專利名稱:線性化通道放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新 型涉及一種線性化通道放大器,應(yīng)用在線性化行波管放大器中或線性化 固態(tài)功率放大器中。
背景技術(shù):
線性化通道放大器(LCAMP)是線性化行波管放大器(LTWTA)的重要組成部分,實(shí) 現(xiàn)對(duì)行波管(TWT)線性度的校正和LTWTA整機(jī)的系統(tǒng)增益控制功能,具備兩種工作模式及 多個(gè)遙控遙測(cè)功能。長(zhǎng)期以來(lái),LTffTA 一直依賴進(jìn)口,引進(jìn)價(jià)格約為50萬(wàn)歐元,LCAMP價(jià)格 占總價(jià)的1/3。國(guó)外公司對(duì)我國(guó)實(shí)行技術(shù)封鎖,無(wú)法掌握引進(jìn)LCAMP的設(shè)計(jì)相關(guān)信息。由于LCAMP的整機(jī)功能復(fù)雜,內(nèi)部射頻模塊電路數(shù)量多,按照常規(guī)的設(shè)計(jì)方法來(lái) 進(jìn)行該產(chǎn)品的研制,會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品內(nèi)部連線顯得過(guò)于凌亂,并且產(chǎn)品的重量、體積將會(huì)大大超 出國(guó)外產(chǎn)品水平,增加衛(wèi)星平臺(tái)負(fù)擔(dān),進(jìn)而會(huì)影響LTWTA的國(guó)產(chǎn)化替代。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的技術(shù)解決問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,設(shè)計(jì)了一種線性化通道放 大器,實(shí)現(xiàn)了對(duì)行波管線性度的校正和線性化行波管放大器整機(jī)的系統(tǒng)增益控制功能。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是線性化通道放大器,包括輸入端隔離器ISO、輸出端隔離器ISO、可調(diào)衰減器ATT、 第一可變?cè)鲆娣糯笃鱒GA1、檢波器DET、線性化器LIN、第二可變?cè)鲆娣糯笃鱒GA2和控制電 路,輸入端隔離器ISO、可調(diào)衰減器ATT、第一可變?cè)鲆娣糯笃鱒GA1、檢波器DET、線性化器 LIN、第二可變?cè)鲆娣糯笃鱒GA2和輸出端隔離器ISO串聯(lián)在一起,射頻信號(hào)依次經(jīng)過(guò)輸入端 隔離器ISO、可調(diào)衰減器ATT、第一可變?cè)鲆娣糯笃鱒GA1、檢波器DET、線性化器LIN、第二可 變?cè)鲆娣糯笃鱒GA2和輸出端隔離器IS0,最終輸出處理過(guò)的射頻信號(hào);控制電路連接可調(diào) 衰減器ATT、第一可變?cè)鲆娣糯笃鱒GAl和線性化器LIN。所述控制電路包括電源濾波芯片、AD芯片、DA芯片、FPGA芯片和隔離芯片,外部電 源通過(guò)電源濾波芯片給FPGA芯片、AD芯片和DA芯片供電,AD芯片將接收到的外界溫度模 擬量信號(hào)處理并發(fā)送給FPGA芯片,同時(shí)外部遙控信號(hào)通過(guò)隔離芯片輸入給FPGA芯片,F(xiàn)PGA 芯片處理接收到的溫度信號(hào)和遙控信號(hào)并通過(guò)DA芯片輸出控制電壓信號(hào)。所述線性化器LIN包括耦合器、可調(diào)衰減器、移相器和失真單元,其中衰減器和移 相器組成線性支路;失真單元構(gòu)成非線性支路;輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)耦合器分別進(jìn)入非線性支路 和線性支路,在兩支路里信號(hào)經(jīng)過(guò)變換,之后再反射至耦合器隔離端口合成輸出。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是長(zhǎng)期以來(lái),線性化行波管放大器一直依賴進(jìn)口,引進(jìn)價(jià)格約為50萬(wàn)歐元,線性化 通道放大器的價(jià)格占總價(jià)的1/3。通過(guò)本實(shí)用新型提出的線性化通道放大器解決方案,能 夠?qū)崿F(xiàn)線性化通道放大器的國(guó)產(chǎn)化,能夠?yàn)閲?guó)家節(jié)約大量外匯開(kāi)支,也能夠擺脫受制于人 的局面。本實(shí)用新型應(yīng)用微波混合集成電路(MHIC)技術(shù)實(shí)現(xiàn)可調(diào)衰減器ATT、可變?cè)鲆娣糯笃鱒GA、檢波器DET、線性化器LIN等功能模塊,硬件設(shè)計(jì)緊湊,實(shí)現(xiàn)了高集成化、輕量化、 低成本;由于射頻模塊數(shù)量多,各模塊電路接口多,設(shè)計(jì)時(shí)將控制電路與射頻電路共用同 一個(gè)載體,簡(jiǎn)化了電路接口,相比現(xiàn)有常規(guī)技術(shù)研制的微波有源產(chǎn)品,尺寸重量均至少減小 50%,達(dá)到國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平,且本實(shí)用新型已應(yīng)用在某型號(hào)中,系統(tǒng)聯(lián)試性能穩(wěn)定。
圖1為本實(shí)用新型的電路原理示意圖;圖2為本實(shí)用新型線性化器電路原理示意圖;圖3為本實(shí)用新型控制電路原理示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。為了改善衛(wèi)星的非線性指標(biāo),目前國(guó)際上各種通信、導(dǎo)航衛(wèi)星流行的裝置是采用 線性化行波管放大器或線性化固態(tài)功率放大器,利用線性化器的非線性對(duì)行波管的非線性 性能進(jìn)行有效補(bǔ)償,從而在保證性能的條件下有效的提高了行波管的實(shí)際輸出功率,同時(shí) 實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)增益的控制。線性化通道放大器(LCAMP)由輸入端隔離器ISO、可調(diào)衰減器ATT、第一可變?cè)鲆?放大器VGA1、檢波器DET、線性化器LIN、第二可變?cè)鲆娣糯笃鱒GA2和輸出端隔離器ISO串 接在一起,射頻信號(hào)依次經(jīng)過(guò)輸入端隔離器IS0、ATT、VGA1、DET、LIN、VGA2和輸出端隔離器 ISO,最終輸出處理過(guò)的射頻信號(hào),原理示意圖見(jiàn)圖1。輸入輸出端隔離器ISO改善射頻端口回波損耗,以減弱與外部接口的相互影響;可調(diào)衰減器ATT具有20dB的衰減量調(diào)整范圍,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)線性化通道放大器產(chǎn)品 的過(guò)激勵(lì)保護(hù);可變?cè)鲆娣糯笃鱒GAl具有30dB的增益可調(diào)整范圍,受控制電路控制,實(shí)現(xiàn)整機(jī)增 益步進(jìn);檢波器DET實(shí)現(xiàn)功率電平的寬頻帶檢波功能,保證輸出功率穩(wěn)定;線性化器LIN電路包括耦合器、可調(diào)衰減器、移相器、失真單元,原理示意圖見(jiàn)圖 2。其中,衰減器和相移器組成線性支路,該支路對(duì)信號(hào)只做幅度的衰減和相位的調(diào)節(jié);失真 單元構(gòu)成非線性支路,該支路使輸入信號(hào)產(chǎn)生非線性分量,失真單元可以利用微波器件的 非線性特性實(shí)現(xiàn),例如,二極管或者場(chǎng)效應(yīng)管等非線性微波器件,輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)耦合器(耦 合器的作用是將輸入的一路信號(hào)分成兩路,分別輸入到后面的非線性支路和線性支路)分 別進(jìn)入非線性支路和線性支路,在兩支路里信號(hào)經(jīng)過(guò)變換,之后再反射至耦合器隔離端口 合成輸出,這樣輸出信號(hào)中含有預(yù)失真分量,實(shí)現(xiàn)幅度、相位的擴(kuò)張。衰減器、移相器受控制 電路控制,精確補(bǔ)償行波管的非線性;可變?cè)鲆娣糯笃鱒GA2具有IOdB的增益調(diào)節(jié)余量,實(shí)現(xiàn)對(duì)線性化通道放大器輸出 功率的調(diào)節(jié),以滿足行波管的輸入電平要求。各類(lèi)射頻模塊(可調(diào)衰減器、變?cè)鲆娣糯笃鳌z波器),可以在國(guó)內(nèi)外各微波元器 件生產(chǎn)廠家的器件手冊(cè)中選取,根據(jù)不同應(yīng)用需求、不同頻段,選擇滿足不同使用要求的不 同器件,實(shí)現(xiàn)各模塊電路功能。[0024]采用微波集成電路(MIC)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的LIN電路,封裝在射頻管殼內(nèi),裝配整機(jī);控制電路應(yīng)用FPGA技術(shù),F(xiàn)PGA芯片內(nèi)預(yù)先設(shè)置了一個(gè)電壓對(duì)應(yīng)數(shù)值表,工作時(shí), FPGA芯片根據(jù)接收到的溫度電壓信號(hào)和遙控指令信號(hào),找到對(duì)應(yīng)的表格中的輸出電壓值, 并輸出該預(yù)設(shè)電壓制,即輸出控制電壓信號(hào),實(shí)現(xiàn)對(duì)可調(diào)衰減器ATT、第一可變?cè)鲆娣糯笃?VGAl和線性化器LIN工作電壓的控制,外部電源通過(guò)電源濾波芯片給FPGA芯片、AD芯片和 DA芯片供電,AD芯片將接收到的外界溫度模擬量信號(hào)處理并發(fā)送給FPGA芯片,同時(shí)外部遙 控信號(hào)通過(guò)隔離芯片輸入給FPGA芯片,F(xiàn)PGA芯片處理接收到的溫度信號(hào)和遙控信號(hào)并通 過(guò)DA芯片輸出控制電壓信號(hào),原理示意圖見(jiàn)圖3,;射頻模塊(隔離器ISO、可調(diào)衰減器ATT、可變?cè)鲆娣糯笃鱒GA、檢波器DET、線性化 器LIN)與控制電路共用同一個(gè)載體;射頻模塊與控制電路共用同一個(gè)盒體。通過(guò)以上設(shè)計(jì),以Ku頻段線性化通道放大器為例,可調(diào)衰減器采用UMS公司的 ZHT4690-QAG,可變?cè)鲆娣糯笃鞑捎肕\A_C0M公司的放大器MAAMGM0003,檢波器采用中電13 所DT-20系列檢波器,F(xiàn)PGA選用XILINX公司的XCV300-PQ240,隔離器使用通用的隔離器即 可,實(shí)施例的主要性能可以達(dá)到。
權(quán)利要求1.線性化通道放大器,其特征在于包括輸入端隔離器(ISO)、輸出端隔離器(ISO)、 可調(diào)衰減器(ATT)、第一可變?cè)鲆娣糯笃?VGA1)、檢波器(DET)、線性化器(LIN)、第二可變 增益放大器(VGA2)和控制電路,輸入端隔離器(ISO)、可調(diào)衰減器(ATT)、第一可變?cè)鲆娣?大器(VGA1)、檢波器(DET)、線性化器(LIN)、第二可變?cè)鲆娣糯笃?VGA2)和輸出端隔離器 (ISO)串聯(lián)在一起,射頻信號(hào)依次經(jīng)過(guò)輸入端隔離器(ISO)、可調(diào)衰減器(ATT)、第一可變?cè)?益放大器(VGA1)、檢波器(DET)、線性化器(LIN)、第二可變?cè)鲆娣糯笃?VGA2)和輸出端隔 離器(ISO),最終輸出處理過(guò)的射頻信號(hào);控制電路連接可調(diào)衰減器(ATT)、第一可變?cè)鲆?放大器(VGAl)和線性化器(LIN)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性化通道放大器,其特征在于所述控制電路包括電源濾 波芯片、AD芯片、DA芯片、FPGA芯片和隔離芯片,外部電源通過(guò)電源濾波芯片給FPGA芯片、 AD芯片和DA芯片供電,AD芯片將接收到的外界溫度模擬量信號(hào)處理并發(fā)送給FPGA芯片, 同時(shí)外部遙控信號(hào)通過(guò)隔離芯片輸入給FPGA芯片,F(xiàn)PGA芯片處理接收到的溫度信號(hào)和遙 控信號(hào)并通過(guò)DA芯片輸出控制電壓信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性化通道放大器,其特征在于所述線性化器LIN包括耦 合器、可調(diào)衰減器、移相器和失真單元,其中衰減器和移相器組成線性支路;失真單元構(gòu)成 非線性支路;輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)耦合器分別進(jìn)入非線性支路和線性支路,在兩支路里信號(hào)經(jīng)過(guò) 變換,之后再反射至耦合器隔離端口合成輸出。
專利摘要線性化通道放大器,包括輸入端隔離器、輸出端隔離器、可調(diào)衰減器、第一可變?cè)鲆娣糯笃?、檢波器、線性化器、第二可變?cè)鲆娣糯笃骱涂刂齐娐?,輸入端隔離器、可調(diào)衰減器、第一可變?cè)鲆娣糯笃鳌z波器、線性化器、第二可變?cè)鲆娣糯笃骱洼敵龆烁綦x器串聯(lián)在一起,射頻信號(hào)依次經(jīng)過(guò)輸入端隔離器、可調(diào)衰減器、第一可變?cè)鲆娣糯笃?、檢波器、線性化器、第二可變?cè)鲆娣糯笃骱洼敵龆烁綦x器,最終輸出處理過(guò)的射頻信號(hào);控制電路連接可調(diào)衰減器、第一可變?cè)鲆娣糯笃骱途€性化器,本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了線性化通道放大器的小型化、輕量化,并已交付軍用二代電性星,系統(tǒng)聯(lián)試性能穩(wěn)定。
文檔編號(hào)H03F3/58GK201860298SQ201020586618
公開(kāi)日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2010年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月27日
發(fā)明者周斌, 張婷, 李紅然, 黃微波, 龔科 申請(qǐng)人:西安空間無(wú)線電技術(shù)研究所