调谐多端口放大器制造技术

本发明专利技术提供了一种调谐多端口放大器的方法和一种多端口放大器。所述多端口放大器包括：并联布置的偶数个微波功率放大器（Ａ１－Ａ８）；一系列输入端口（ｐ１－ｐ８）和一系列输出端口（ｑ１－ｑ８），所述输入端口由一系列输入混合设备（Ａ－Ｍ）连接至所述放大器，所述输出端口由一系列输出混合设备（Ａ－Ｍ）连接至所述放大器，使得任何给定输入端口处的输入信号由所有放大器放大，然后，放大后的输入信号被重新组合为给定输出端口处的输出信号。所述方法包括以下步骤：将一对相邻放大器中的每个放大器与另一个放大器进行匹配至比非配对放大器之间的匹配更大的程度，同时仍能够确保所有输出端口之间可接受的信号隔离。所述调谐方法产生了非常适于特定频率重用方案要求的ＭＰＡ，所述ＭＰＡ具有显著减小的设置和测试时间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及调谐多端口放大器(MPA)，具体涉及调整MPA中各个放大器之间的相位和增益关系，以优化MPA的输出端口之间的信号隔离。
技术介绍
MPA是公知的功率放大器设备，用于可在1GHz以上的微波频率处操作的卫星通信，并覆盖具有1.5-2.6GHz范围内的频率的L和S频带以及具有12-20GHz区域内的频率的Ku和Ka频带等。MPA包括并联的N个类似的放大器单元(TWT或固态)，每个具有功率P，使得每个放大器对每个输入信号进行放大，以将每个输出信号的功率增大因子N，达到P×N。提供了N个输入端口和N个输出端口，从而将一个输入端口上的输入信号路由至相对应的输出端口。输入端口由低功率输入网络(INET)连接至放大器单元，可以使用适合于环境的任何便利的传输线技术(例如微带、带线、同轴电缆或波导)来实现INET，并且输出端口由高功率输出网络(ONET)连接至放大器单元，典型地，使用低损耗传输线技术来实现ONET。在数学上，ONET是INET的互逆网络，从而将呈现给第n个输入的信号引导至第n个输出。每个网络包括信号分割波导设备的阵列。仅包括混合设备的Butler矩阵或网络通常用于信号分割，这是由于其具有便利的增益和相移属性。一种混合设备是4端口信号分割设备，包括两个输入和两个输出，具有选择性的90°相移；可以利用该相位差来改进网络的隔离特性。然而，可以使用可具有180°相位差的其他混合设备和其他信号分裂设备。具体地，本专利技术关于可在操作于Ku或Ka频带处的宽带多波束有效载荷中使用的8端口MPA来讨论。典型地，这些使用每束单馈(SFB，-->Single Feed per Beam)设计，SFB设计在所限定的区域上提供至多100个或更多的窄波束的邻接集合。MPA是SFB的一种有吸引力的方案，这是由于其潜在地提供了在向波束分配功率方面的高度灵活性。MPA已经成功应用在L和S频带，但是在波长短一个数量级的Ku和Ka频带处遇到极具挑战性的问题。我们研究了失配对MPA性能的影响，并标识了可借以减轻这些影响的特征(尤其与隔离相关)。一段时间以来，已经考虑将MPA用于多波束卫星有效载荷，见S.Egami and M.Kawai，“An Adaptive Multiple Beam System Concept”IEEE Journal on Selected Areas in Communications，Vol.SAC5，No.4，May 1987。MPA已经成功用在L频带，见M.Mallison，R.Gill，S.Curtis，R.Manku，“Advanced Payload for Multibeam Satellites that SupportHigh Data Rate Broadband Global Area Network”，AIAA，23rdInternational Communications Satellite Systems Conference，Rome，Sept2005；以及S频带，见M.Tanaka and K.Yamamoto，“New Technologiesin N-STAR Communications Payload”，AIAA 17th InternationalCommunications Satellite Systems Conference，Yokohama，Feb.1998，主要针对移动服务。更近以来，随着对提供宽带服务(如经由多波束卫星的因特网访问和HDTV)的兴趣持续增长，已经将注意力集中到在Ku和Ka频带处提供MPA，见R.Kuramasu，T.Araki，M.Shimada，E.Tomita，T.Satoh，T.Kuroda，M.Yajima，T.Maeda，T.Mukai，“The WidebandInternetworking Engineering Test and Demonstration Satellite(WINDS)”，AIAA 20th International Communications Satellite Systems Conference，Montreal，May 2002以及A.Anakabe，A.Mallet，F.Gizard，C.Laporte，T.Robert，C.Boulanger，J.Sombrin，L.Lapierre，P.Barretto-Da-Rocha，P.Frichot，F.Coromina，J.Collantes，“Ka-band Multi-port AmplifierCharacteristics for Space Telecommunication Opereation”，6thInternational Vacuum Electronics Conference，Noordwijk，Netherlands，April，2005。最高效的多波束有效载荷是每束单馈(SFB)架构，SFB架构典-->型地使用3或4根天线来产生邻接波束的规则集合。这些波束采用高度频率重用，例如使用4频率“颜色”重用方案。SFB的本质缺点是缺乏灵活性，尤其在对波束的功率分配方面。MPA的应用将提高这种灵活性，通过使容量(传输功率)能够动态跟随覆盖区上的需求变化来显著增强该架构的实用性。在向每个波束提供功率以及带宽的灵活分配以确保在每种情况下最优的链路参数的、宽带的可变带宽应答器中，可以使用MPA。可以使用模拟或数字信号处理来提供可变带宽。本质上，MPA包括输入Butler矩阵，或仅由具有2N(N＝1，2，...等)个信号输入的混合设备组成的网络，并向相同数目(2N)的放大器均等地提供对这些输入中每一个的接入。放大器的输出被馈送至另一Butler矩阵或混合设备集合，该另一Butler矩阵或混合设备集合对输入网络的配置进行镜像，并将放大器输出重新组合为相同的但放大了的原始信号集合。MPA的极大优点在于向每个放大器均等地提供对每个输入端口的接入，可用于每个端口的可接入功率为2N×P，其中P是每个单个放大器的功率。因此，MPA实现了高度灵活性，提供了可在2N个输入之间动态地且以高度灵活的方式共享的多种输出功率。在Ku和Ka频带提供MPA的本质问题是：在所涉及的频率(Ku频带12GHz，Ka频带20GHz)处放大器与其他单元之间的相位和幅度跟踪，以及这种跟踪对端口间的隔离性能的影响(所谓的串扰问题)。详细研究了幅度/相位失配对MPA性能的影响，并且已经找到了一种设计特征/设置，通过这种设计特征/设置，可以减小失配影响(尤其与隔离相关)。公式和信号流图示意了针对多波束有效载荷可以如何优化MPA，提供了相同波束“颜色”的端口之间的最佳隔离。具体地，参照使用仅包括混合设备的INET和ONET的、具有8个端口的MPA来进行分析，这是通常最感兴趣的配置。然而，由于MPA的对称性质及其可缩放性，一般地，分析的基础可适用于任何阶数以及实现Butler矩阵INET/ONET的方案。当前，4和8端口MPA正在投入使用。尽管MPA越复杂，本专利技术越有价值，但由于设计复杂度，具有多于16个端口的MPA可能是不利的。-->
技术实现思路
根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种调谐多端口放大器的方法，所述多端口放大器包括：并联布置的偶数个功率放大器，每个放大器与另一放大器配对；一系列输入端口和一系列输出端口，所述输入端口由信号分割网络连接至所述放大器，所述输出端口由信号组合网络连接至所述放大器，使得任何给定输入端口处的输入信号由所有放大器放大，然后，放大后的输入信号被重新组合为给定输出端口处的输出信号，所述方法包括以下步骤：将每个放大器的信号相位和增益与其配对放大器的信号相位和增益进行匹配至比非配对放大器之间的所述匹配更严格的程度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】GB 2007-5-4 0708721.6;EP 2007-5-4 07251875.61.一种调谐多端口放大器的方法，所述多端口放大器包括：并联布置的偶数个功率放大器，每个放大器与另一放大器配对；一系列输入端口和一系列输出端口，所述输入端口由信号分割网络连接至所述放大器，所述输出端口由信号组合网络连接至所述放大器，使得任何给定输入端口处的输入信号由所有放大器放大，然后，放大后的输入信号被重新组合为给定输出端口处的输出信号，所述方法包括以下步骤：将每个放大器的信号相位和增益与其配对放大器的信号相位和增益进行匹配至比非配对放大器之间的所述匹配更严格的程度。2.如权利要求1所述的调谐多端口放大器的方法，其中，所述将每个放大器与其配对放大器进行匹配的步骤是通过对相邻配对的放大器进行相互匹配来执行的。3.如权利要求2所述的调谐多端口放大器的方法，其中，所述信号分割网络和所述信号组合网络分别包括一系列相应的信号分割混合设备和信号组合混合设备，并且，所述对相邻配对的放大器进行相互匹配的步骤还包括：对与每个所述放大器对最密切相关的相应输入和输出混合设备的信号相位和插入损耗进行匹配。4.如权利要求3所述的调谐多端口放大器的方法，其中，每个相邻放大器对和与其最密切相关的相应输入和输出混合设备包括具有公共电源的自含式组件。5.如权利要求1所述的调谐多端口放大器的方法，其中，所述将每个放大器与其配对放大器进行匹配的步骤是通过所述对交替配对的放大器进行匹配来执行的。6.如权利要求5所述的调谐多端口放大器的方法，其中，所述信号分割网络和所述信号组合网络分别包括一系列相应的信号分割混合设备和信号组合混合设备，并且，所述对交替配对的放大器进行匹配的步骤还包括：对与每个配对放大器最密切相关和其次密切相关的相应输入和输出混合设备的信号相位和插入损耗进行匹配。7.如权利要求1所述的调谐多端口放大器的方法，其中，所述将每个放大器与其配对放大器进行匹配的步骤是通过所述对每第4个位置配对的放大器进行匹配来执行的。8.如权利要求7所述的调谐多端口放大器的方法，其中，所述信号分割网络和所述信号组合网络分别包括一系列相应的信号分割混合设备和信号组合混合设备，并且，所述对每第4个位置配对的放大器进行匹配的步骤还包括：对与每个配对放大器最密切相关、第二密切相关和第三密切相关的相应输入和输出混合设备的信号相位和插入损耗进行匹配。9.如之前任一权利要求所述的调谐多端口放大器的方法，包括以下步骤：将每个放大器的所述信号相位和增益与其配对放大器的信号相位和增益进行匹配至实质上在10至15度的信号相位和1至2dB的增益之内。10.如之前任一权利要求所述的调谐多端口放大器的方法，包括以下步骤：将每个放大器的所述信号相位和增益与其配对放大器的信号相位和增益进行匹配至实质上在7至10度的信号相位和0.7至1.0dB的增益之内。11.如之前任一权利要求所述的调谐多端口放...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾伦大卫库奇曼，达里尔理查德琼斯，
申请(专利权)人：阿斯特里姆有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]