专利名称：用于增加平衡放大器/天线组合的功率系数的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及由平衡放大器驱动的平衡天线的操作，更具体地说，涉及用于增加平衡放大器/天线组合的输出功率系数的方法和系统。
在将信号通过天线发射到自由空间之前，采用推挽平衡结构的B类功率放大器来放大射频(RF)信号，在现有技术中是众所周知的。B类功率放大器，在输入波的50％(180°)的范围，它的输出信号是输入信号的线性函数，对于很高功率系数提供了潜力。大家也知道，由放大器射频输出功率对放大器直流输入功率之比定义的这个功率系数理论上可达到78.5％的极限。采用全属半导体场效应晶体管(MESFETs)，高电子迁移率晶体管(HEMTs)或双极结型晶体管(BJTs)设计的功率放大器可提供这种理论系数。
然而，由于这些晶体管器件固有的非线性，B类功率放大器的输出信号有很大的谐波失真，这种失真是采取谐波分量的形式，这些分量出现在与晶体管器件相联系的输出电压和电流信号之中。B类推挽操作企图通过相位的求和使它们可彼此抵消，从而消除这些不需要的谐波频率分量，特别是第二谐波负载电压。在通常的B类推挽放大器中，是通过采用180°的输出组合器来达到这种消除效果的，其中将每个功率晶体管的二次谐波负载电压相加，从而达到消除。
应当注意，如果没有适当地消除由B类推挽功率放大器产生的二次谐波负载电压，将使放大器功率系数降低，从而使功率系数的最大值限制到为大约64％。另外，虽然输出组合器能消除第二谐波分量，然而该输出组合器也是很大的耗散功率损失源。特别是在微波频率上，有输出组合器时，使放大器的效率降低25％，于是将放大器的最大功率系数限制到大约59％。结果，与输出组合器相连系的功率损失相结合的这种功率系数降低，使放大级的最大功率系数降到50％之下。
此外，通常的天线驱动系统还包括几个其它的必须元件，比如，为了匹配放大器和组合器的阻抗，在B类推挽功率放大器和输出组合器之间通常需要一个阻抗匹配网络。而且通常必须采用一平衡-不平衡变换器，将来自输出组合器和非平衡输入变换到平衡负载，比如与平衡天线相连。还有，通常的系统还可包括以谐波滤波器形式的附加谐波滤波，放置在输出组合器和平衡—非平衡变换器之间。然而，缺点是所有这些元件都有与之相连系的固有耗散功率损失。因此，尽管在通常系统中它们是必须的元件，但也降低可由B类推挽功率放大器所提供的高功率系数水平。
因此，就需要一种系统和方法，通过消除与上述通常设置相连系的耗散功率损耗以及其它降低功率系数之源，来提高平衡放大器/天线组合的功率系数。
本发明的目的之一是提供一种增加平衡放大器/天线组合的功率系数的系统和方法。
本发明的目的之二是提供一种通过将B类推挽功率放大器直接与平衡天线集成化，来增加平衡放大器/天线组合的功率系数的系统和方法，并同时取得了适当的谐波终端负载。
本发明的目的之三是提供一种系统和方法，用于消除与在通常功率放大器/天线系统结构中所用的180°输出组合物相联系的耗散功率损失。
本发明的目的之四是提供一种系统和方法，用于消除与通常的功率放大器/天线系统结构中所用的阻抗匹配网络相联系的耗散功率损失。
本发明的目的之五是提供一种系统和方法，用于消除与通常的功率放大器/天线系统结构中使用的平衡-不平衡变换器相联系的耗散功率损失。
根据本发明的一种形式，一种用于增加平衡放大器/天线组合的功率系数的系统，该系统响应射频信号，包括一个射频(RF)信号分路器。该RF信号分路器响应RF信号，并产生第一分路RF信号和第二分路RF信号，第二分路RF信号与第一分路RF信号有180°相差。
该系统还包括一个功率放大器电路，该功率放大器电路响应第一分路RF信号和第二分路RF信号，并放大每个第一和第二分路RF信号，然后分别产生第一放大RF信号和第二放大RF信号，第一和第二放大RF信号的每个都具有基频分量和主要的二次谐波频率分量。第一放大RF信号的基频分量与第二放大RF信号基频分量有180°相差，而第一放大RF信号的二次谐波频率分量与第二放大RF信号的二次谐波频率分量相位相同。
此外，该系统还包括一平衡天线，该天线响应第一放大RF信号和第二放大RF信号，该天线对每个第一和第二放大RF信号的二次谐波频率分量呈现高阻抗，并同时发射每个第一和第二放大RF信号的基频分量，从而使第一放大RF信号的基频分量与第二放大RF信号的基频分量在自由空间组合。于是产生一个发送的RF信号。
该系统还包括一传输线，工作时连接在功率放大电路和天线之间。该传输线接收发送第一放大RF信号和第二放大RF信号。该传输线具有一选择长度，长度的选择使得对于每个第一和第二放大RF信号的二次谐波分量在放大器的输出端实际上呈现基本短路，从而消除了每个第一和第二放大RF信号的二次谐波频率分量。
采用在本发明系统的RF信号最好在大约3MHz与300GHz之间的频率范围。另外，在本发明系统中所用的功率放大电路最好包括推挽结构的B类功率放大器，在本发明系统中所用的传输线的长度最好等于大约RF信号波长的1/8，或其奇数倍(即，3/8λ，5/8λ，等等)。另外，根据本发明的系统最好包括一个阻抗匹配网络，工作时该网络连接在RF信号分路器和功率放大器电路之间，从而提供了在RF信号分路器和功率放大电路之间的阻抗匹配。
根据本发明的另一种形式，一种放大器驱动天线装置包括一推挽B类功率放大器电路。该功率放大器电路响应周期的时间变化输入信号，据此产生至少两个输出信号。该系统还包括一平衡天线，对于输入信号的二次谐波具有较高的阻抗。该系统还包括至少一个传输线，工作时连接在功率放大器电路和平衡天线之间，该传输线对该平衡天线至少提供两个输出信号，该传输线的长度近似为输入信号波长的1/8或再乘一个奇数，从而使得对于输入信号的二次谐波反射器对功率放大器电路基本上呈现短路。
根据本发明的一种方法，通过对RF信号分路，产生第一分路RF信号和第二分路RF信号，来增加平衡放大器/天线组合的功率系数。该第二分路RF信号与第一分路RF信号有180°相差。该方法包括放大第一分路RF信号和第二分路RF信号，并分别产生第一放大RF信号和第二放大RF信号，每个第一和第二放大RF信号具有基频分量和二次谐波分量，第一放大RF信号的基频分量与第二放大RF信号的基频分量有180°相差，而第一放大RF信号的第二谐波频率分量与第二放大RF信号的二次谐波频率分量同相。
所述方法还包括天线调相，使得对于每个第一和第二放大RF信号的二次谐波频率信号，天线反射基本呈现短路，从而消除了第一和第二放大RF信号的二次谐波频率分量。
在根据本发明的另一方法中，平衡天线是直接由推挽B类放大器电路驱动的，对功率放大器电路供给随时间周期变化的输入信号。该方法包括选择平衡天线，使得被平衡激励驱动时对输入信号的基频呈现较低的输入阻抗，当被非平衡激励时对输入信号的二次谐波频率呈现基本上是电抗。该方法还包括用传输线将平衡天线连接到功率放大器电路，该传输线的长度是输入信号波长的1/8或是它的奇数倍，从而使输入信号的第二谐波反射回功率放大器电路呈现基本短路。
如上所述，驱动平衡天线系统的设计通常要求有这样一些部件推挽B类功率放大器、阻抗匹配网络、输出组合器、平衡-不平衡变换器和谐波滤波器。尽管这些元件对于驱动一定高值功率系数的天线是必需的，但也把这些元件的固有耗散功率损失带给了该系统。于是，企图通过抑制不需要的谐波频率分量来限制谐波畸变，造成了现有系统的低功率系数，从而降低了放大器/天线组合的性能。
惊奇地发现用于增加平衡放大器/天线组合的功率系数的系统可将推挽B类功率放大器直接与平衡天线集成在一起。通过采用这种独特的方法，本发明的系统可以消除与上述现有元件相连系的耗散功率损失，并同时消除了不需要的谐波频率分量。
通过下面结合附图对实施例的详细描述，将使本发明的这些和其它目的、特征和优点变得更加清楚。
图1是经推挽B类功率放大器驱动平衡天线的通常系统的方框图；图2是根据本发明构成的用于增加平衡放大器/天线组合的功率系数的系统的方框图。
首先参看图1，它示出了推挽B类功率放大器电路驱动平衡天线的通常结构。这种在现有技术中众所周知的通常设备包括RF信号分路器2、第一阻抗匹配网络4、推挽B类功率放大器(这里以晶体管Q1和Q2为例表示)、第二阻抗区配网络6、180°输出组合器8、平衡-不平衡变换器12、第一发射元件14和第二发射元件16。
将频率范围在大约3MHz和300Ghz(HF频带-EHF频带)之间的RF信号输入给RF信号分路器2，该RF信号分路器2包括一个输入端口，及第一和第二输出端口。RF信号分路器2在其输入端口接收RF信号，据此相等地分割与RF信号相连系的功率，在该信号分路器的输出端口分别产生两个分立的RF信号。第一分路RF信号和第二分路RF信号；第一和第二分路RF信号互有180°的相差。
第一阻抗匹配网络4位于RF信号分路器2和B类功率放大器Q1和Q2之间，应用第一阻抗匹配网络4将RF信号分路器2的输出阻抗与功率放大器Q1和Q2的输入阻抗相匹配。阻抗匹配通常是通过变压器耦合实现的，然而，也可以采用该技术领域熟知的其它匹配方法。
推挽B类功率放大器Q1和Q2，在工作时通过第一阻抗匹配网络4连接到RF信号分路器。功率放大器Q1和Q2在它们各自的基极[在双极结型晶体管(BJTs)的情况下]或它们各自的栅极[在金属半导体场效应晶体管(MESFETs)的情况下]接收第一和第二分路RF信号。然后功率放大器放大该发路RF信号，在它们各自的集电极(在BJTs情况下)或各自的漏极(在MESFETs时)分别产生第一放大RF信号和第二放大RF信号。如同第一和第二分路RF信号一样，第一和第二放大RF信号彼此也有180°的相差。
如上所述，如晶体管Q1和Q2等B类功率放大器具有很高功率系数的潜力，这种功率系数的理论极限是78.5％。MESFETs，高电子迁移率晶体管(HEMTs)，和BJTs都能达到这个理论功率系数极限，然而，达到这个极限的一个关键因素是具备这样一个条件与功率放大器的各自集电极(或漏极)连接的负载相连系的电阻相比，与B类功率放大器相连系的饱和电阻要低。
因此，当该饱和电阻对负载电阻之比理论上达到0值时，并当B类功放大器达到满信号摆幅(放大器工作在截止和饱和极限之间)时，该功率系数可达到78.5％的理论极限。由Lloyd P.Hunter，在1970年第三版的“Handbook of Semiconductor Electronics”，第11-96-第11-102页上，公开了与推挽B类功率放大器的工作相连系的这个已知功率系数极限的详细推导，在比引用作为参考。
然而，因为与MESFETs，HEMTs和BJTs等晶体管器件相联系的固有非线性，B类功率放大器的输出信号呈现出明显的谐波失真。这种失真导致在放大装置的输出信号中出现很大的谐波分量。如果不能消除，除非将这种谐波失真减到最小。显著地降低了整个系统的功率系数。具体地说，为了保持最大的系统功率系数，与B类功率放大器的输出信号相联系的二次谐波频率分量是很重要的因素。
因此，在图1所示的通常系统中，由B类功率放大器Q1和Q2分别产生的第一和第二放大RF信号二者都包含基频分量和显著的二次谐波频率分量。在推挽B类功率放大器操作中已确定，第一放大RF信号的基频分量与第二放大RF信号的基频分量有180°相差，而第一放大RF信号的二次谐波频率分量与第二放大RF信号的二次谐波频率分量同相。
第二阻抗匹配网络6位于B类功率放大器Q1和Q2与输出组合器8之间，正如它的名称所喻的，第二阻抗匹配网络6将B类功率放大器Q1和Q2的输出阻抗匹配到输出组合器8的输入阻抗，这可以用通常的变压器耦合实现。
输出组合器8工作时通过第二阻抗匹配网络6连接到B类功率放大器Q1和Q2。输出组合器8具有第一和第二输入端口和一输出端口。输出组合器8在它的第一和第二输入端口分别接收第一和第二放大RF信号，据此执行两种功能第一，输出组合器8将第一放大RF信号的基频分量与第二放大RF信号的基频分量组合，从而产生组合的RF信号；第二，输出组合器8组合同相的二次谐波频率分量，比如，由B类功率放大器Q1和Q2产生的第二次谐波负载电压，并通过将这些异相分量求和来消除这些不需要的谐波分量。
再来参看图1所示的通常结构，平衡-不平衡变换器12连接到输出组合器8的输出端口，接收输出组合器8的输出端口上的组合RF信号。平衡-不平衡变换器12提供了自输出组合器8的非平衡送入和平衡负载之间的变换，该平衡负载是由第一发射元件14和第二发射元件16组成的平衡天线，然后平衡天线将组合的RF信号发射到自由空间。
虽然在图1中未示出，在通常系统中可将谐波滤波器设置在输出组合器8和平衡-不平衡变换器12之间，以进一步减小在组合RF信号中存在的谐波失真。
在图1所示的通常系统中，为了实现发送RF信号的功能，系统工作所必须的几个系统部件引入了相当大的耗散功率损失，从而减小了与放大器/天线组合相联系的功率系数。特别是在微波频段，输出组合器8能使B类功率放大器Q1和Q2的功率系数减少比1dB还多。用百分比系数表示，这种损失相当于25％，从而将放大器的极限功率系数限制在大约59％。另外，如果不适当地限定B类功率放大器Q1和Q2产生的二次谐波电压，还将导致放大器功率系数的降低。这种不需要谐波分量可将功率系数的最大幅度降低到大约64％。
如上所述，与输出组合器8相联系的功率损失相合并的这种功率系数降低，导致放大器的极限功率系数的降低，于是也使系统的极限功率系数降低到50％以下。因此，在通常系统中，在第二阻抗匹配网络6中的固有耗散功率损失大约为3/10dB，在平衡-不平衡变换器12中为大约1/2dB。对于工作在大约15GHz-18GHz频率范围的通常系统来说，这些功率损失是典型的。
本发明的系统对图1所示的通常系统的系统功率系数提供了很大改进，本发明的系统通过将推挽B类功率放大器直接与平衡天线集成化来实现这种改进。通过采用这种独特的方案，可将根据本发明形成的系统用于消除在通常系统中与第二阻抗匹配网络6、输出组合器8、平衡-不平衡变换器12和任何谐波滤波器相联系的耗散功率损失。
现在参考图2，该图示出了根据本发明形成的用于增加平衡放大器/天线组合的功率系数的系统。在本发明系统的最佳实施例中包括RF信号分路器2、阻抗匹配网络4、推挽B类功率放大器(简化为晶体管Q1和Q2表示)、传输线20、第一发射元件22和第二发射元件24。该发射元件22和24包括平衡天线。
应知道，本发明的RF信号分路器2、阻抗匹配网络4和推挽B类功率放大器Q1和Q2的连接和功能，与上述的通常系统是完全相同的。换句话说，本发明的系统响应其最佳频率范围在大约3MHz-300GHz之间的RF信号，在RF信号分路器2的输入端口输入RF信号，RF信号分路器2响应该RF信号，产生第一和第二分路RF信号，第一和第二分路RF信号彼此有180°的相差。推挽B类功率放大器Q1和Q2通过阻抗匹配网络4接收第一和第二分路RF信号，并分别产生第一和第二放大RF信号，第一和第二放大RF信号具有基频分量和二次谐波分量，第一放大RF信号的基频分量与第二放大RF信号的基准分量有180°的相差，而第一放大RF信号的二次谐波频率分量与第二放大RF信号的二次谐波频率分量同相。
然而，从B类功率放大器Q1和Q2的各个集电极(或漏极)通过由发射元件22和24构成的天线的输出，是本发明系统区别于并相对于通常系统有很大的改进之处。令人惊奇的是，通过直接地将B类推挽功率放大器Q1和Q2与平衡天线集成化，并插入传输线20、适当地选择平衡天线的参量，本发明可消除与通常系统相联系的耗散功率损失，从而使本发明的放大器/天线组合更接近于理想的理论功率系数极限78.5％。
因此，本发明的系统以下面的方式改善了平衡放大器/天线组合的功率系数。本发明的平衡天线的选择，使得当以奇模式或平衡模式激励时，在基频呈现较低的输入电阻(几十欧姆，而不是几百欧姆)。此外，将本发明的平衡天线选得当以偶模式或非平衡模式激励时，对于二次谐波频率基本上呈现为电抗。于是，当以具有180°相差的各个基频分量的RF信号驱动时，平衡天线以最大功率系数工作。相反，当以具有彼此同相的各个二次谐波频率分量的RF信号驱动时，平衡天线以最小功率系数工作。
平衡天线对于二次谐波频率基本上呈现为电抗的效果是，在传输线和平衡天线之间的接点上，对于二次谐波频率分量实际上基本是开路。这种开路使得通过传输线反射回二次谐波分量，这样，通过将传输线选择为相对于输入RF信号的波长的一个特定的长度，则在传输线和功率放大器之间的接点上，反射的二次谐波分量将呈现为短路，其优点在于，这种短路会使RF信号的二次谐波分量得以消除。应知道选择适当的天线阻抗参数和插入具有适当特性传输线的程序，以产生这种效果，这里将其叫做定相平衡天线反射。
还应知道，呈现出上述阻抗特性的基元发射器族中的几个平衡天线也可用在本发明的系统中。比如，在本发明的一实施例中，平衡天线是由两个等长发射元件(振子臂)共线排列组成的半波振子天线，具体地说，由地平面反射器支持的半波振子天线的输入阻抗，可通过选择振子臂长度和选择振子和地平面反射器之间的间隔来制做。这样，为了充分地使在基频上天线的功率系数最大化，在抑制二次谐波频率分量的同时，在通过选择振子和地平面反射器之间的间隔来降低振子电阻之后，通过选择振子臂长度来制做振子电抗。应知道，振子臂长度主要影响振子电抗，而振子与地平面反射器之间空间的选择影响到电阻和电抗两者。
然而，半波振子天线只是基本发射器族中的一种天线，当以奇模式激励驱动时，在基频上呈现较低的输入阻抗，当以偶模式激励驱动时在二次谐波频率上基本呈现为电抗。于是，在本发明的其它实施例中可包括(但不限于)如阿尔福德环形天线，折叠缝隙天线，或偏馈缝隙天线等平衡天线，应该了解，本领域工作人员已知的具有同样阻抗特性的其它天线都可被用到本发明之中。
根据如图2所示的本发明，推挽B类放大器Q1和Q2分别产生第一和第二放大RF信号，如上所述，两个信号都有基频分量以及二次谐波频率分量，第一放大RF信号的基频分量与第二放大RF信号的基频分量有180°相差，即每个第一和第二放大RF信号的各个二次谐波频率分量是同相的。
传输线20工作时连接到B类功率放大器Q1和Q2的各个集电路(或漏极)。在最佳实施例中，传输线20具有的长度大约为基频波长的1/8。该长度还可大约为1/8波长的奇数倍，即3/8λ，3/8λ等。在实施例中传输线20是双线的，或梯型平衡传输线。传输线20是平衡的，以满足通常系统中所要求的位于传输线20和平衡天线之间的平衡-不平衡变换器的需要。与1/8波长传输线相联系的功率损耗当然可忽略不计，并抑制了二次谐波，通过本发明，不用输出组合器8，也无与它相联系的功率损失，直接通过传输线把功率放大器连接到天线。
再看图2，平衡天线在工作时连接到传输线20，传输线20接收来自功率放大器Q1和Q2的第一和第二放大RF信号，并将这些信号发送到平衡天线。表示为发射元件22和24的平衡天线对于每个第一和第二放大RF信号的二次谐波频率分量呈现为较高阻抗，或换句话说，此时在天线和传输线之间的接点基本上相当于开路，因此，二次谐波分量通过传输线20被反射回去。因为在该较佳实施例中，传输线的长度大约是基频波长的1/8，故在传输线与B类功率放大器Q1和Q2的各个集电极(或漏极)之间的接点上，反射的二次谐波分量呈现为基本短路。
该短路出现在功率放大器/传输线接点，因为通过选择传输线的长度为基频波长的1/8，则二次谐波分量(频率为基频的两倍)被沿传输线反射回来，二次谐波分量实际视其为一个四分之一波长的传输线，亦即，实际上是基波频率分量所视长度的两倍。因此，开路天线通过该传输线表现为(二次谐波下的)短的四分之一波长。以这种优越的方式，消除了与放大RF信号相关联的二次谐波频率分量。进一步地，还应理解到，任何类型的具有与该传输线20类似特性的阻抗变换器，均可用于本发明的系统之中。
与此相反，对于每一第一和第二放大RF信号的基波频率分量，平衡天线都呈现出低阻抗。所以，各第一和第二放大RF信号的基波频率分量由平衡天线发射到自由空间，它们以适当的相位组合成为一个发送RF信号。
上述描述表明，本发明的系统通过消除了传统系统中的第二阻抗匹配网络、输出组合器、平衡-不平衡变换器、以及谐波滤波器，进而消除了这些元部件分别引入的耗散功率损失，提高了平衡放大器/天线组合的功率系数。这种改进是通过将推挽B类功率放大器直接与平衡天线集成在一起，使放大RF信号的基波频率分量以适当的相位在自由空间中组合，同时优越地抑制放大RF信号中二次谐波分量来实现的。因此，根据本发明形成的系统能够获得78.5％这一理论功率系数极限。
尽管已结合附图对本发明的一些实施例进行了描述，但应理解到，本发明不止限于这些具体实施例，本领域的一般技术人员能够在不离开本发明范围和精神的前提下，做出各种其它的改变和修改。
权利要求
1.一种用于提高平衡放大器/天线组合的功率系数的系统，该系统响应于引入其中的射频(RF)信号，其包括-RF信号分路器(2)，该RF信号分路器(2)响应于RF信号，产生一第一分路RF信号和一第二分路RF信号，第二分路RF信号与第一分路RF信号有180°相位差；-功率放大器电路(Q1，Q2)，该功率放大器电路(Q1，Q2)响应于第一分路RF信号和第二分路RF信号，对每一第一和第二分路RF信号进行放大，并分别产生一第一放大RF信号和一第二放大RF信号，每一第一和第二放大RF信号具有基波频率分量和二次谐波频率分量，第一放大RF信号的基波频率分量与第二RF信号的基波频率分量有180°相位差，第一放大RF信号的二次谐波频率分量与第二放大RF信号的二次谐波频率分量相位相同；一平衡天线(22，24)，该天线(22，24)响应于第一放大RF信号和第二放大RF信号，其对各第一和第二放大RF信号的二次谐波频率分量呈现较高的阻抗，发射各第一和第二放大RF信号的基波频率分量，从而使得第一放大RF信号的基波频率分量在自由空间与第二放大RF信号的基波频率分量相组合，进而产生一发射的RF信号；以及一传输线(20)，该传输线(20)工作时连接于功率放大器电路(Q1，Q2)和天线(22，24)之间，其接收和发射第一放大RF信号和第二放大RF信号；选择该传输线(20)的长度，使其对各第一和第二放大RF信号的二次谐波频率分量大致呈现短路的效果，从而消除各第一和第二放大RF信号的二次谐波频率分量。
2.如权利要求1所定义的系统，其中RF信号的频率范围在大约3MHz和大约300GHz之间。
3.如权利要求1所定义的系统，其中功率放大器电路(Q1，Q2)包括推挽式B类功率放大器。
4.如权利要求1所定义的系统，其中传输线(20)的长度为RF信号波长的八分之一及其奇数倍这两种情况之一。
5.如权利要求1所定义的系统，进一步包括一阻抗匹配网络(4)，该网络(4)工作时连接于RF信号分离器(2)与功率放大器电路(Q1，Q2)之间，该网络(4)提供RF信号分离器(2)与功率放大器电路(Q1，Q2)之间的阻抗匹配。
6.一种放大器驱动天线装置，其包括一推挽式B类功率放大器电路(Q1，Q2)，该功率放大器电路(Q1，Q2)响应于一周期性的随时间变化的输入信号，并据其产生至少两个输出信号；一平衡天线(22，24)，其对输入信号的二次谐波呈现较高阻抗；以及至少一个传输线(20)，其工作时连接于功率放大器电路(Q1，Q2)和该平衡天线(22，24)之间，向该平衡天线(22，24)至少提供两个输出信号，该至少一个传输线(20)的长度为该输入信号波长的八分之一及其奇数倍这两种情况之一，从而在该输入信号的二次谐波上，大致短路地反射回该功率放大器电路(Q1，Q2)。
7.在组合系统中，包括一功率放大器电路(Q1，Q2)，其响应于一输入信号，并根据输入信号产生至少两个输出信号；一平衡天线(22，24)，其对该输入信号的二次谐波呈现出较高阻抗；以及一阻抗变换器(20)，其工作时连接于功率放大器电路(Q1，Q2)和平衡天线(22，24)之间，以向该平衡天线(22，24)提供至少两个输出信号，该阻抗变换器(20)在输入信号的二次谐波上，大致短路地反射回该功率放大器电路(Q1，Q2)。
8.一种用以提高平衡放大器/天线组合的功率系数的系统，该系统响应于引入其中的RF信号，该系统包括用于分离该RF信号并进而产生一第一分离RF信号和第二分离RF信号的装置(2)，该第二分离RF信号与第一分离RF信号具有180°相差。用于放大该第一分离RF信号第二分离RF信号并分别产生一第一放大RF信号和一第二放大RF信号的装置(Q1，Q2)，各第一和第二放大RF信号都具有基波频率分量和二次谐波频率分量；第一放大RF信号的基波频率分量与第二放大RF信号的基波频率具有180°相差，第一放大RF信号的二次谐波频率分量与第二放大RF信号的二次谐波频率分量同相；以及用于调整天线反射相位的装置(20)，使其对各第一和第二放大RF信号的二次谐波频率分量呈现大致短路的效果，从而消除各第一和第二放大RF信号的二次谐波频率分量。
9.一种提高平衡放大器/天线组合的功率系数的方法，该方法包括以下步骤分离一RF信号，从而产生一第一分离RF信号和一第二分离RF信号，该第二分离RF信号与第一分离RF信号具有180°相差；放大第一分离RF信号和第二分离RF信号，并分别产生一第一放大RF信号和一第二放大RF信号，各第一和第二放大RF信号都具有基波频率分量和二次谐波频率分量；第一放大RF信号的基波频率分量与第二放大RF信号的基波频率分量具有180°相差，第一放大RF信号的二次谐波频率分量与第二放大RF信号的二次谐波频率分量同相；以及调整天线反射相位，使其对各第一和第二放大RF信号的二次谐波频率分量呈现大致短路的效果，从而消除第一和第二放大RF信号中的二次谐波频率分量。
10.一种利用提供有周期性的随时间变化的输入信号的推挽式B类放大器电路(Q1，Q2)，直接地驱动平衡天线(22，24)的方法，该方法包括以下步骤选择平衡天线(22，24)，使其在平衡激励时对输入信号的基波频率呈现出较低值的输入阻抗，在不平衡激励时对输入信号的二次谐波频率基本上呈现出电抗，该平衡天线(22，24)由该推挽式B类功率放大器电路(Q1，Q2)来驱动；以及利用一传输线(20)将该平衡天线(22，24)与该功率放大器电路(Q1，Q2)相连接，该传输线(20)的长度为输入信号波长的八分之一和其奇数倍这两种情况之一，从而在输入信号的二次谐波上，大致短路地反射回该功率放大器电路(Q1，Q2)。
全文摘要
提高平衡放大器驱动天线配置的功率系数的系统，其包括响应于周期性时间变化输入信号并随之产生至少两个输出信号的推挽式B类功放电路(Q1，Q2)。该配置包括对输入信号二次谐波呈高阻抗的平衡天线(22，24)、至少一个连于功放电路及平衡天线(22，24)之间向该天线提供至少两个输出信号的传输线(20)，后者(20)长度为输入信号的1/8或其奇数倍，从而在输入信号的二次谐波上，大致短路地反射器功放电路，以消除二次谐波。
文档编号H01Q3/26GK1159687SQ9611451
公开日1997年9月17日 申请日期1996年10月31日 优先权日1995年10月31日
发明者J·A·皮尔罗, 小R·L·克劳斯, R·M·卢迪什 申请人:Ail系统公司