一种多端口功率放大器幅相一致性配平方法技术

本发明专利技术公开了一种多端口功率放大器幅相一致性配平方法，采用矢量网络分析仪直接对多端口放大器系统不同通道的幅度和相位进行测试，利用系统内的行波管放大器或固态放大器增益档位调节实现幅度一致性的精确配平，利用系统内的移相器调节实现相位一致性的精确配平，快速实现系统内各通道幅度和相位一致性的配平。本发明专利技术中，先集成形成MPA系统，后通过行波管放大器的Mutingoff和Muting on或者固态放大器的开关机指令，对各个信号通道的幅度和相位进行测试，完成系统各个通道的幅度和相位测试后，进行系统级的幅度和相位归一化，再针对性的调节增益档位和相位档位来实现各个通道的幅相一致性指标，最终获得较好的端口隔离度和功率集中效率指标。和功率集中效率指标。和功率集中效率指标。

【技术实现步骤摘要】
一种多端口功率放大器幅相一致性配平方法


[0001]本专利技术涉及卫星
，尤其涉及一种多端口功率放大器幅相一致性配平方法。

技术介绍

[0002]随着用户对通信卫星有效载荷要求越来越高，容量需求越来越大，通信卫星的运营商越来越多的部署高通量载荷卫星(以下简称HTS卫星)，HTS卫星的数量和占比正在明显增加。同时为应对未来市场的不确定性，卫星运营商在需求提出时会要求卫星制造商对频谱的灵活分配、功率的灵活分配，乃至放大器、天线、波束形成、信道都有灵活性的设计。
[0003]卫星载荷按时、按需灵活分配是未来灵活载荷设计的重点之一，通过对不同地区对功率的不同需求、以及同一地区不同时间段对卫星载荷功率的不同需求的分析，多端口功率放大器(multiport power amplifier,以下简称MPA)系统应运而生，不同于传统转发器，MPA系统可以通过把多个通道的功率资源进行“池化”，让多个波束共享“池化”的资源，根据各自波束的需求，对功率池的资源进行共享和按需分配，有效提升了功率的整体利用率。MPA系统的核心指标为各端口的隔离度和功率集中效率，在系统集成层面上，实现此两项指标的关键点在于MPA系统各通道幅相一致性的配平。
[0004]传统MPA配平方法，对输入输出巴特勒矩阵内的各个单机组成的通道进行幅度和相位进行测试，然后通过改变其中的稳幅稳相电缆长度来调节各个通道的幅度和相位的一致性，再和输入输出巴特勒矩阵连接形成MPA系统，进一步测试MPA系统各端口的隔离度和功率集中效率，此方法会引入各通道与输入输出巴特勒端口连接不一致时产生的相位和幅度的偏差，最终引起系统的幅相一致性误差，特别是在Ku、Ka等高频段且采用带宽较宽的频带的MPA系统，由于波长非常短，对此误差更敏感，各通道连接误差无法消除，带来隔离度和功率集中效率变差，同时传统方法在系统层面，由于无法准确获知在系统层面上的各通道的幅相一致性的最终数据，而导致无法准确通过调节移相器和放大器的档位来提升MPA系统指标。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于：为了解决上述问题，而提出的一种多端口功率放大器幅相一致性配平方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0007]一种多端口功率放大器幅相一致性配平方法，包括以下步骤：
[0008]S1：各单机先集成为MPA系统，对MPA系统的输入和输出端口进行编号，分别为输入端口1,2,3
……
n
‑
1，n，输出端口1,2,3
……
n
‑
1，n；
[0009]S2：移相器加电，对矢量网络分析仪按照MPA系统频率进行幅度和相位的校准，矢量网络分析仪端口1接MPA系统输入端口1，矢量网络分析仪端口2接MPA系统输出端口n，针对采用行波管放大器的MPA系统，对行波管放大器加电，发送指令让行波管放大器1处于
muting off状态，其他行波管放大器处于muting on状态，针对采用固态放大器的MPA系统，对固态放大器1加电，其他固态放大器处于关机状态，测量并保存S
n,1
幅度和相位数据；
[0010]S3：保持矢量网络分析仪端口1接MPA系统输入端口1，矢量网络分析仪端口2接MPA系统输出端口n，针对采用行波管放大器的MPA系统，对行波管放大器加电，发送指令让行波管放大器2处于muting off状态，其他行波管放大器处于muting on状态，针对采用固态放大器的MPA系统，对固态放大器2加电，其他固态放大器处于关机状态，测量并保存S
n,1
幅度和相位数据；以此类推，依次测量并保存行波管放大器3,4,5
……
n
‑
1，n为muting off，其他行波管放大器为muting on状态时的S
n,1
幅度和相位数据；以此类推，依次测量并保存固态放大器3,4,5
……
n
‑
1，n逐一为开机态，其他行波管放大器为关机状态时的S
n,1
幅度和相位数据；
[0011]S4：矢量网络分析仪端口1接MPA系统输入端口2，矢量网络分析仪端口2接MPA系统输出端口n
‑
1，针对采用行波管放大器的MPA系统，依次设置行波管放大器1,2,3
……
n为muting off状态，其他行波管放大器为muting on状态，按照所述步骤S2和步骤S3分别测量并保存S
n
‑
1,2
幅度和相位数据；
[0012]S5：按照所述步骤S2和步骤S3分别测量并保存S
n
‑
2,3
，S
n
‑
3,4
……
S
1,n
幅度和相位数据；
[0013]S6：对测量的n组S
n,1
数据以其中的一组为基准，对其他n
‑
1组数据进行幅度和相位的归一化，分别调节各通道的行波管放大器或固态放大器档位实现幅度的一致性配平，分别调节各通道的移相器的相位档位实现相位一致性的配平；
[0014]S7：对测量的其他n
‑
1组数据按照所述步骤S6的方法进行幅度和相位的精确调整，实现各通道的幅相一致性配平；
[0015]S8：利用矢量网络分析仪，矢量网络分析仪端口1加同样功率，依次对P
n,1
，P
n
‑
1,2
，P
n
‑
2,3
……
P
1,n
输出功率进行测量，并计算P
n,1
‑
P
n
‑
1,2
，P
n,1
‑
P
n
‑
2,3
……
P
n,1
‑
P
1,n
得到各端口隔离度；通过行波管放大器或固态放大器输出功率遥测得到各通道行波管放大器输出功率之和为P
out
，则通过P
n,1
/P
out
得到MPA系统的输出n端口的功率集中效率；
[0016]S9：其他端口2,3
……
n
‑
1的端口隔离度和功率集中效率计算方法与所述步骤S8方法一致。
[0017]优选地，所述步骤S1中n≥2，且n为2的倍数,则移相器通道数加上备份为n+2，行波管放大器或固态放大器加上备份为n+2，T型射频开关为n+2，R型射频开关为n+2，备份通道定义为n+1和n+2通道。
[0018]优选地，TWTA1～n为主份的行波管放大器，形成的通路为主份的通路，TWTAn+1和TWTAn+2为备份的行波管放大器，形成的通路为备份通路。
[0019]优选地，采用备份时，切换相应的备份环开关，利用所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多端口功率放大器幅相一致性配平方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：各单机先集成为MPA系统，对MPA系统的输入和输出端口进行编号，分别为输入端口1,2,3
……
n
‑
1，n，输出端口1,2,3
……
n
‑
1，n；S2：移相器加电，对矢量网络分析仪按照MPA系统频率进行幅度和相位的校准，矢量网络分析仪端口1接MPA系统输入端口1，矢量网络分析仪端口2接MPA系统输出端口n，针对采用行波管放大器的MPA系统，对行波管放大器加电，发送指令让行波管放大器1 处于muting off状态，其他行波管放大器处于muting on状态，针对采用固态放大器的MPA系统，对固态放大器1加电，其他固态放大器处于关机状态，测量并保存S
n,1
幅度和相位数据；S3：保持矢量网络分析仪端口1接MPA系统输入端口1，矢量网络分析仪端口2接MPA系统输出端口n，针对采用行波管放大器的MPA系统，对行波管放大器加电，发送指令让行波管放大器2处于muting off状态，其他行波管放大器处于muting on状态，针对采用固态放大器的MPA系统，对固态放大器2加电，其他固态放大器处于关机状态，测量并保存S
n,1
幅度和相位数据；以此类推，依次测量并保存行波管放大器3,4,5
……
n
‑
1，n为muting off，其他行波管放大器为muting on状态时的S
n,1
幅度和相位数据；以此类推，依次测量并保存固态放大器3,4,5
……
n
‑
1，n逐一为开机态，其他行波管放大器为关机状态时的S
n,1
幅度和相位数据；S4：矢量网络分析仪端口1接MPA系统输入端口2，矢量网络分析仪端口2接MPA系统输出端口n
‑
1，针对采用行波管放大器的MPA系统，依次设置行波管放大器1,2,3
……
n为muting off状态，其他行波管放大器为muting on状态，按照所述步骤S2和步骤S3分别测量并保存S
n
‑
1,2
幅度和相位数据；S5：按照所述步骤S2和步骤S3分别测量并保存S
n
‑
2,3
，S
n
‑
3,4
……...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯卫国，马尚，魏强，石明，陶成，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：