CN101505185B - 一种毫米波双通道稳相接收前端 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在对中继卫星通信测控中的毫米波双通道稳相接收前端，其包括第一本振(11)，第一本振(11)通过和通道本振电缆(7)、差通道本振电缆(8)分别与和通道下变频器(9)、差通道下变频器(10)相连，毫米波通过和通道输入波导(3)、差通道输入电缆(4)分别与和通道LNA(1)、差通道LNA(2)相连，差通道LNA(2)通过差通道输出电缆(6)与差通道下变频器(10)相连，和通道LNA(1)通过调整电缆(5)与和通道下变频器(9)相连，采用上述技术方案，实现在全部工作温度范围内双通道相位一致性达到1.5°，远远优于系统8°的期望值，使系统自动跟踪精度得到提高。

Description

一种毫米波双通道稳相接收前端

技术领域

本发明涉及一种双通道稳相接收前端，特别是在对中继卫星通信测控中的一种毫米波双通道稳相接收前端。

背景技术

中继卫星地面终端站天线采用单脉冲双通道跟踪方式，这种跟踪方式的关键就是要求保持和差通道的相对一致性，中继卫星工作在毫米频段，其波长只有S频段波长的十分之一。在以往的S频段统一测控系统中，时延变化引起的相位变化不大，不会影响系统工作，因此没有受到人们的重视。而在毫米频段，波长只有十几毫米，而根据传输线理论，四分之一波长的变化将使器件的电气特性相反，一个小小的长度改变将使系统的相位产生巨大变化。

中继卫星系统采用线极化工作方式，所以中继卫星地面终端站天线也必须是线极化，同时为了适应卫星在各种姿态下都能正常接收，地面终端站天线的线极化角度必须能够随时调整，这就是说和通道的馈源输出口是一个活动的，那么接收前端必须固定在一个旋转体上，跟着馈源随动，才能使波导口相对固定。而差通道的极化方式是不需要调整的，这就意味着，差通道接收前端与和通道接收前端之间有相对位移，不能安装在同一个位置，其间只能靠电缆连接。

为了保证系统的中频信号与射频信号之间的相位继承性，和、差通道设备必须使用同一个本振信号，本振设备可以固定在旋转体之外，以减轻旋转体负载。本振信号通过电缆分别输送到和、差通道下变频器。

所有设备在地面调整测试(包括温度适应性试验)合格以后，安装到位，系统能够正常工作。然而，当环境温度变化时，和差通道之间的相位差急剧变化，天线偏离目标，以致系统不能正常工作，急需一种可行的稳相措施来提高系统的稳定性。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种可有效的减小尤其是在环境温度变化时减小和、差通道之间的相位变化的毫米波双通道稳相接收前端。

为实现上述目的，本发明的毫米波双通道稳相接收前端，包括第一本振、和通道LNA、差通道LNA、和通道下变频器、差通道下变频器，第一本振通过和通道本振调整电缆、差通道本振电缆分别与和通道下变频器、差通道下变频器相连，毫米波通过和通道输入波导、差通道输入电缆分别与和通道LNA、差通道LNA相连，差通道LNA通过差通道输出电缆与差通道下变频器相连，和通道LNA通过调整电缆与和通道下变频器相连。

和通道LNA、和通道下变频器通过和通道输入波导固定在馈源极化调整旋转体上。

上述的调整电缆具有 $\frac{L5}{\mathrm{\λ}}+\frac{L3}{{\mathrm{\λ}}_g}+\frac{L7}{{\mathrm{\λ}}_L}=\frac{L4}{\mathrm{\λ}}+\frac{L6}{\mathrm{\λ}}+\frac{L8}{{\mathrm{\λ}}_L}$ 中确定的L5的长度，其中：

L3-和通道输入波导实际长度；

L4-差通道输入电缆固定长度；

L6-差通道输出电缆固定长度；

L8-差通道本振电缆固定长度；

L7-和通道本振电缆固定长度；

λ为射频信号在自由空间的波长；

λ_g为射频信号在波导中的波导波长；

λ_L为本振信号在自由空间的波长。

采用上述技术方案，由于加设和通道调整电缆用以对相位进行补偿，稳定了和、差两路中频信号的相位差，使系统跟踪正常、稳定；当环境温度变化时，由于相位变化的原因是和差通道的射频信号的传输线路电长度差异，这些差异受温度的影响发生剧烈变化。而根据上面公式增加的调整电缆，补偿了这种差异，特别是针对不同频率而强调的和通道本振电缆L7与差通道本振电缆L8尽可能长度一致，就实现了随着温度的变化和差通道相位差不改变或微小变化的效果，故和差通道之间的相位差变化很小，实现在全部工作温度范围内双通道相位一致性达到1.5°，远远优于系统8°的期望值，使系统自动跟踪精度得到提高。

附图说明

下面结合附图及具体实施方式对本发明作更进一步详细说明：

图1是本发明的结构原理框图；

图2是本发明和差通道相位变化图。

具体实施方式

由图1所示，首先，根据结构布局，确定差通道LNA2、差通道下变频器10的固定位置，以及第一本振11的固定位置；将和通道LNA1、和通道下变频器9通过和通道输入波导3(实际长度为L3)固定到馈源极化调整旋转体上(馈源极化调整旋转体是一个可以转动机械装置，通过电机的转动带动天线的馈源作±45°的旋转，以实现地面接收天线与卫星下传信号的极化一致)。然后，根据实际需要，用CA308型稳相电缆加工差通道输入固定电缆4(固定长度为L4)，加工差通道LNA输出电缆6(固定长度为L6)，以及差通道本振电缆8(固定长度为L8)；再根据实际长度，留下旋转余量加工和通道本振调整电缆7(确认长度为L7)；最后的关键就是精确设计并加工和通道调整电缆5，假设其长度为L5，可由下面公式确定：

$\frac{L5}{\mathrm{\λ}}+\frac{L3}{{\mathrm{\λ}}_g}+\frac{L7}{{\mathrm{\λ}}_L}=\frac{L4}{\mathrm{\λ}}+\frac{L6}{\mathrm{\λ}}+\frac{L8}{{\mathrm{\λ}}_L}$

为了防止电缆在不同频率上的相位漂移不同，差通道本振电缆8与和通道本振调整电缆7的长度应尽量一致，即L7≈L8。

由于和通道调整电缆5是作为相位补偿用的，其长度L5大大超过结构安装所需要的长度，只能设法卷绕在合适位置，为了减少由于设备空间温度不均匀造成的补偿失败，尽可能地将上述差通道输入固定电缆4、差通道LNA输出电缆6、差通道本振电缆8、和通道本振调整电缆7、和通道调整电缆5等几根电缆捆扎在一起，使其环境温度相当。

此外，为了进一步使影响相位差变化的电缆温度一致，可以在设备附近外加一个小型风机，用以调整设备的热平衡。

由图2所示可知，当环境温度变化时，和差通道之间的相位差变化很小，实现在全部工作温度范围内双通道相位一致性达到1.5°，远远优于系统8°的期望值，使系统自动跟踪精度得到提高。

Claims (3)

1.一种毫米波双通道稳相接收前端，包括第一本振(11)、和通道LNA(1)、差通道LNA(2)、和通道下变频器(9)、差通道下变频器(10)，第一本振(11)通过和通道本振电缆(7)、差通道本振电缆(8)分别与和通道下变频器(9)、差通道下变频器(10)相连，毫米波通过和通道输入波导(3)、差通道输入电缆(4)分别与和通道LNA(1)、差通道LNA(2)相连，差通道LNA(2)通过差通道输出电缆(6)与差通道下变频器(10)相连，其特征在于：和通道LNA(1)通过调整电缆(5)与和通道下变频器(9)相连。

2.根据权利要求1所述的一种毫米波双通道稳相接收前端，其特征在于：和通道LNA(1)、和通道下变频器(9)通过和通道输入波导(3)固定在馈源极化调整旋转体上。

3.根据权利要求2所述的一种毫米波双通道稳相接收前端，其特征在于：所述的调整电缆(5)具有 $\frac{L5}{\mathrm{\λ}}+\frac{L3}{{\mathrm{\λ}}_g}+\frac{L7}{{\mathrm{\λ}}_L}=\frac{L4}{\mathrm{\λ}}+\frac{L6}{\mathrm{\λ}}+\frac{L8}{{\mathrm{\λ}}_L}$ 中确定的L5的长度，

其中：

L3-和通道输入波导实际长度；

L4-差通道输入电缆固定长度；

L6-差通道输出电缆固定长度；

L8-差通道本振电缆固定长度；

L7-和通道本振电缆固定长度；

λ为射频信号在自由空间的波长；

λ_g为射频信号在波导中的波导波长；

λ_L为本振信号在自由空间的波长。

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