一种Ku频段宽带多端口功率放大器制造技术

本发明专利技术涉及一种Ku频段宽带多端口功率放大器，该功率放大器包括输入巴特勒矩阵、N个放大通道、输出巴特勒矩阵，N≥2；输入巴特勒矩阵，将每个输入端口的Ku频段宽带信号进行功率分配和相位偏移，分成N个Ku频段宽带信号，来自同一个输入端口的Ku频段宽带信号，分配到不同的输出端口时，相位偏移各不相同；N个放大通道，用于分别对输入巴特勒矩阵的多路输出信号进行增益放大、相位调整处理，N个放大通道幅相特性一致并相互隔离；输出巴特勒矩阵，将每个输入端口的Ku频段宽带信号进行功率分配和相位偏移，到达输出端口的信号来自于输入巴特勒矩阵同一个输入端口且相位相同，输出端口再将Ku频段宽带信号进行功率合成。Ku频段宽带信号进行功率合成。Ku频段宽带信号进行功率合成。

【技术实现步骤摘要】
一种Ku频段宽带多端口功率放大器


[0001]本专利技术涉及一种Ku频段宽带多端口功率放大器，属于静止轨道高通量通信卫星有效载荷


技术介绍

[0002]通信卫星具有通信距离远、覆盖范围广、传输容量大、组网速度快、通信质量高等特点，能够为全球各种终端之间提供稳定可靠的语音、图像、数据通信等多项业务。传统的用于固定通信业务的卫星发展已经逐步趋于饱和，高通量卫星(High Throughput Satellite，简称HTS)通信逐步成为信息基础设施的重要组成部分，需求增长迅速。高通量卫星具有双向通信能力，不仅能够实现数据下载，同时还可实现数据的上传业务。高通量卫星有效载荷一方面用于远程教育、远程医疗、应急救灾等公益事业；另一方面为个人和企业提供宽带多媒体和高速率的Internet等商业应用。高通量通信卫星系统分空间段、地面段、用户段三部分组成。空间段包括一颗或多颗卫星，提供转发功能；地面段主要由信关站(或称馈电站)和测控站组成，用于控制卫星、无线资源的分配、用户的管理与控制、业务的路由与交换等，也提供与地面网络的互联互通和业务接入；用户段由机载、舰载、固定用户等各种用户终端组成。
[0003]市场业务分析表明，宽带通信卫星对业务容量需求呈动态分布。载荷功率资源有限，固定分配会造成资源上的浪费，用户业务高峰期或降雨衰减时，容易导致服务质量下降。根据上述情况，载荷通过MPA(multi
‑
port amplifier)技术实现动态配置各个波束的输出功率，MPA具有功率、带宽动态调配等优点，近几年在高通量卫星得到广泛应用。
[0004]传统MPA工作在L、S频段，且以固放(SSPA)产品为基础进行设计，目前高通量卫星工作频率多集中在Ku、Ka频段，大多采用行波管放大器，传统MPA设计方案无法满足现有的高通量卫星需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种Ku频段宽带多端口功率放大器，同时对多通道Ku频段宽带进行放大，满足现有的高通量卫星需求。
[0006]本专利技术解决技术的方案是：一种Ku频段宽带多端口功率放大器，该功率放大器包括输入巴特勒矩阵、N个放大通道、输出巴特勒矩阵，N≥2；
[0007]输入巴特勒矩阵，包括N个输入端口和N个输出端口，将每个输入端口的Ku频段宽带信号进行功率分配和相位偏移，分成N个Ku频段宽带信号，来自同一个输入端口的Ku频段宽带信号，分配到不同的输出端口时，相位偏移各不相同；
[0008]N个放大通道，用于分别对输入巴特勒矩阵的多路输出信号进行增益放大、相位调整处理，N个放大通道幅相特性一致并相互隔离；
[0009]输出巴特勒矩阵，包括N个输入端口和N个输出端口，将每个输入端口的Ku频段宽带信号进行功率分配和相位偏移，到达输出端口的信号来自于输入巴特勒矩阵同一个输入
端口且相位相同，输出端口再将Ku频段宽带信号进行功率合成。
[0010]优选地，所述放大通道包括同轴开关、移相衰减模块、行波管放大器、波导开关；同轴开关、移相器组件、行波管放大器、波导开关依次串联连接；
[0011]同轴开关闭合后Ku频段宽带信号进入移相衰减模块；
[0012]移相衰减模块，根据控制输入信号，对Ku频段宽带信号进行相位调节、增益调节后输出至行波管放大器；所述控制输入信号包括相位偏移量和衰减量；
[0013]行波管放大器，将移相衰减模块输出的信号放大后经过波导开关输出。
[0014]优选地，所述N个放大器的移相衰减模块集成在移相器组件中，所述多通道移相组件还包括主份电源模块、备份电源模块、主份协议转换电路、备份协议转换模块、供电控制电路；
[0015]主份电源模块和备份电源模块，为移相衰减模块、主份协议转换电路、备份协议转换模块、供电控制电路提供二次电源；
[0016]N个移相衰减模块，根据控制输入信号，分别对Ku频段宽带信号进行相位调节、增益调节，使得从各移相衰减模块输出的每路信号幅度相位特性保持一致；
[0017]主份协议转换电路和备份协议转换电路，将外部输入的UART协议TTL电平的控制数据进行协议解析，得到每个移相衰减模块的相位偏移量和衰减量，将相位偏移量和衰减量转换为LVTTL电平的控制输入信号输出给相应的移相衰减模块，并将移相衰减模块输出的遥测信号打包转换为UART协议的数据输出；
[0018]供电控制电路，将二次电源信号连接至主份协议转换电路和备份协议转换电路，为移相衰减器模块提供温补电压，为主份协议转换电路和备份协议转换电路提供开关机使能信号，为主份电源模块和备份电源模块提供电源开关控制信号；
[0019]主份协议转换电路和备份协议转换电路，在开关使能信号的控制下，采用二选一的方式工作；
[0020]主份电源模块和备份电源模块，根据电源开关控制信号，采用二选一的方式工作。
[0021]优选地，N个移相衰减模块的相位偏移量通过如下方法标定得到：
[0022]标定各放大通道的相位偏移量，以相位偏移量的最大值对应的放大通道作参考通道，其他放大通道与参考通道的相位偏移量之差，即为各放大通道的相位偏移量。
[0023]优选地，所述输入巴特勒矩阵的输入功率为毫瓦级，输出巴特勒矩阵的输入功率为百瓦级。
[0024]优选地，所述输入巴特勒矩阵为窗花型巴特勒矩阵。
[0025]优选地，所述输入巴特勒矩阵由矩形同轴线3dB电桥组合实现；矩形同轴线3dB电桥与输入巴特勒矩阵的输出端之间采用短路分支线的结构连接。
[0026]优选地，所述输出巴特勒矩阵由单孔耦合波导混合桥实现，单孔耦合波导混合桥之间通过蝴蝶结形状的膜片连接。
[0027]优选地，所述行波管放大器的相位特性满足如下条件：
[0028]a、工作温度范围内，Ku行波管放大器相对相位变化小于25度；
[0029]b、在额定输入电平范围内，Ku行波管放大器相对相位变化小于10度。
[0030]优选地，所述输出波导采用卡波导管式的固定，并且各输出波导在空间上采用多层重叠的布局方式布局。
[0031]本专利技术与现有技术相比的有益效果是：
[0032](1)、本专利技术在输入巴特勒矩阵设计中配置了移相器组件，可以在360度范围内调整各个通道的相移特性以确保通道间幅相一致性要求。
[0033](2)、本专利技术通过对行波管放大器的开关备份环的相位设计，保证了任何一个行波管切换至备份时均与主份相位一致。
[0034](3)、本专利技术在输入巴特勒矩阵采用短路分支线结构，输出巴特勒矩阵中采用扭波导方法进行相位调节，保证了射频通道之间相位一致性。
附图说明
[0035]图1为本专利技术实施例Ku频段MPA组成框图；
[0036]图2为本专利技术实施例移相器组件的结构组成。
[0037]图3为本专利技术实施例MPA产品端口隔离度仿真曲线；
[0038]图4为本专利技术实施例输入巴特本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Ku频段宽带多端口功率放大器，其特征在于包括输入巴特勒矩阵、N个放大通道、输出巴特勒矩阵，N≥2；输入巴特勒矩阵，包括N个输入端口和N个输出端口，将每个输入端口的Ku频段宽带信号进行功率分配和相位偏移，分成N个Ku频段宽带信号，来自同一个输入端口的Ku频段宽带信号，分配到不同的输出端口时，相位偏移各不相同；N个放大通道，用于分别对输入巴特勒矩阵的多路输出信号进行增益放大、相位调整处理，N个放大通道幅相特性一致并相互隔离；输出巴特勒矩阵，包括N个输入端口和N个输出端口，将每个输入端口的Ku频段宽带信号进行功率分配和相位偏移，到达输出端口的信号来自于输入巴特勒矩阵同一个输入端口且相位相同，输出端口再将Ku频段宽带信号进行功率合成。2.根据权利要求1所述的一种Ku频段宽带多端口功率放大器，其特征在于所述放大通道包括同轴开关、移相衰减模块、行波管放大器、波导开关；同轴开关、移相器组件、行波管放大器、波导开关依次串联连接；同轴开关闭合后Ku频段宽带信号进入移相衰减模块；移相衰减模块，根据控制输入信号，对Ku频段宽带信号进行相位调节、增益调节后输出至行波管放大器；所述控制输入信号包括相位偏移量和衰减量；行波管放大器，将移相衰减模块输出的信号放大后经过波导开关输出。3.根据权利要求1所述的一种Ku频段宽带多端口功率放大器，其特征在于所述N个放大器的移相衰减模块集成在移相器组件中，所述多通道移相组件还包括主份电源模块、备份电源模块、主份协议转换电路、备份协议转换模块、供电控制电路；主份电源模块和备份电源模块，为移相衰减模块、主份协议转换电路、备份协议转换模块、供电控制电路提供二次电源；N个移相衰减模块，根据控制输入信号，分别对Ku频段宽带信号进行相位调节、增益调节，使得从各移相衰减模块输出的每路信号幅度相位特性保持一致；主份协议转换电路和备份协议转换电路，将外部输入的UART协议TTL电平的控制数据进行协议解析，得到每个移相衰减模块的相位偏移量和衰减量，将相位偏移量和衰减量转换为LVTTL电平的控制输入信...

【专利技术属性】
技术研发人员：周颖，马尚，张舸，黄涛，贺捷，薛江波，郭洪英，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：