专利名称：一种空间行波管形状可调线性化器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种空间行波管形状可调线性化器，应用于线性化飞行器上Ku频段空间行波管放大器，完成对信号的线性度校准。
背景技术：
当前带有移动地面站的空间卫星系统，ー个信道传输ー个载波为主要的工作模式。这就意味着卫星系统的应答机必须处理多载波的RF信号。由于国产行波管的非线性失真较大，以致发射机放大器不能完全满足多载波工作要求，由于TWTA的非线性失真，为了不影响通信卫星的通信质量，使得TWTA工作在饱和回退区，以牺牲功率、效率还换取线
性度的提高，功率和效率较低。同时由于国产行波管的研制现状，即使同批次管子的非线性仍存在差异较大，常规线性化器的设计結果、増益扩张和相位扩张的能力不足以满足同批次所有行波管的非线性匹配需求，为重复稳定性生产带来不便。
发明内容本实用新型的技术解决问题是克服现有技术的不足，提出了一种空间行波管形状可调线性化器，通过调节形状可调线性化器的非线性形状，使线性化器能够的匹配同频段不同行波管的非线性特性，在改善线性化行波管放大器的线性度同时，大大減少了线性化器的设计时间，提高重复稳定生产的能力。本实用新型的技术解决方案是一种空间行波管形状可调线性化器，包括肖特基ニ极管VI、延时线V2、第一耦合电桥、第二耦合电桥、电容C1、C2、C3、C4、电阻R1、R2、电感LI、模拟移相器V3和电调衰减器V4 ；射频输入信号经过电容Cl后输入到第一稱合电桥的输入端,第一稱合电桥的隔离端通过电阻Rl接地，第一耦合电桥的直通端依次串联肖特基ニ极管Vl和延时线V2之后连接到第二耦合电桥的直通端，第一耦合电桥的耦合端依次串联电容C2、模拟移相器V3、电调衰减器V4和电容C3之后连接第二耦合电桥的耦合端，第二耦合电桥的隔离端通过电阻R2接地，第二耦合电桥的输入端通过电容C4输出射频信号，外部偏置电压通过电感LI连接到第二耦合电桥的输入端。本实用新型与现有技术相比的有益效果是I)非线性控制结构通过移相器，衰减器来控制非线性的扩张量。通过外部直流偏置电压改变ニ极管偏压来调节线性化曲线的形状，改变非线性曲线的起翘点，这种非线性控制结构能够非线性产生、控制的主要电路可以单独进行仿真，再在此仿真基础上引入形状变化因子(ニ极管偏压控制电路)；较大的缩短了仿真时间。2)形状可调能力[0012]具有相应的形状调节能力，可以实现通过线性化器电路的形状调节匹配同频段不同行波管非线性能力，提高重复稳定生产的能力。
图I为本实用新型空间行波管形状可调电路原理具体实施方式
本实用新型提供一种空间行波管形状可调线性化器，主要用于线性化飞行器上Ku频段空间行波管放大器，完成对信号的线性度校准，抑制三阶交调。本实用新型主要由非线性发生电路、非线性控制电路、形状调节电路组成；非线性发生电路通过电路中肖特基ニ极管在不同输入功率下的变化来产生非线性信号；非线性控制电路通过双路矢量合成来控制非线性的扩张；形状调节电路通过偏置网络来改变ニ极管的工作点，从而实现形状调节。非线性发生电路包括肖特基ニ极管Vl和延时线V2 ;V1和V2串联，Vl在电路中用于产生非线性；非线性控制电路包括隔直电容Cl、C2、C3、C4，模拟移相器V3、电调衰减器V4、匹配电阻Rl、R2和两个电桥。基于双路矢量合成的方式非线性控制支路与非线性发生支路通过两个3dB耦合电桥进行桥连；形状控制电路是指高阻线LI (等效为ー个电感LI)和一个外部输入偏置电压。具体连接关系如图I所示，射频输入信号经过电容Cl后输入到第一耦合电桥Coupl的输入端1，第一稱合电桥Coupl的隔离端3通过电阻Rl接地，第一稱合电桥Coupl的直通端2依次串联肖特基ニ极管Vl和延时线V2之后连接到第二耦合电桥Coup2的直通端I，第一耦合电桥Coupl的耦合端4依次串联电容C2、模拟移相器V3、电调衰减器V4和电容C3之后连接第二耦合电桥Coup2的耦合端3，第二耦合电桥Coup2的隔离端4通过电阻R2接地，第二耦合电桥Coup2的输入端2通过电容C4输出射频信号，外部偏置电压通过电感LI连接到第二耦合电桥Coup2的输入端2。线性化器模块的基本电路结构是基于两路矢量合成的预失真线性化原理，非线性器件使用肖特基ニ极管VI。线性化器桥分为两路，上一路为非线性发生支路，采用反射式的反向井联肖特基ニ极管对产生所需要的非线性特性，通过外部直流偏置网络来调节线性化曲线的形状；下一路为线性调节支路，主要器件为移相器V3和衰减器V4，用于控制増益和相位扩张的范围，电容C2、C3用来隔直，避免外部偏置电压对移相器V3和衰减器V4产生干扰。肖特基ニ极管其等效模型可以表示为ー个可变电阻与电容的并联形式。随着驱动电平的増大，ニ极管阻值逐渐減少，使得相位以及幅度的传输函数发生变换。输入信号通过3dB支线电桥Coupl后分为两路，一路通过ニ极管Vl和延时线V2，当输入信号通过ニ极管Vl和延时线V2后信号会发生变化，选择合适ニ极管Vl的结电容，使在工作频段，ニ极管的増益，随功率增加而増大，相位随功率増加而减小。通过移相器、衰减器后信号为线性变化的趋势。两路信号通过3dB支线电桥Coup2的1、4端ロ后进行合成，经2端ロ输出。选择合适的移相值和衰减值，使得经3dB支线电桥Coup2的2端ロ输出信号，增益以及相位随功率增大而増大。对高阻线的与供电端相接端外加偏压发生变化时，肖特基ニ级管Vl静态工作点变化使得ニ极管的非线性随之变化，从而改变式增益以及相位的斜率，増益扩张与相位扩张的斜率发生变化。因而可以通过调节ニ极管的工作偏压(形状调节因子)来改变线性化器非线性的形状特性。各器件规格为R1:50 Ω ；R2 :50 Ω ；C1 IOOpF ；C2 IOOpF ；C3 IOOpF ；C4 : IOOpF。本实用新型所采用的肖特基ニ极管 为为安捷伦公司生产的HSHC5332，最大正向供作电压直流O. 35V，模拟移相器芯片选用UMS公司生产的芯片HMC247，最大工作电压10V，电调衰减器选用UMS公司生产的CHT3091A，工作电压为直流-5 0V。本实用新型形状可调线性化器提高了 Ku频段空间行波管放大器的线性度，抑制了非线性失真，三阶载交比在饱和点至饱和点回退20dB动态范围内，均有较大提高。该形状可调线性化器具有较高形状调节能力可以匹配同频段不同TWT，且调试简单，可适应批量生产需要。本实用新型未公开技术属本领域技术人员公知常识。
权利要求1.一种空间行波管形状可调线性化器，其特征在于包括肖特基ニ极管VI、延时线V2、第一耦合电桥、第二耦合电桥、电容C1、C2、C3、C4、电阻R1、R2、电感LI、模拟移相器V3和电调衰减器V4 ； 射频输入信号经过电容Cl后输入到第一稱合电桥的输入端,第一稱合电桥的隔离端通过电阻Rl接地，第一耦合电桥的直通端依次串联肖特基ニ极管Vl和延时线V2之后连接到第二耦合电桥的直通端，第一耦合电桥的耦合端依次串联电容C2、模拟移相器V3、电调衰减器V4和电容C3之后连接第二耦合电桥的耦合端，第二耦合电桥的隔离端通过电阻R2接地，第二耦合电桥的输入端通过电容C4输出射频信号，外部偏置电压通过电感LI连接到第二耦合电桥的输入端。
专利摘要本实用新型提供一种空间行波管形状可调线性化器，主要用于线性化飞行器上Ku频段空间行波管放大器，完成对信号的线性度校准，抑制三阶交调。本实用新型形状可调线性化器提高了Ku频段空间行波管放大器的线性度，抑制了非线性失真，三阶载交比在饱和点至饱和点回退20dB动态范围内，均有较大提高。该形状可调线性化器具有较高形状调节能力可以匹配同频段不同TWT，且调试简单，可适应批量生产需要。
文档编号H03F1/32GK202455318SQ20122007670
公开日2012年9月26日 申请日期2012年2月29日 优先权日2012年2月29日
发明者刘钊, 周斌, 范培云, 郑成君, 黄微波 申请人:西安空间无线电技术研究所