专利名称：线性化通道放大器的制作方法
技术领域：
本实用新 型涉及一种线性化通道放大器，应用在线性化行波管放大器中或线性化 固态功率放大器中。
背景技术：
线性化通道放大器(LCAMP)是线性化行波管放大器(LTWTA)的重要组成部分，实 现对行波管(TWT)线性度的校正和LTWTA整机的系统增益控制功能，具备两种工作模式及 多个遥控遥测功能。长期以来，LTffTA 一直依赖进口，引进价格约为50万欧元，LCAMP价格 占总价的1/3。国外公司对我国实行技术封锁，无法掌握引进LCAMP的设计相关信息。由于LCAMP的整机功能复杂，内部射频模块电路数量多，按照常规的设计方法来 进行该产品的研制，会导致产品内部连线显得过于凌乱，并且产品的重量、体积将会大大超 出国外产品水平，增加卫星平台负担，进而会影响LTWTA的国产化替代。
实用新型内容本实用新型的技术解决问题是克服现有技术的不足，设计了一种线性化通道放 大器，实现了对行波管线性度的校正和线性化行波管放大器整机的系统增益控制功能。本实用新型的技术解决方案是线性化通道放大器，包括输入端隔离器ISO、输出端隔离器ISO、可调衰减器ATT、 第一可变增益放大器VGA1、检波器DET、线性化器LIN、第二可变增益放大器VGA2和控制电 路，输入端隔离器ISO、可调衰减器ATT、第一可变增益放大器VGA1、检波器DET、线性化器 LIN、第二可变增益放大器VGA2和输出端隔离器ISO串联在一起，射频信号依次经过输入端 隔离器ISO、可调衰减器ATT、第一可变增益放大器VGA1、检波器DET、线性化器LIN、第二可 变增益放大器VGA2和输出端隔离器IS0，最终输出处理过的射频信号；控制电路连接可调 衰减器ATT、第一可变增益放大器VGAl和线性化器LIN。所述控制电路包括电源滤波芯片、AD芯片、DA芯片、FPGA芯片和隔离芯片，外部电 源通过电源滤波芯片给FPGA芯片、AD芯片和DA芯片供电，AD芯片将接收到的外界温度模 拟量信号处理并发送给FPGA芯片，同时外部遥控信号通过隔离芯片输入给FPGA芯片，FPGA 芯片处理接收到的温度信号和遥控信号并通过DA芯片输出控制电压信号。所述线性化器LIN包括耦合器、可调衰减器、移相器和失真单元，其中衰减器和移 相器组成线性支路；失真单元构成非线性支路；输入信号经过耦合器分别进入非线性支路 和线性支路，在两支路里信号经过变换，之后再反射至耦合器隔离端口合成输出。本实用新型与现有技术相比的有益效果是长期以来，线性化行波管放大器一直依赖进口，引进价格约为50万欧元，线性化 通道放大器的价格占总价的1/3。通过本实用新型提出的线性化通道放大器解决方案，能 够实现线性化通道放大器的国产化，能够为国家节约大量外汇开支，也能够摆脱受制于人 的局面。本实用新型应用微波混合集成电路(MHIC)技术实现可调衰减器ATT、可变增益放大器VGA、检波器DET、线性化器LIN等功能模块，硬件设计紧凑，实现了高集成化、轻量化、 低成本；由于射频模块数量多，各模块电路接口多，设计时将控制电路与射频电路共用同 一个载体，简化了电路接口，相比现有常规技术研制的微波有源产品，尺寸重量均至少减小 50%，达到国外同类产品设计水平，且本实用新型已应用在某型号中，系统联试性能稳定。
图1为本实用新型的电路原理示意图；图2为本实用新型线性化器电路原理示意图；图3为本实用新型控制电路原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行进一步的详细描述。为了改善卫星的非线性指标，目前国际上各种通信、导航卫星流行的装置是采用 线性化行波管放大器或线性化固态功率放大器，利用线性化器的非线性对行波管的非线性 性能进行有效补偿，从而在保证性能的条件下有效的提高了行波管的实际输出功率，同时 实现对系统增益的控制。线性化通道放大器(LCAMP)由输入端隔离器ISO、可调衰减器ATT、第一可变增益 放大器VGA1、检波器DET、线性化器LIN、第二可变增益放大器VGA2和输出端隔离器ISO串 接在一起，射频信号依次经过输入端隔离器IS0、ATT、VGA1、DET、LIN、VGA2和输出端隔离器 ISO，最终输出处理过的射频信号，原理示意图见图1。输入输出端隔离器ISO改善射频端口回波损耗，以减弱与外部接口的相互影响；可调衰减器ATT具有20dB的衰减量调整范围，能够实现对线性化通道放大器产品 的过激励保护；可变增益放大器VGAl具有30dB的增益可调整范围，受控制电路控制，实现整机增 益步进；检波器DET实现功率电平的宽频带检波功能，保证输出功率稳定；线性化器LIN电路包括耦合器、可调衰减器、移相器、失真单元，原理示意图见图 2。其中，衰减器和相移器组成线性支路，该支路对信号只做幅度的衰减和相位的调节；失真 单元构成非线性支路，该支路使输入信号产生非线性分量，失真单元可以利用微波器件的 非线性特性实现，例如，二极管或者场效应管等非线性微波器件，输入信号经过耦合器(耦 合器的作用是将输入的一路信号分成两路，分别输入到后面的非线性支路和线性支路)分 别进入非线性支路和线性支路，在两支路里信号经过变换，之后再反射至耦合器隔离端口 合成输出，这样输出信号中含有预失真分量，实现幅度、相位的扩张。衰减器、移相器受控制 电路控制，精确补偿行波管的非线性；可变增益放大器VGA2具有IOdB的增益调节余量，实现对线性化通道放大器输出 功率的调节，以满足行波管的输入电平要求。各类射频模块(可调衰减器、变增益放大器、检波器)，可以在国内外各微波元器 件生产厂家的器件手册中选取，根据不同应用需求、不同频段，选择满足不同使用要求的不 同器件，实现各模块电路功能。[0024]采用微波集成电路(MIC)技术实现的LIN电路，封装在射频管壳内，装配整机；控制电路应用FPGA技术，FPGA芯片内预先设置了一个电压对应数值表，工作时， FPGA芯片根据接收到的温度电压信号和遥控指令信号，找到对应的表格中的输出电压值， 并输出该预设电压制，即输出控制电压信号，实现对可调衰减器ATT、第一可变增益放大器 VGAl和线性化器LIN工作电压的控制，外部电源通过电源滤波芯片给FPGA芯片、AD芯片和 DA芯片供电，AD芯片将接收到的外界温度模拟量信号处理并发送给FPGA芯片，同时外部遥 控信号通过隔离芯片输入给FPGA芯片，FPGA芯片处理接收到的温度信号和遥控信号并通 过DA芯片输出控制电压信号，原理示意图见图3，；射频模块(隔离器ISO、可调衰减器ATT、可变增益放大器VGA、检波器DET、线性化 器LIN)与控制电路共用同一个载体；射频模块与控制电路共用同一个盒体。通过以上设计，以Ku频段线性化通道放大器为例，可调衰减器采用UMS公司的 ZHT4690-QAG,可变增益放大器采用M\A_C0M公司的放大器MAAMGM0003，检波器采用中电13 所DT-20系列检波器，FPGA选用XILINX公司的XCV300-PQ240，隔离器使用通用的隔离器即 可，实施例的主要性能可以达到。
权利要求1.线性化通道放大器，其特征在于包括输入端隔离器(ISO)、输出端隔离器(ISO)、 可调衰减器(ATT)、第一可变增益放大器(VGA1)、检波器(DET)、线性化器(LIN)、第二可变 增益放大器(VGA2)和控制电路，输入端隔离器(ISO)、可调衰减器(ATT)、第一可变增益放 大器(VGA1)、检波器(DET)、线性化器(LIN)、第二可变增益放大器(VGA2)和输出端隔离器 (ISO)串联在一起，射频信号依次经过输入端隔离器(ISO)、可调衰减器(ATT)、第一可变增 益放大器(VGA1)、检波器(DET)、线性化器(LIN)、第二可变增益放大器(VGA2)和输出端隔 离器(ISO)，最终输出处理过的射频信号；控制电路连接可调衰减器(ATT)、第一可变增益 放大器(VGAl)和线性化器(LIN)。
2.根据权利要求1所述的线性化通道放大器，其特征在于所述控制电路包括电源滤 波芯片、AD芯片、DA芯片、FPGA芯片和隔离芯片，外部电源通过电源滤波芯片给FPGA芯片、 AD芯片和DA芯片供电，AD芯片将接收到的外界温度模拟量信号处理并发送给FPGA芯片， 同时外部遥控信号通过隔离芯片输入给FPGA芯片，FPGA芯片处理接收到的温度信号和遥 控信号并通过DA芯片输出控制电压信号。
3.根据权利要求1所述的线性化通道放大器，其特征在于所述线性化器LIN包括耦 合器、可调衰减器、移相器和失真单元，其中衰减器和移相器组成线性支路；失真单元构成 非线性支路；输入信号经过耦合器分别进入非线性支路和线性支路，在两支路里信号经过 变换，之后再反射至耦合器隔离端口合成输出。
专利摘要线性化通道放大器，包括输入端隔离器、输出端隔离器、可调衰减器、第一可变增益放大器、检波器、线性化器、第二可变增益放大器和控制电路，输入端隔离器、可调衰减器、第一可变增益放大器、检波器、线性化器、第二可变增益放大器和输出端隔离器串联在一起，射频信号依次经过输入端隔离器、可调衰减器、第一可变增益放大器、检波器、线性化器、第二可变增益放大器和输出端隔离器，最终输出处理过的射频信号；控制电路连接可调衰减器、第一可变增益放大器和线性化器，本实用新型实现了线性化通道放大器的小型化、轻量化，并已交付军用二代电性星，系统联试性能稳定。
文档编号H03F3/58GK201860298SQ201020586618
公开日2011年6月8日 申请日期2010年10月27日 优先权日2010年10月27日
发明者周斌, 张婷, 李红然, 黄微波, 龚科 申请人:西安空间无线电技术研究所