一种宽带射频功率放大器的谐波消除的校准系统及方法

摘要

本发明公开了一种宽带射频功率放大器的谐波消除的校准系统及方法，所述系统包括射频信号收发处理设备、发射通道、辅助电路和校准电路；射频信号收发处理设备包括ATE射频信号源、ATE射频接收机、校准控制端口和发射控制端口；辅助电路包括M个辅助通道，发射通道包括第一宽带功分器、宽带功率合成器、末级放大器、第一低通滤波器；校准电路的输入端与发射通道的射频输出端连接，校准电路的输出端连接ATE射频接收机。不需要分段大功率滤波器设计，不需要对滤波器进行切换，只需要进行校准，即可快速调用实现谐波抑制功能，能够应用于全频段内对射频功率放大器产生的谐波进行消除，在自动化测试中能够提高生产效率。

权利要求

1.一种宽带射频功率放大器的谐波消除的校准系统，其特征在于，包括：射频信号收发处理设备、发射通道、辅助电路和校准电路；

射频信号收发处理设备包括ATE射频信号源、ATE射频接收机、校准控制端口和发射控制端口；

辅助电路包括M个辅助通道，M=int（（fh‑fl）/fl），fl为发射通道的带宽最低频率，fh为发射通道的带宽最高频率，int（（fh‑fl）/fl）表示对（fh‑fl）/fl的计算结果取整；

发射通道包括第一宽带功分器、宽带功率合成器、末级放大器和第一低通滤波器，ATE射频信号源与第一宽带功分器的输入端连接，第一宽带功分器的输出端分别连接辅助电路的输入端和宽带功率合成器的一输入端，宽带功率合成器的另外M个输入端连接辅助电路的输出端，宽带功率合成器的输出端依次连接末级放大器和第一低通滤波器，第一低通滤波器的输出端作为射频输出端；

所述辅助电路还包括匹配电路、谐波发生器和第二宽带功分器，匹配电路的输入端为所述辅助电路的输入端，其与第一宽带功分器的输出端连接，匹配电路的输出端依次连接谐波发生电路和第二宽带功分器，第二宽带功分器具有M个输出端，分别与每个辅助通道的输入端连接，每个辅助通道的输出端分别与宽带功率合成器的另外M个输入端连接；

校准电路的输入端与发射通道的射频输出端连接，校准电路的输出端连接ATE射频接收机，校准电路包括：衰减器、第一一分N开关、N个反馈通道和第二一分N开关，其中N=M+1，衰减器的输入端与发射通道的射频输出端连接，衰减器的输出端通过第一一分N开关与N个反馈通道中的一个反馈通道的输入端连接，所述N个反馈通道中的一个反馈通道的输出端通过第二一分N开关与ATE射频接收机连接，射频信号收发处理设备通过校准控制端口控制第一一分N开关和第二一分N开关来实现控制校准电路的反馈通道的状态；

射频信号收发处理设备通过发射控制端口与辅助电路连接，用于控制辅助通道的状态；

射频信号收发处理设备通过校准控制端口与校准电路连接，用于控制校准电路的状态；

其中N个反馈通道包括一个直通通路和M个校准通道，第j个辅助通道与第j个校准通道的低频截止频率相等， 。

2.根据权利要求1所述的校准系统，其特征在于，第i个辅助通道包括依次连接的第i高通滤波器、第i移相器、第i功率调整器和第i开关，第i高通滤波器连接第二宽带功分器的输出端，宽带功率合成器的另外M个输入端中的一个输入端与第i开关连接，射频信号收发处理设备通过发射控制端口控制第i开关闭合或断开，以及第i开关闭合时控制第i移相器和第i功率调整器的参数来实现控制第i个辅助通道的状态， 。

3.根据权利要求2所述的校准系统，其特征在于，M个校准通道均包括高通滤波器，第j个校准通道的高通滤波器记为第M+j高通滤波器，其中直通通路为衰减器的输出端通过第一一分N开关与第二一分N开关连接，第M+j高通滤波器和第j高通滤波器相同。

4.一种宽带射频功率放大器的谐波消除的校准方法，其特征在于，包括：S101、ATE射频信号源以预设频率f发射主信号，所述主信号依次通过发射通道、校准电路的直通通路发送至ATE射频接收机，调整所述主信号的发射功率，使得发射通道的射频输出端的射频输出功率达到预设功率P，此时主信号的发射功率为P0，其中所述射频输出功率根据ATE射频接收机接收到的信号确定；

S102、设t=2，t表示t次谐波；

S103、判断tf是否满足 ，其中辅助电路包括M个辅助通道，表示第j个辅助通道的高通滤波器的截止频率，tf为t次谐波的频率；若是，转到S104；若否，转至步骤S107；

S104、选通第j个辅助通道和校准电路的第j个校准通道，所述主信号分为两路，一路输出至发射通道的输入端，另一路输出至第j个辅助通道，第j个辅助通道输出的信号与发射通道的输入端接收的信号合并，合并后的信号依次通过发射通道、第j个校准通道发送至ATE射频接收机，对第j个辅助通道的移相器进行相位调整，使得ATE射频接收机通过第j个校准通道接收的信号的功率最小，此时记第j个辅助通道的移相器的相位为 ，其中第j个辅助通道和第j个校准通道的低频截止频率相等；

S105、保持第j个辅助通道的移相器的相位为 ，对第j个辅助通道的功率调整器进行功率调整，使得ATE射频接收机通过第j个校准通道接收的信号的功率最小，此时记第j个辅助通道的功率调整器的功率为 ，则 为消除t次谐波的校准参数；

S106、t=t+1，转至步骤S103；

S107、校准结束，建立频率f、发射功率P0、射频输出功率P和所有校准参数 的对应关系并进行存储，所述对应关系用于对频率f和射频输出功率为P的信号进行宽带射频功率放大器的谐波消除时直接调用以实现谐波消除。

5.根据权利要求4所述的校准方法，其特征在于，所述射频输出功率根据ATE射频接收机接收到的信号确定包括：射频输出功率P=接收功率+校准电路的损耗，其中接收功率指ATE射频接收机接收到的信号的功率。

6.根据权利要求4所述的校准方法，其特征在于，所述方法还包括：在步骤S101之前，确定辅助通道的数量M，M=int（（fh‑fl）/fl），fl为发射通道的带宽最低频率，fh为发射通道的带宽最高频率，int（（fh‑fl）/fl）表示对（fh‑fl）/fl的计算结果取整。

7.根据权利要求6所述的校准方法，其特征在于，所述方法还包括：在步骤S101之前，确定各个辅助通道的高通滤波器的截止频率： 。

说明书

一种宽带射频功率放大器的谐波消除的校准系统及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及射频半导体自动化测试技术领域，尤其涉及一种宽带射频功率放大器的谐波消除的校准系统及方法。

背景技术

[0002] 在射频半导体自动化测试需求中，往往有很多射频待测芯片（DUT）具有射频大功率需求，例如一些射频开关，以及射频功率放大器等。而DUT对测试指标要求严格，因此一般
对测试设备的性能指标要求较高，例如谐波抑制能力。

[0003] 谐波是射频功率放大器固有的产物。谐波往往是无用的，而且容易会对谐波处其他信号造成干扰，因此功率放大器的谐波滤除是十分重要的。功率放大器的谐波滤除往往
是用滤波器进行实现。

[0004] 在窄带射频功率放大器中，谐波抑制较为容易，往往只需要一个低通滤波器或者是带通滤波器即可实现。而在宽带射频功率放大器中，为了抑制功率放大器产生的谐波，就
需要不同频段的放大器共同实现，根据功率放大器发射的频率而对滤波器进行选择，这时
候就需要根据不同频率通过大功率射频开关对功率放大器进行切换。低频的射频功率放大
器可以用二极管或者是射频继电器进行切换，频率高时可以采用射频继电器进行切换，但
高频率的射频继电器难以通过大的射频功率，会造成一定的瓶颈。而且滤波器的体积往往
与所通过的功率成正比，因此宽带射频功率射频放大器由于需要多个大体积的滤波器，往
往有较大的体积及重量。

[0005] 窄带滤波器性能容易实现，因此在通信中由于一般采用窄带通信，但在射频测试中由于需要面对不同的DUT，因此需要多种滤波器进行谐波抑制，采用手动更换会大大降低
灵活性和生产效率，并且由于操作失误也会带来额外的麻烦。

[0006] 用二极管搭建的开关进行滤波器切换能够避免操作失误，但二极管的响应时间慢，会大大降低自动化产线的生产效率，并且二极管开关的插损大，该损耗需要由功率放大
器进行弥补，因此对功率放大器有更大的功率需求，而更大的功率需求就意味着进一步的
设计难度以及更高的谐波，因此也会造成对滤波器指标要求的进一步提升，更进一步的由
于二极管是非线性器件，因此二极管也会产生谐波，因此对于谐波抑制能力要求很高的应
用该方案不适合。

[0007] 目前采用微波继电器能够实现较小的插入损耗以及较高的频率带宽。但微波继电器的时间响应往往很慢，也会严重影响测试效率。而且由于继电器的触电结构，其比较容易
降低性能，因此对于高要求的射频测试场合，采用微波继电器就意味着频繁更换，和更高的
成本。并且往往高频微波继电器不会有很高的功率通过能力，因此造成了应用限制。

[0008] 并且滤波器的功率容量往往和体积成正比，更宽的带宽，更大的功率就意味着更大的体积。特定滤波器对谐波的抑制能力一定，在更大谐波的功率放大器中，谐波抑制能力
就会达不到设计需求，因此不具有通用性。

发明内容

[0009] 本发明提供一种宽带射频功率放大器的谐波消除的校准系统及方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

[0010] 第一方面，本发明实施例提供了一种宽带射频功率放大器的谐波消除的校准系统，包括：射频信号收发处理设备、发射通道、辅助电路和校准电路；

[0011] 射频信号收发处理设备包括ATE射频信号源、ATE射频接收机、校准控制端口和发射控制端口；

[0012] 辅助电路包括M个辅助通道，M=int（（fh‑fl）/fl），fl为发射通道的带宽最低频率，fh为发射通道的带宽最高频率，int（（fh‑fl）/fl）表示对（fh‑fl）/fl的计算结果取整；

[0013] 发射通道包括第一宽带功分器、宽带功率合成器、末级放大器和第一低通滤波器，ATE射频信号源与第一宽带功分器的输入端连接，第一宽带功分器的输出端分别连接辅助
电路的输入端和宽带功率合成器的一输入端，宽带功率合成器的另外M个输入端连接辅助
电路的输出端，宽带功率合成器的输出端依次连接末级放大器和第一低通滤波器，第一低
通滤波器的输出端作为射频输出端；

[0014] 校准电路的输入端与发射通道的射频输出端连接，校准电路的输出端连接ATE射频接收机；

[0015] 射频信号收发处理设备通过发射控制端口与辅助电路连接，用于控制辅助通道的状态；

[0016] 射频信号收发处理设备通过校准控制端口与校准电路连接，用于控制校准电路的状态。

[0017] 进一步，所述校准电路包括：衰减器、第一一分N开关、N个反馈通道和第二一分N开关，其中N=M+1，大功率衰减器的输入端与发射通道的射频输出端连接，大功率衰减器的输
出端通过第一一分N开关与反馈通道的输入端连接，反馈通道的输出端通过第二一分N开关
与ATE射频接收机连接，射频信号收发处理设备通过校准控制端口控制第一一分N开关和第
二一分N开关来实现控制校准电路的反馈通道的状态。

[0018] 进一步，所述辅助电路还包括匹配电路、谐波发生器和第二宽带功分器，匹配电路的输入端为所述辅助电路的输入端，其与第一宽带功分器的输出端连接，匹配电路的输出
端依次连接谐波发生电路和第二宽带功分器，第二宽带功分器具有M个输出端，分别与每个
辅助通道的输入端连接，每个辅助通道的输出端分别与宽带功率合成器的另外M个输入端
连接。

[0019] 进一步，第i个辅助通道包括依次连接的第i高通滤波器、第i移相器、第i功率调整器和第i开关，第i高通滤波器连接第二宽带功分器的输出端，宽带功率合成器的另外M个输
入端中的一个输入端与第i开关连接，射频信号收发处理设备通过发射控制端口控制第i开
关闭合或断开，以及第i开关闭合时控制第i移相器和第i功率调整器的参数来实现控制第i
辅助通道的状态， 。

[0020] 进一步，N个反馈通道包括一个直通通路和M个校准通道，M个校准通道均包括高通滤波器，第j个校准通道的高通滤波器记为第M+j高通滤波器，其中直通通路为大功率衰减
器的输出端通过第一一分N开关与第二一分N开关连接，第M+j高通滤波器和第j高通滤波器
相同。

[0021] 第二方面，本发明实施例还提供了一种宽带射频功率放大器的谐波消除的校准方法，包括：

[0022] S101、ATE射频信号源以预设频率f发射主信号，所述主信号依次通过发射通道、校准电路的直通通路发送至ATE射频接收机，调整所述主信号的发射功率，使得发射通道的射
频输出端的射频输出功率达到预设功率P，此时主信号的发射功率为P0，其中所述射频输出
功率根据ATE射频接收机接收到的信号确定；

[0023] S102、设t=2；

[0024] S103、判断tf是否满足 ，其中辅助电路包括M个辅助通道， 表示第j个辅助通道的高通滤波器的截止频率，tf为t次谐波的频率；若是，转到S104；
若否，转至步骤S107；

[0025] S104、选通第j个辅助通道和校准电路的第j个校准通道，所述主信号分为两路，一路输出至发射通道的输入端，另一路输出至第j辅助通道，第j辅助通道输出的信号与发射
通道的输入端接收的信号合并，合并后的信号依次通过发射通道、第j个校准通道发送至
ATE射频接收机，对第j个辅助通道的移相器进行相位调整，使得ATE射频接收机通过第j个
校准通道接收的信号的功率最小，此时记第j个辅助通道的移相器的相位为 ；

[0026] S105、保持第j个辅助通道的移相器的相位为 ，对第j个辅助通道的功率调整器进行功率调整，使得ATE射频接收机通过第j个校准通道接收的信号的功率最小，此时记第j
个辅助通道的功率调整器的功率为 ，则 为消除t次谐波的校准参数；

[0027] S106、t=t+1，转至步骤S103；

[0028] S107、校准结束，建立频率f、发射功率P0、射频输出功率P和所有校准参数的对应关系并进行存储，所述对应关系用于对频率f和射频输出功率为P的信号
进行宽带射频功率放大器的谐波消除时直接调用以实现谐波消除。

[0029] 进一步，所述射频输出功率根据ATE射频接收机接收到的信号确定包括：射频输出功率P=接收功率+校准电路的损耗，其中接收功率指ATE射频接收机接收到的信号的功率。

[0030] 进一步，所述方法还包括：在步骤S101之前，确定辅助通道的数量M，M=int（（fh‑fl）/fl），fl为发射通道的带宽最低频率，fh为发射通道的带宽最高频率，int（（fh‑fl）/fl）
表示对（fh‑fl）/fl的计算结果取整。

[0031] 进一步，所述方法还包括：在步骤S101之前，确定各个辅助通道的高通滤波器的截止频率： 。

[0032] 本发明实施例的一种宽带射频功率放大器的谐波消除的校准系统及方法，至少具有以下有益效果：校准系统包括：射频信号收发处理设备、发射通道、辅助电路、校准电路，
不需要分段大功率滤波器设计，不需要对滤波器进行切换，不需要不同频率的滤波器进行
单独调试，只需要进行一次校准，即可快速调用实现谐波抑制功能，能够应用于全频段内对
射频功率放大器产生的谐波进行消除，在自动化测试中能够提高生产效率。

附图说明

[0033] 附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

[0034] 图1是本发明一实施例提供的一种宽带射频功率放大器的谐波消除的校准系统的结构示意图；

[0035] 图2是本发明另一实施例提供的一种宽带射频功率放大器的谐波消除的校准系统的结构示意图；

[0036] 图3是本发明一实施例提供的一种谐波功率和功率调整器的功率的关系图；

[0037] 图4是本发明另一实施例提供的一种谐波功率和功率调整器的功率的关系图。

具体实施方式

[0038] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不
用于限定本发明。

[0039] 需要说明的是，虽然在系统示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于系统中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示
出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别
类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

[0040] 射频输入信号假设是幅度为1，频率为 的余弦信号，形式为：

[0041] ；

[0042] 由于该信号经过放大器后会产生各次谐波，则可以认为功率放大器输出的信号的形式为：

[0043] ；

[0044] 其中省略号为各更高次谐波分量。因此信号各谐波幅度依次为 ，相位依次为 ，主信号幅度为A，相位为 。

[0045] 若不进行处理，上述信号均会从射频输出端输出，从而对信号产生影响。传统做法是对上述信号进行低通滤波，将上述主信号的谐波强行通过低通滤波器滤除。在应用于射
频测试时，需要多种滤波器进行谐波抑制。

[0046] 本发明在进行宽带大功率放大器的谐波消除时，采用图1中的射频信号收发处理设备、发射通道和辅助电路进行谐波消除，在末放输出端，不再具有分段大功率滤波器的设
计，取而代之的是一个全频段大功率低通滤波器，图1中的第一低通滤波器。在该功率放大
器的前级，信号通过一个全频段的第一宽带功分器将信号分为2路，一路作为主信号部分产
生所需要的大功率信号，第一宽带功分器输出的另一部分通过谐波发生电路，产生主信号
的各次谐波，各次谐波分别通过不同的高通滤波器（第1高通滤波器 第M高通滤波器）抑制
~
比该次谐波低频的成分（包括主信号频率和低频谐波频率），通过高通滤波器后的信号分别
进入相应的移相器（第1移相器 第M移相器）对信号分别进行移相，然后再进入相应的功率
~
调整器（第1功率调整器 第M功率调整器）对移相后的信号进行功率调整。进行了滤波、移
~
相、功率调整后的各路信号与第一宽带功分器输出的主信号通过宽带功率合成器合并为一
路信号，这些信号经过第二低通滤波器，以滤除宽频通带以上的高频信号，然后通过第二低
通滤波器的信号依次通过个驱动放大器和末级放大器对各信号进行放大最后再次通过第
一低通滤波器后将信号输出。

[0047] 发射通道和辅助电路的结合能够实现射频测试中谐波消除的功能，但是要实现谐波消除，需要确定辅助电路中各个移相器和功率调整器的数值，如何获取准确的数值使得
谐波消除效果更好成为了亟待解决的问题。因此，本发明首先进行校准，在实际谐波消除应
用中，能够直接调用校准参数，在自动化测试中能够提高生产效率，并且使得辅助电路中对
谐波的移相和功率的调整更精准，从而提高谐波消除的效果。

[0048] 如图1所示，宽带射频功率放大器的谐波消除的校准系统包括：射频信号收发处理设备、发射通道、辅助电路、校准电路；

[0049] 射频信号收发处理设备包括ATE射频信号源、ATE射频接收机、校准控制端口和发射控制端口；

[0050] 辅助电路包括M个辅助通道，M=int（（fh‑fl）/fl），fl为发射通道的带宽最低频率，fh为发射通道的带宽最高频率，int（（fh‑fl）/fl）表示对（fh‑fl）/fl的计算结果取整；

[0051] 发射通道包括第一宽带功分器、宽带功率合成器、末级放大器、第一低通滤波器，ATE射频信号源与第一宽带功分器的输入端连接，第一宽带功分器的输出端分别连接辅助
电路的输入端和宽带功率合成器的一输入端，宽带功率合成器的另外M个输入端连接辅助
电路的输出端，宽带功率合成器的输出端依次连接末级放大器和第一低通滤波器，第一低
通滤波器的输出端作为射频输出端；

[0052] 校准电路的输入端与发射通道的射频输出端连接，校准电路的输出端连接ATE射频接收机，校准电路包括N个反馈通道，其中N=M+1；

[0053] 射频信号收发处理设备通过发射控制端口与辅助电路连接，用于控制辅助通道的状态；

[0054] 射频信号收发处理设备通过校准控制端口与校准电路连接，用于控制校准电路的状态。

[0055] 具体地，控制辅助通道的状态指控制辅助通道导通或者断开，以及控制辅助通道导通时的参数，控制辅助通道导通或者断开即控制辅助通道与发射通道连接，或者断开辅
助通道与发射通道的连接；控制反馈通道的状态指控制反馈通道导通或者断开，即控制反
馈通道分别与射频输出端、ATE射频接收机连接，或者断开反馈通道与射频输出端、ATE射频
接收机的连接。

[0056] 在一实施例中，所述校准电路包括：衰减器、第一一分N开关、N个反馈通道、第二一分N开关，其中N=M+1，衰减器的输入端与发射通道的射频输出端连接，衰减器的输出端通过
第一一分N开关与反馈通道的输入端连接，反馈通道的输出端通过第二一分N开关与ATE射
频接收机连接。由于射频信号收发处理设备不能发射和接收大功率信号，因此，采用衰减器
将射频大功率信号衰减成小功率信号。

[0057] 在一实施例中，所述辅助电路还包括匹配电路、谐波发生器和第二宽带功分器，匹配电路的输入端为所述辅助电路的输入端，其与第一宽带功分器的输出端连接，匹配电路
的输出端依次连接谐波发生电路和第二宽带功分器，第二宽带功分器具有M个输出端，分别
与每个辅助通道的输入端连接，每个辅助通道的输出端分别与宽带功率合成器的另外M个
输入端连接。

[0058] 在一实施例中，第i个辅助通道包括依次连接的第i高通滤波器、第i移相器、第i功率调整器和第i开关，第i高通滤波器连接第二宽带功分器的输出端，宽带功率合成器的另
外M个输入端中的一个输入端与第i开关连接，射频信号收发处理设备通过发射控制端口控
制第i开关闭合或断开，以及第i开关闭合时控制第i移相器和第i功率调整器的参数来实现
控制第i辅助通道的状态， 。

[0059] 在一实施例中，N个反馈通道包括一个直通通路和M个校准通道，M个校准通道均包括高通滤波器，第j个校准通道的高通滤波器记为第M+j高通滤波器，其中直通通路为大功
率衰减器的输出端通过第一一分N开关与第二一分N开关连接，第M+j高通滤波器和第j高通
滤波器相同。射频信号收发处理设备通过校准控制端口控制第一一分N开关和第二一分N开
关来实现控制反馈通道的状态。

[0060] 在一实施例中，发射通道还包括增益模块，设置在ATE射频信号源和第一宽带功分器之间，将ATE射频信号源输出的主信号先进行增益放大。

[0061] 在一实施例中，发射通道还包括第二低通滤波器和两个驱动放大器，第二低通滤波器和两个驱动放大器依次连接，设置在宽带功率合成器和末级放大器之间，由于辅助电
路中谐波发生电路会产生各阶谐波，因此，设置第二低通滤波器滤除宽频通带以上的高频
信号。

[0062] 在一实施例中，射频信号收发处理设备还包括数字信号处理器，数字信号处理器通过校准控制端口控制校准电路中第一一分N开关、第二一分N开关的闭合和断开，数字信
号处理器通过发射控制端口控制辅助电路中第1‑M开关的闭合和断开，以及控制移相器和
功率调整器进行调节。

[0063] 本发明实施例还提供了一种宽带大功率放大器谐波消除的校正方法，应用于图1的校准装置，包括以下步骤S101‑S107：

[0064] S101、ATE射频信号源以预设频率f发射主信号，所述主信号依次通过发射通道、校准电路的直通通路发送至ATE射频接收机，调整所述主信号的发射功率，使得发射通道的射
频输出端的射频输出功率达到预设功率P，此时主信号的发射功率为P0，其中所述射频输出
功率根据ATE射频接收机接收到的信号确定；

[0065] S102、设t=2；

[0066] S103、判断tf是否满足 ，其中辅助电路包括M个辅助通道，表示第j个辅助通道的第j高通滤波器的截止频率，tf为t次谐波的频率；若是，转到
S104；若否，转至步骤S107；

[0067] S104、选通第j个辅助通道和校准电路的第j个校准通道，所述主信号分为两路，一路输出至发射通道的输入端，另一路输出至第j辅助通道，第j辅助通道输出的信号与发射
通道的输入端接收的信号合并，合并后的信号依次通过发射通道、第j个校准通道发送至
ATE射频接收机，对第j个辅助通道的移相器进行相位调整，使得ATE射频接收机通过第j个
校准通道接收的信号的功率最小，此时记第j个辅助通道的移相器的相位为 ；

[0068] 其中，步骤S104中对第j个辅助通道的移相器进行相位调整，使得ATE射频接收机通过第j个校准通道接收的信号的功率最小，此时记第j个辅助通道的移相器的相位为
包括步骤S1041‑S1042：

[0069] S1041、对第j个辅助通道的移相器进行相位调整，共进行360度的相位测试，每对第j个辅助通道的移相器进行一次步进，ATE射频接收机获取接收到的信号的功率，记为t次
谐波功率，形成相位和t次谐波功率对应表；

[0070] S1042、从所述相位和t次谐波功率对应表中查找t次谐波功率最小值对应的相位，记为 ，作为第j辅助通道的移相器的相位。

[0071] S105、保持第j个辅助通道的移相器的相位为 ，对第j个辅助通道的功率调整器进行功率调整，使得ATE射频接收机通过校准电路的第j个校准通道接收的信号的功率最
小，此时记第j个辅助通道的功率调整器的功率为 ，则 为消除t次谐波的校
准参数；

[0072] 在一实施例中，可先将校准参数 进行存储。

[0073] 其中，步骤S105中对第j个辅助通道的功率调整器进行功率调整，使得ATE射频接收机通过第j个校准通道接收的信号的功率最小，此时记第j个辅助通道的功率调整器的功
率为 包括步骤S1051‑S1054：

[0074] S1051、将第j个辅助通道的功率调整器的功率调小，ATE射频接收机通过第j个校准通道接收的信号的功率发生变化；

[0075] S1052、若ATE射频接收机接收信号的功率变小，则继续将第j个辅助通道的功率调整器的功率调小，直至再次调整时ATE射频接收机接收的信号的功率变大，则ATE射频接收
机接收信号的功率最小时，第j个辅助通道的功率调整器记为pj1；

[0076] S1053、若ATE射频接收机接收信号的功率变大，则将第j个辅助通道的功率调整器的功率调大，ATE射频接收机接收的信号的功率变小，继续将第j个辅助通道的功率调整器
的功率调大，直至再次调整时ATE射频接收机接收的信号的功率变大，则ATE射频接收机接
收信号的功率最小时，第j个辅助通道的功率调整器记为pj2；

[0077] S1054、第j个辅助通道的功率调整器的功率 为pj1或pj2。

[0078] S106、t=t+1，转至步骤S103；

[0079] S107、校准结束，建立频率f、发射功率P0、射频输出功率P和所有校准参数的对应关系并进行存储，所述对应关系用于对频率f和射频输出功率为P的信号
进行宽带大功率放大器谐波消除时直接调用以实现谐波消除。

[0080] 在一实施例中，所述射频输出功率根据ATE射频接收机接收到的信号确定包括：射频输出功率=接收功率+校准电路的损耗，其中接收功率指ATE射频接收机的接收到的信号
的功率。

[0081] 在一实施例中，在步骤S101之前，确定辅助通道的数量M，M=int（（fh‑fl）/fl），fl为发射通道的带宽最低频率，fh为发射通道的带宽最高频率，int（（fh‑fl）/fl）表示对（fh‑
fl）/fl的计算结果取整。

[0082] 在一实施例中，在步骤S101之前，确定各个辅助通道的高通滤波器的截止频率，。

[0083] 在一实施例中，射频信号收发处理设备还包括控制寄存器，将校准参数写入控制寄存器。

[0084] 步骤S101‑S107是进行频率为f，射频输出功率为P的信号的校准，得到一组校准参数和ATE射频信号源输出的主信号的发射功率，一组校准参数如下： ，
，......，将校准参数写入控制寄存器，记为Reg，重复步骤S101‑S107，针对不同的频率和射
频输出功率进行校准，得到全频段全功率的校准数据，将得到的全频段全功率的校准数据
形成表1，进行存储，表1中，m表示频率数量，n表示功率数量。然后在实际应用中，射频信号
收发处理设备直接根据不同频率和射频输出功率的需求，获取对应的ATE射频信号源输出
的主信号的发射功率和对应的控制寄存器，从对应的控制寄存器调用对应的校准参数，对
于不在表内的频率和射频输出功率，则需要重新进行校准。从而能够应用于在全频段内对
射频功率放大器产生的谐波进行消除。表1中，对于要求输出频率为Freq1，射频输出功率为
Power1的信号的校准，从表1中获取到ATE射频信号源输出的主信号的发射功率为P011，对
应的控制寄存器为Reg11，根据P011和Freq1控制ATE射频信号源，从Reg11调用校准参数控
制辅助电路的移相器和功率调整器。

[0085] 表1

[0086]

[0087] 图2是本发明另一实施例提供的一种宽带射频功率放大器的谐波消除的校准系统，高通滤波器设计最低频的高通滤波器低通截止频率为带宽最低频率为2倍，高通滤波器
最低截止频率步进为带宽最低频率，以免可能相邻两次谐波落入同一高通滤波器内，当带
宽范围为1GHz‑5.8GHz，根据公式M=int（（fh‑fl）/fl），得到M=4，校准电路的N=5，则需要4个
辅助通道，如图4所示。当带宽范围为2GHz‑5.8GHz，根据公式M=int（（fh‑fl）/fl），得到M=1，
校准电路的N=2，则只需要1个辅助通道。

[0088] 以下采用带宽范围为1GHz‑5.8GHz的例子进行举例说明。辅助通道和校准通道均采用4个高通滤波器进行设计。第1辅助通道包括第1高通滤波器、第1移相器、第1功率调整
器和第1开关，第2辅助通道包括第2高通滤波器、第2移相器、第2功率调整器和第2开关，第3
辅助通道包括第3高通滤波器、第3移相器、第3功率调整器和第3开关，第4辅助通道包括第4
高通滤波器、第4移相器、第4功率调整器和第4开关。第1校准通道包括第5高通滤波器，第2
校准通道包括第6高通滤波器，第3校准通道包括第7高通滤波器，第4校准通道包括第8高通
滤波器。

[0089] 第1高通滤波器 第4高通滤波器的低频截止频率分别为2GHz、3GHz、4GHz、5GHz。对~
应的校准电路的第5高通滤波器 第8高通滤波器的低频截止频率分别为2GHz、3GHz、4GHz、
~
5GHz。

[0090] 首先认为末级放大器输出的信号具有s1（t）的形式。由于功率放大器的高次谐波不影响低次谐波，而低次谐波的谐波可能会影响高次谐波，因此需要从低次谐波到高次谐
波依次对谐波进行消除。

[0091] 将射频输出端连接衰减器输入端，将第二一分五开关的输出端连接ATE射频接收机，进行谐波消除校准操作。校准操作包括以下步骤：

[0092] S201、射频信号收发处理设备发射主信号，主信号频率f为1GHz，射频输出功率要求为P，通过射频信号收发处理设备的校准控制端口将校准电路的中第一一分五开关、第二
一分五开关分别与直通通路导通，进行主信号功率监测，主信号依次通过发射通道、校准电
路的直通通路发送至ATE射频接收机，调整ATE射频信号源的发射信号功率，使ATE射频接收
机监测到的接收信号功率满足射频输出功率的要求，此时发射功率为P0，其中满足射频输
出功率的要求指射频输出功率P=接收功率+校正电路的损耗，接收功率指ATE射频接收机接
收到的信号的功率。

[0093] S202、信号经过第一宽带功分器进入辅助电路后，首先经过匹配电路对第一宽带功分器和谐波发生电路进行匹配，然后信号进入谐波发生电路，其目的是产生主信号的各
阶谐波，信号经过谐波发生器后的信号形式为：

[0094] ；

[0095] 其中省略号为各更高次谐波分量，a1，b1，c1，d1......分别为各阶次谐波的幅度，分别为谐波发生器产生的各阶次谐波的相位。

[0096] S203、首先对二次谐波进行处理，即首先消除上述s1（t）信号中的二次谐波项：，采用的方式是分析对应的辅助通道，同时校准电路也选择对应通道进行
操作，产生步骤S202中谐波信号的二次谐波项 ，以使得产生的
和 相抵消，具体为，选通选通第1辅助通道和第1校准通道，
先获取频率f和射频输出功率P下抵消二次谐波所需要的第1移相器的相位 ，再获取在第1
移相器的相位为 时抵消二次谐波所需要的第1功率调整器的功率 ，得到二次谐波消除
所需校准参数为 。具体包括步骤S2031‑S2033。

[0097] S2031、根据步骤S101的结果，不改变ATE射频信号源的发射信号频率f和发射功率P0，射频信号收发处理设备通过发射控制端口控制第1开关闭合，通过校准电路控制端口控
制第一一分五开关和第二一分五开关分别与第5高通滤波器连通，即选通第1辅助通道和第
1校准通道，ATE射频接收机获取接收到的信号的功率，记为二次谐波功率。

[0098] S2032、控制辅助电路中第1辅助通道中第1移相器的相位，每对第1移相器的相位进行一次步进，ATE射频接收机对二次谐波功率进行一次监测，共进行360度的相位测试，形
成相位和二次谐波功率的对应表。从相位和二次谐波功率的对应表中找到二次谐波功率最
小时的相位和二次谐波功率，此相位即为频率f和射频输出功率P下所需要的抵消二次谐波
的相位，记为相位 。

[0099] S2033、根据S2032的结果，对第1辅助通道的相位进行控制，使第1移相器的相位为，射频信号收发处理设备控制辅助电路中第1功率调整器的功率，使得二次谐波功率最
小。具体操作包括：

[0100] 首先将第1功率调整器的功率调小，ATE射频接收机监测二次谐波功率的变化；包括两种情况，第一种情况：若二次谐波功率变小，则继续将第1功率调整器的功率调小，直到
再次调整时二次谐波功率变大，则二次谐波功率最小时，第1功率调整器的功率记为p11，如
图3所示；第二情况：若二次谐波功率变大，则将第1功率调整器的功率调大，则会使二次谐
波功率变小，直到再次调整时二次谐波功率变大，则二次谐波功率最小时，第1功率调整器
的功率记为p12，如图4所示。此时则二次谐波消除校准完成，二次谐波消除所需校准参数为
，其中 为p11或者是p12。

[0101] 由于二阶高通滤波器会使更高阶的三阶，四阶等高阶的各次谐波通过，因此处理二次谐波的同时，会使末级放大器输出的三阶及以上谐波进行矢量相加，以三阶为例，三阶
谐波信号为s1（t）信号中的 ，经过辅助电路的第1辅助通道后再经过各级放
大器产生的三阶谐波为 ，则该两个信号的矢量和即为输出三阶信号的
幅度和相位，记为： ，同理对四阶等
更高阶均有类似关系式，即 。则经过本步骤校准后，末级放大器输出的三
阶及以上谐波的形式为 。

[0102] S204、消除步骤S203中s18（t）信号中的三次谐波项： 。采用的方式是分析对应的辅助通道，同时校准电路也选择对应通道进行操作，产生步骤S202中的三
次谐波项 ，以使得产生的三次谐波项 与
相抵消，具体为，选通选通第2辅助通道和第2校准通道，先获取频率f和射频输出功率P下抵
消三次谐波所需要的第2移相器的相位 ，再获取在第2移相器的相位为 时抵消三次谐
波所需要的第2功率调整器的功率 ，得到三次谐波消除所需校准参数为 。具体
包括步骤S2041‑S2043。

[0103] S2041、不改变ATE射频信号源的发射信号频率f和发射功率P0，射频信号收发处理设备通过发射控制端口控制第2开关闭合（此时第1开关仍处于闭合状态），通过校准电路控
制端口控制第一一分五开关和第二一分五开关分别与第6高通滤波器连通，即选通第2辅助
通道和第2校准通道，ATE射频接收机获取接收到的信号的功率，记为三次谐波功率。

[0104] S2042、射频信号收发处理设备控制辅助电路中第2移相器的相位，每对第2移相器的相位进行一次步进，ATE射频接收机对三次谐波功率进行一次监测，共进行360度的相位
测试，形成控制相位和三次谐波功率的对应表。从相位和三次谐波功率的对应表中找到三
次谐波功率最小时的相位和三次谐波功率，此相位即为频率f和射频输出功率P下所需要的
抵消三次谐波的相位，记为相位 。

[0105] S2043、根据S2042的结果，对第2辅助通道的相位进行控制，使第2移相器的相位为，射频信号收发处理设备通过控制辅助电路中第2功率调整器的功率，使得三次谐波功
率最小。具体操作包括：

[0106] 首先将第2功率调整器的功率调小，ATE射频接收机监测三次谐波功率的变化；包括两种情况，第一种情况：若三次谐波功率变小，则继续将第2功率调整器的功率调小，直到
再次调整时三次谐波功率变大，则三次谐波功率最小时，第2功率调整器的功率记为p21；第
二种情况：若三次谐波功率变大，则将第2功率调整器的功率调大，则三次谐波功率变小，直
到再次调整第2功率调整电路的功率调大时，三次谐波功率变大，则三次谐波功率最小时，
第2功率调整器的功率记为功率p22。则此时三次谐波消除校准完成，三次谐波消除所需校
准参数为 ，其中 为p21或者是p22。

[0107] 消除三次谐波时四次谐波及以上更高阶的谐波发生矢量加，即经过本步骤校准后，四次及以上谐波具有的表达式的形式为： 。

[0108] S205、消除步骤S204中s28（t）信号中的四次谐波项： 。采用的方式是分析对应的辅助通道，同时校准电路也选择对应通道进行操作，产生步骤S202中谐
波信号的四次谐波项 ，以使得产生的 和
相抵消；具体地，选通选通第3辅助通道和第3校准通道，先获取频率f和
射频输出功率P下抵消四次谐波所需要的第3移相器的相位 ，再获取在第3移相器的相位
为 时抵消四次谐波所需要的第3功率调整器的功率 ，得到四次谐波消除所需校准参数
为 。具体包括步骤S2051‑S2053。

[0109] S2051、不改变ATE射频信号源的发射信号频率f和发射功率P0，射频信号收发处理设备通过发射控制端口控制第3开关闭合（此时第1开关、第2开关仍处于闭合状态），通过校
准电路控制端口控制第一一分五开关和第二一分五开关分别与第7高通滤波器连通，即选
通第3辅助通道和第3校准通道，ATE射频接收机获取接收到的信号的功率，记为四次谐波功
率。

[0110] S2052、射频信号收发处理设备控制辅助电路中第3移相器的相位，每对第3移相器的相位进行一次步进，ATE射频接收机对四次谐波功率进行一次监测，共进行360度的相位
测试，形成控制相位和四次谐波功率的对应表。从相位和四次谐波功率的对应表中找到四
次谐波功率最小时的相位和四次谐波功率，此相位即为频率f和射频输出功率P下所需要的
抵消四次谐波的相位，记为相位 。

[0111] S2053、根据S2052的结果，对第3辅助通道的相位进行控制，使第3移相器的相位为，射频信号收发处理设备通过控制辅助电路中第3功率调整器的功率，使得四次谐波功率
最小。具体操作包括：

[0112] 首先将第3功率调整器的功率调小，ATE射频接收机通过监测四次谐波功率的变化：包括两种情况，第一种情况：若四次谐波功率变小，则继续将第3功率调整器的功率调
小，直到再次调整时四次谐波功率变大，则四次谐波功率最小时，第3功率调整器的功率记
为p31；第二种情况：若四次谐波功率变大，则将第3功率调整器的功率调大，则四次谐波功
率变小，直到再次调整第3功率调整电路的功率调大时，四次谐波功率变大，则四次谐波功
率最小时，第3功率调整器的功率记为功率p32。则此时四次谐波消除校准完成，四次谐波消
除所需校准参数为（ ， ），其中 为p31或者是p32。

[0113] 消除四次谐波时五次谐波及以上更高阶的谐波发生矢量加，即经过本步骤校准后，五次及以上谐波具有的表达式的形式为： 。

[0114] S206、消除步骤S205中s38（t）信号中的五次谐波项： 。采用的方式是分析对应的辅助通道，同时校准电路也选择对应通道进行操作，产生步骤S202中谐
波信号的五次谐波项 ，以使得产生的 和
相抵消，具体地，选通选通第4辅助通道和第4校准通道，先获取频率f和
射频输出功率P下抵消五次谐波所需要的第4移相器的相位 ，再获取在第3移相器的相位
为 时抵消五次谐波所需要的第3功率调整器的功率 ，得到五次谐波消除所需校准参数
为 。具体包括步骤S2061‑S2063。

[0115] S2061、不改变ATE射频信号源的发射信号频率f和发射功率P0，射频信号收发处理设备通过发射控制端口控制第4开关闭合（此时第1开关、第2开关、第3开关仍处于闭合状
态），通过校准电路控制端口控制第一一分五开关和第二一分五开关分别与第8高通滤波器
连通，即选通第4辅助通道和第4校准通道，ATE射频接收机获取接收到的信号的功率，记为
五次谐波功率。

[0116] S2062、射频信号收发处理设备控制辅助电路中第4移相器的相位，每对第4移相器的相位进行一次步进，ATE射频接收机对五次谐波功率进行一次监测，共进行360度的相位
测试，形成控制相位和五次谐波功率的对应表。从相位和五次谐波功率的对应表中找到五
次谐波功率最小时的相位和五次谐波功率，此相位即为频率f和射频输出功率P下所需要的
抵消五次谐波的相位，记为相位 。

[0117] S2063、根据S2062的结果，对第4辅助通道的相位进行控制，使第4移相器的相位为，射频信号收发处理设备通过控制辅助电路中第4功率调整器的功率，使得五次谐波功
率最小。具体操作包括：

[0118] 首先将第4功率调整器的功率调小，ATE射频接收机通过监测五次谐波功率的变化：包括两种情况，第一种情况：若五次谐波功率变小，则继续将第4功率调整器的功率调
小，直到再次调整时五次谐波功率变大，则五次谐波功率最小时，第4功率调整器的功率记
为p41；第二种情况：若五次谐波功率变大，则将第4功率调整器的功率调大，则五次谐波功
率变小，直到再次调整第4功率调整电路的功率调大时，五次谐波功率变大，则五次谐波功
率最小时，第4功率调整器的功率记为功率p42。则此时五次谐波消除校准完成，五次谐波消
除所需校准参数为 ，其中 为p41或者是p42。

[0119] 消除五次谐波时六次谐波及以上更高阶的谐波发生矢量加，由于六次谐波6GHz不在带宽范围1‑5.8GHz内，可以第二低通滤波器和第一低通滤波器进行滤除。

[0120] S207、完成了在频率f和射频输出功率P下的整个校准过程，将校准参数为， ， ， ，分别写到寄存器Reg1、Reg2、Reg3、Reg4。并
建立和存储频率f、射频输出功率P、发射功率P0和Reg1、Reg2、Reg3、Reg4的对应关系表。

[0121] 当需要采用频率f和射频输出功率为P的信号时，通过对应关系表查找对应的P0和寄存器Reg1、Reg2、Reg3、Reg4，将ATE射频信号源的发射功率设置为P0，频率设置为f，调用
Reg1、Reg2、Reg3、Reg4的校准参数，将第1移相器‑第4移相器分别调整为： 、 、 、 ，
将第1功率调整器‑第4功率调整器分别调整为 、 、 、 ，选通第1‑4辅助通道，则ATE射
频信号源输出的主信号分为两路，一路经过辅助电路的第1‑4辅助通道产生二次谐波项、三
次谐波项、四次谐波项和五次谐波项，再和另一路信号汇合经过发射通道输出频率为f，射
频输出功率为P的信号，并且消除发射通道的放大器产生的谐波。采用本发明的校准方法，
不需要分段大功率滤波器设计，不需要对滤波器进行切换，不需要不同频率的滤波器进行
单独调试，只需要进行一次校准，即可快速调用实现谐波抑制功能，能够应用于全频段内对
射频功率放大器产生的谐波进行消除，在自动化测试中能够提高生产效率。

[0122] 本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为
由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或
者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机
可读介质可以包括计算机存储介质（或非暂时性介质）和通信介质（或暂时性介质）。如本领
域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息（诸如计算机可读指令、
数据结构、程序模块或其他数据）的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和
不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、
CD‑ROM、数字多功能盘（DVD）或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或
者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通
技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波
或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

[0123] 以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替
换，这些等同的变形或替换均包含在本发明权利要求所限定的范围内。