124接收的反馈信号混合，以产生相应的经过下转换的反馈信号，该经过下转换的反馈信号可以由检测器128进行评估，以确定输出信号的各分量的幅度。具体地，可以评估单音输出的幅度，也可以评估第二和第三谐波的幅度(同样，如果必要可以考虑较高的谐波)。在一个示例中，下转换级的振荡器126与谐波(2F、3F)和单音输出(F)的预期频率匹配，从而利用混频器产生DC电压信号，以由检测器128评估。还设想的是，输出信号的下转换不必需要向DC信号转换，并且在一些示例中，作为替代，可以使用经过低频AC下转换的反馈信号。

如以上所解释的，检测器128确定输出125处的多个谐波的幅度，并将该信息提供给控制电子器件130。

控制电子器件130使用检测器128提供的幅度信息，以评估在发生器100的输出125处产生的谐波的电平。响应于该信息，控制电子器件130可以使用移相器110和112以及可变增益放大器116和118来调整预畸变谐波的相位和幅度，所述预畸变谐波在通过功率放大器122放大之前添加至振荡器102产生的信号中。控制电子器件130可以被配置为调整预畸变谐波的相位和幅度，直至在输出125处产生的谐波的电平被最小化为止。因此可以实现对输出信号中谐波的幅度的紧密控制(closecontrol)。

可以用微控制器的形式来提供控制电子器件130。在这种情况下，反馈电路可以包括模数转换器(ADC)，模数转换器(ADC)用于在将检测器128的输出提供给微控制器之前对检测器128的输出进行转换。

还设想的是，可以用模拟电路来实现控制电子器件。

将理解的是，在本实施例中，添加至RF信号的预畸变谐波本身是由振荡器104和106初始生成并在必要时通过移相器100、112和可变增益放大器116、118修改的单音。这是与在诸如数字传输领域的预畸变技术的使用相反，在数字传输领域中预畸变在频率范围上应用修改后的信号，以增加ACPR。

图6是增益与频率的关系的图，其示出了滤掉由图5中所示的单音RF信号发生器100产生的谐波的作用。如上所述，功率放大器122可以自身在较高频率提供一定程度的衰减(在这方面，用线80示出了放大器的响应)。图6还示出了与要由发生器100产生的单音相对应的第一谐波(H1)、第二谐波(H2)和第三谐波(H3)的存在。图6还示出了将预畸变谐波向RF信号的添加。具体地，示出了与输出处的第二谐波相对应的预畸变谐波“PreH2”和与输出处的第三谐波H3相对应的预畸变谐波“PreH3”。应该注意的是，通常可以将预畸变谐波的频率选为与输出处的谐波的频率相对应。相应地，假设该示例中发生器100将产生的单音具有频率F，预畸变谐波的频率是n×F，其中n是大于1的整数。在一些实施例中，还设想预畸变谐波的频率可能不与输出处的谐波的频率相匹配。这对于减小输出处的突波电平可能是有用的。

在放大R信号之前向R信号添加预畸变谐波的作用是抵消掉谐波，否则会在由图5所述的功率放大器122进行放大期间产生该谐波并被将其引入到输出信号中。

图7示出了本发明的备选实施例，其中用于产生预畸变谐波的结构与以上关于图5的描述的结构不同。图7中的发生器100同样在反馈电路中包括控制电子器件172，反馈电路通过耦合器160与发生器100的输出165连接。同样，提供功率放大器162，以对包括通过加法器158加在一起的包括第一谐波和一个或更多个预畸变谐波的RF信号进行放大。然而，在该示例中，仅提供了单个振荡器140，以生成第一谐波和预畸变谐波。振荡器140生成与要向RF信号添加的最高预畸变谐波的频率相等的频率。该示例中，预畸变谐波与输出信号的基谐波的第二和第三谐波相对应。相应地，振荡器140生成等于3F的频率(其中F是发生器100将生成的单音的频率)。

如图7所述，可以提供一个或更多个分频器142、144来划分振荡器140产生的频率，以将其降至所设想的要由发生器100产生的单音和任意中间的预畸变谐波的频率。在图7的示例中，分频器142因此是除以3的分频器，以产生与单音相对应的频率，然而分频器144是除以3/2的分频器，以产生第二谐波的频率2F。应该注意的是，对于可以直接从振荡器140取得的最高预畸变谐波的频率，不需要使用分频器。

图7中的移相器146、148、150和可变增益放大器152、154、156的结构在操作上与以上关于图5描述的结构类似。可以根据在输出165处的信号中检测到的单音谐波的电平通过控制电子器件172来操作这些组件。

在该示例中，反馈电路包括下转换级，下转换级包括振荡器168、多个分频器167和多个混频器166，该下转换级可以用于降低经由耦合器164接收的反馈信号的频率，用于以上提及的检测器170适当检测。本示例中下转换级的结构与图5中的示例不同之处在于：使用单个振荡器来生成初始频率，然后使用分频器167根据需要对初始频率进行修改，而不是包括多个分离的振荡器。所设想的是，可以在图7的实施例中使用图5中的下转换级，并且反之亦然。同样，可以向控制电子器件172提供如由检测器170所确定的单音的幅度和任意伴随谐波，以允许适当调整预畸变谐波的相位和/或幅度，以便对输出处的谐波的电平进行优化(最小化)。

以下，将更详细地阐述能够确定预畸变谐波的参数(例如相位、幅度)的方法的具体示例。为了该示例，将假设RF信号是正弦波。还将假设仅关注第二和第三谐波。例如，可以利用功率放大器将较高的谐波衰减至可忽略不计的程度。然而，本领域技术人员将意识到可以扩展和修改所提供的示例，以在需要时包括这种较高的谐波。

功率放大器的非线性传递函数可以被表示为：

y(t)＝α₀+α₁x(t)+α₂x²(t)+α₃x³(t)

参照图5和图7，并假设当前不添加任何预畸变谐波，则功率放大器的输入处的RF信号可以表示为：

因此，通过下式给出功率放大器的输出：

或

因此，除了频率F＝ω/2π处的单音以外，输出还包括不想要的第二和第三谐波。

如本文所述，向要提供给功率放大器的RF信号添加预畸变谐波。功率放大器的输入处的RF信号(包括预畸变谐波)可以被表达为：

这里a，和ω是第一谐波的幅度、相位和角频率(具有与发生器100的输出处将产生的单音的频率相对应的频率F＝ω/2π)，而b，c，和是预畸变谐波的幅度和相位。

给定了该输入，功率放大器的输出变为：

这里，已经包括了高达第九谐波的谐波。

如本文所述，可以通过适当选择预畸变谐波的幅度和相位，来抵消掉功率放大器的第二和第三谐波(然而，还设想可以包括较高阶的预畸变谐波)。然而，如果我们认为这些幅度和相位与对应于输出信号的单音的第一谐波的幅度和相位相比很小，并且如果我们考虑少量的畸变，则可以对这些幅度和相位进行如下近似：

b＜＜a

c＜＜a。

在这种情况下，功率放大器的输出信号的第二和第三谐波成为：

如上所述，可以通过控制电子器件来选择或调整预畸变谐波的参数，以优化(最小化)发生器100的输出处的谐波。在一个示例中，这些参数可以选为：

b \approx - \frac{a^{2} α_{2}}{2 α_{1} + 3 a^{2} α_{3}}

c \approx \frac{1}{2} \frac{a^{3} α_{3}}{2 α_{1} + 3 a^{2} α_{3}}

这些参数可以抵消掉功率放大器在RF信号的放大期间产生的谐波。

注意到上述预畸变的参数因此是与输出信号的单音相对应的第一谐波的幅度和相位的线性函数。这样的结果是，如果第一谐波的幅度或相位改变，则可能还需要改变预畸变谐波的参数，以确保输出处的谐波最小。

根据发明的实施例，控制电子器件130、172可以在发生器启动时和/或当注意到第一谐波的参数的任意改变时和/或响应于从反馈电路接收到的幅度信号来对信号进行校准或调整。注意到在一些情况中，较低的预畸变谐波(例如，preH2)的添加可以提高在较高预畸变谐波(例如，preH3)处的较高阶互调乘积。为此，设想校准例程可以包括：在确定一个或更多个较高预畸变谐波之前确定一个或更多个较低预畸变谐波的幅度和相位。用这种方式，来自较高谐波的频率处的互调的贡献可以被计入较高预畸变谐波的参数的确定，以得到这些谐波的最佳抑制。

注意到参数b，c，通常独立于第一谐波的频率。实际中设想，可能不是这种情况，并且控制电子器件130、172可以被配置为(基于检测器128、172所检测到的幅度)调谐预畸变谐波的参数，以考虑任意残余频率依赖度。

因此，描述了一种单音RF信号发生器和一种生成单音RF信号的方法。单音RF信号发生器包括：输出和具有输入的功率放大器。功率放大器可操作用于：接收RF信号，所述RF信号包括与所述信号发生器将产生的单音信号相对应的第一谐波。功率放大器还可操作用于放大所述RF信号。功率放大器还可操作用于：向所述信号发生器的输出提供经过放大的RF信号。单音RF信号发生器还包括在信号发生器和功率放大器的输入之间连接的反馈电路。反馈电路被配置为：向通过所述功率放大器接收的RF信号添加一个或更多个预畸变谐波，以消除所述功率放大器提供的经过放大的RF信号中的谐波。

尽管已经描述了本发明的特定实施例，将理解的是可以在所要求的权利要求范围内做出多种修改/附加或替代。

Claims

1.一种单音RF信号发生器，包括：

输出；

功率放大器，所述功率放大器具有输入，其中所述功率放大器能够操作用于：

在所述输入处接收RF信号，所述RF信号包括与将由所述RF信号发生器产生的单音RF信号相对应的第一谐波；

放大所述RF信号；以及

向所述信号发生器的输出提供经过放大的RF信号；以及

反馈电路，所述反馈电路连接在信号发生器的输出和功率放大器的输入之间，

其中所述反馈电路被配置为：向由所述功率放大器接收的RF信号添加一个或更多个预畸变谐波，以消除由所述功率放大器提供的经过放大的RF信号中的谐波。

2.根据权利要求1所述的单音RF信号发生器，其中所述第一谐波具有频率F，并且其中所述预畸变谐波具有频率n×F，其中n是大于1的整数。

3.根据权利要求2所述的单音RF信号发生器，还包括：用于生成所述第一谐波和由所述功率放大器接收的RF信号的每个预畸变谐波的相应振荡器。

4.根据权利要求2所述的单音RF信号发生器，还包括：公共振荡器和一个或更多个分频器，所述一个或更多个分频器用于划分所述公共振荡器产生的频率，以生成第一谐波和由所述功率放大器接收的RF信号的每个预畸变谐波。

5.根据权利要求4所述的单音RF信号发生器，其中所述公共振荡器被配置为生成频率N×F，其中N是添加至RF信号的最高预畸变谐波的n的值。

6.根据任一前述权利要求所述的单音RF信号发生器，其中所述反馈电路包括：

下转换级，用于对来自单音RF信号发生器的输出的反馈信号的频率进行下转换；以及

一个或更多个检测器，用于检测由所述单音RF信号发生器产生的单音RF信号和所述单音RF信号的一个或更多个谐波的功率。

7.根据权利要求6所述的单音RF信号发生器，其中所述下转换级包括：一对或更多对混频器和振荡器，所述一对或更多对混频器和振荡器用于将所述单音RF信号和所述一个或更多个谐波下转换为指示它们的功率的相应DC或较低频信号。

8.根据任一前述权利要求所述的单音RF信号发生器，其中所述反馈电路能够操作用于：将所述一个或更多个预畸变谐波的相位和幅度作为单音RF信号的相位和/或幅度的线性函数进行确定。

9.根据权利要求8所述的单音RF信号发生器，能够动态地操作用于：响应于所述单音RF信号的相位和/或幅度的改变，调整所述一个或更多个预畸变谐波的相位和幅度。

10.根据权利要求8或9所述的单音RF信号发生器，能够操作用于：执行校准例程，在所述校准例程中，在确定一个或更多个较高预畸变谐波之前，确定一个或更多个较低预畸变谐波的相位和幅度。

11.根据任一前述权利要求所述的单音RF信号发生器，其中由所述功率放大器接收的RF信号由下式给出：

其中：

a，和ω是所述第一谐波的幅度、相位和角频率；

b，c，和是所述预畸变谐波的幅度和相位，其中b＜＜a且c＜＜a，以使得所述功率放大器的输出信号的第二和第三谐波近似为：

并且其中

b \approx - \frac{a^{2} α_{2}}{2 α_{1} + 3 a^{2} α_{3}}

c \approx \frac{1}{2} \frac{a^{3} α_{3}}{2 α_{1} + 3 a^{2} α_{3}}

以抵消所述第二和第三谐波。

12.根据任一前述权利要求所述的单音RF信号发生器，其中所述反馈电路还被配置为：添加一个或更多个预畸变谐波，以消除由所述功率放大器提供的经过放大的RF信号中的突波。

13.一种RF加热装置，包括：根据任一前述权利要求所述的单音RF信号发生器。

14.一种生成单音RF信号的方法，所述方法包括：

放大包括与所述单音RF信号相对应的第一谐波的RF信号；

向单音RF信号发生器的输出提供经过放大的RF信号；以及

通过在所述放大之前使用来自所述输出的反馈向RF信号添加一个或更多个预畸变谐波，消除提供给所述输出的经过放大的RF信号中的谐波。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一谐波具有频率F，并且其中所述预畸变谐波具有频率n×F，其中n是大于1的整数。