单音rf信号发生器的制造方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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（例如彡50dBm)可能是困难的。
[0006] 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。
[0007] 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。
[0008] 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)。
[0009] 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。
[0010] 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。
[0011] 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。
[0012] 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。
[0013] M. Abid 等的题为 "Mixed Cartesian Feedback for Zero-IF WCDMA Transmitter"(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】
[0014] 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。
[0015] 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。
[0016] 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。
[0017] 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。
[0018] 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。
[0019] 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。
[0020] 第一谐波可以具有频率F。预畸变谐波可以具有频率nXF，其中η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。
[0021] 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一一然后可以通