CN111683027A - 一种基于中频模拟预失真的卫星上变频器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于中频模拟预失真的卫星上变频器，通过将中频信号经过第一中频调理电路调理后输入到中频预失真器；中频预失真器根据调理后的中频信号生成带非线性失真信号的中频信号，并将其发送第二中频调理电路调理，并送入混频器电路，使得混频器电路根据带非线性失真信号的中频信号以及本振信号生成带非线性失真信号的射频信号；再将带非线性失真信号的射频信号通过射频调理电路进行调理后，发送给末级功放电路，使得末级功放电路将自身所产生的失真信号与中频预失真器所产生的非线性失真信号进行对消后生成高线性射频信号发送出去，卫星上变频器将中频信号转换为高线性射频信号，改善了线性指标，提高了卫星通信质量。

Description

一种基于中频模拟预失真的卫星上变频器

技术领域

本发明涉及卫星上变频器，尤其涉及一种基于中频模拟预失真的卫星上变频器。

背景技术

作为卫星通信设备中的卫星上变频器，是卫星通信发射端的核心部件，其输入连接中频、输出连接天线，实现了中频上变频到射频的转换功能。然而上变频的线性指标作为影响通信质量的关键指标，业界对其也有很多的方式来提升。现有技术中一般以以下几种方式来提升上变频器的线性指标，进而提升卫星的通信质量：

(1)采用数字预失真方式实现，但是其电路设计复杂，对基带算法要求很高，整体设计难度较大；

(2)采用ADI(AnalogDevices Inc，亚德诺半导体技术有限公司)提供的模拟预失真芯片实现，尽管其电路比数字预失真的方式简单，但是其需要引入反馈，进而提高电路设计的复杂性和调试的难度；同时预失真芯片本身价格相对较高；

(3)采用射频模拟预失真方式实现，其多采用微波毫米波器件模拟二极管，电路架构简单，但是由于卫星上变频器的工作频段很高，在微波毫米波频段满足这种性能的器件种类很少，而且价格昂贵。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种中频模拟预失真器的卫星上变频器，其能够解决现有技术中卫星上变频器电路设计复杂等问题。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种基于中频模拟预失真的卫星上变频器，所述卫星上变频器包括第一中频调理电路、中频预失真器、第二中频调理电路、混频器电路、射频调理电路和末级功放电路；所述第一中频调理电路的输入端用于输入中频信号，并对中频信号进行调理后将其发送至中频预失真器；所述中频预失真器用于根据调理后的中频信号生成带非线性失真信号的中频信号，并将带非线性失真信号的中频信号发送给第二中频调理电路，并经过第二中频调理电路调理后送入混频器电路，进而使得混频器电路根据带非线性失真信号的中频信号以及本振信号进行上变频生成带非线性失真信号的射频信号；所述射频调理电路用于将带非线性失真信号的射频信号进行调理后发送至末级功放电路；所述末级功放电路用于根据射频调理电路调理后的带非线性失真信号的射频信号转换为高线性射频信号并发送出去，同时将非线性失真信号与自身电路所产生的失真信号进行抵消。

进一步地，所述中频预失真器包括电容C1、电容C3、第一肖特基二极管、限流电阻Rb、扼流圈和电源Vcc；电容C1的一端通过中频预失真器的输入端与第一中频调理电路电性连接、一端与第一肖特基二极管的正极连接；第一肖特基二极管的负极接地、正极依次通过限流电阻Rb、扼流圈与电源Vcc连接；第一肖特基二极管的正极还通过电容C3通过中频预失真器的输出端与第二中频调理电路电性连接，将生成的带非线性失真信号的中频信号发送至第二中频调理电路。

进一步地，所述中频预失真器包括电容C2；电容C2的一端接地、一端与肖特基二极管的正极连接；所述电容C1与电容C2之间设有第一微带线；肖特基二极管与电容C3之间设有第二微带线。

进一步地，所述肖特基二极管包括n个肖特基二极管，n为大于或等于1的自然数；当n>＝2时，多个肖特基二极管依次并联连接；其中，电容C1与电容 C2之间设有第一微带线；每个肖特基二极管的负极接地；最后一个肖特基二极管与电容C3之间设有第二微带线；第一个肖特基二极管与电容C2之间设有第三微带线，相邻肖特基二极管之间设有第四微带线。

进一步地，所述第一中频调理电路包括第一滤波电路、第一功放电路、第一增益控制电路和第一级联匹配优化电路；所述第一滤波电路，用于滤除中频信号中的干扰信号以及参考时钟信号；第一功放电路，用于对中频信号进行放大，进而补偿信号的衰减和变频的损耗，使得所述第一中频调理电路调理后的中频信号满足所述中频预失真器对输入功率的要求以及系统对输入信号的幅度要求；所述第一增益控制电路，用于对输入的中频信号的大小进行控制以及系统增益调整和补偿；所述第一级联匹配优化电路，用于优化第一中频调理电路的各个电路间的驻波，改善电路级联特性。

进一步地，所述第一滤波电路包括第一滤波器和第二滤波器，第一滤波器为高通滤波器，用于滤除信号频率小于F1的信号以及参考时钟信号，第二滤波器为低通滤波器，用于滤除信号频率大于F2的信号；所述第一功放电路由多级功率放大电路组成；其中，F1、F2为预设的信号频率范围。

进一步地，第二中频调理电路包括第二滤波电路、第二功放电路、第二增益控制电路和第二级联匹配优化电路；其中，第二滤波电路，用于对带非线性失真信号的中频信号的谐波频率进行抑制，防止在混频器中带非线性失真信号的中频信号与本振频率进行混频后带非线性失真信号的中频信号的二次谐波频率落入到带非线性失真信号的射频信号的频带中后无法去除而残留在所述高线性射频信号中；所述第二功放电路，用于对带非线性失真信号的中频信号进行放大，进而补偿信号的衰减和变频的损耗，满足后级电路对信号输入功率的要求；所述第二增益控制电路，用于调整中频信号的幅度大小，以及非线性失真信号的幅度大小，进而保证第二中频调理电路输出的中频信号的幅度大小满足混频器对输入信号的幅度要求；所述第二级联匹配优化电路，用于对第二中频调理电路中的各个电路间的驻波，改善电路级联特性。

进一步地，所述射频调理电路包括微带滤波器和推动级功放电路；所述微带滤波器采用以下任意一种形式实现：交指滤波器、插指滤波器、发夹滤波器、交叉耦合滤波器和平行耦合滤波器，用于滤波带非线性失真信号的射频信号中的干扰信号；所述微带滤波器包括多级滤波器；所述推动级功放电路用于对带非线性失真信号的射频信号进行功率放大，进而满足末级功放电路的输入功率要求；所述推动级功放电路包括多级功率放大电路。

进一步地，所述卫星上变频器包括天线，所述末级功放电路与天线连接，用于将高线性射频信号馈入天线发射出去。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明通过设置第一中频调理电路、中频预失真器、第二中频调理电路、混频器电路、射频调理电路和末级功放电路，通过将中频信号经过第一中频调理电路调理后，再经过中频预失真器后生成带非线性失真信号的中频信号并将其发送至第二中频调理电路、混频器电路以及射频调理电路进而生成带非线性失真信号的射频信号，最后通过末级功放电路自身所产生的非线性失真信号与前述中频预失真器所产生的非线性失真信号进行抵消后生成高线性射频信号发送出去；本发明通过采用中频预失真器来实现产生非线性失真信号，进而将其与末级功放电路所产生的非线性失真信号进行抵消后，使得中频信号最终转换为高线性射频信号，实现了卫星上变频器的信号转换，输出高线性射频信号，提高了卫星上变频器的线性指标，大大提高了卫星通信质量；同时，由于本发明中的各个设备中由于只是针对中频信号进行处理，因此所采用的器件均为低成本的器件，大大降低了卫星上变频器的设计成本。

附图说明

图1为本发明提供的一种基于中频模拟预失真器的卫星上变频器电路模块图；

图2为本发明提供的模拟中频预失真器电路示意图；

图3为图2中肖特基二极管的I-V曲线图；

图4为图2中肖特基二极管的交流等效电路图；

图5为本发明提供的中频预失真器的电路图之一；

图6为图5中的中频预失真器的幅度失真特性曲线的仿真结果示意图；

图7为图5中的中频预失真器的相位失真特性曲线的仿真结果示意图；

图8为本发明提供的中频预失真器的电路图之二；

图9为图8中当肖特基二极管为两个时的中频预失真器的电路图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

实施例一

本发明提供了一种基于中频模拟预失真的卫星上变频器，能够将中频信号转换为上变频信号，进而输出到天线，同时在转换的过程中实现整个部件的线性对消功能，也即是通过预失真器产生的失真信号与末级功放电路所产生的失真信号进行对消，最终保证输出高线性射频信号，大大提高了上变频器的线性指标，进而提高了卫星通信指令。同时，由于本发明的整个卫星上变频器均只是针对中频信号进行处理，因此所采用的器件相对来说，种类丰富，价格较低，解决了现有的射频模拟预失真方式中由于涉及到的信号的工作频段很高而带来的器件种类少、价格高等问题，因此，本发明大大降低了卫星上变频器的设计成本。

如图1所述，一种基于中频模拟预失真的卫星上变频器，将获取到的中频信号首先经过第一中频调理电路进行调理，被调理后的中频信号送入到中频预失真器并产生带非线性失真信号的中频信号；然后将带非线性失真信号的中频信号经过第二中频调理电路进行调理并输送到混频器，经过混频器并与本振信号进行上变频得到带非线性失真信号的射频信号，从而实现了信号频谱从中频信号搬移到了射频信号；最后将带非线性失真信号的射频信号经过射频调理电路调理后送入末级功放电路进行放大得出高线性射频信号，并通过天线发射出去。同时，前级的中频预失真器产生的失真信号与末级功放电路产生的失真信号正好抵消，则经过末级功放电路所生产成的高线性射频信号不含有失真信号，进而提高了卫星上变频的线上指标，提高了卫星通信质量。

第一中频调理电路包括第一滤波电路、第一功放电路、第一增益控制电路和第一级联匹配优化电路。第一中频调理电路，用于对输入的中频信号进行调理，比如过滤、放大、增益调节等处理，已满足后级电路的输入要求。

其中，第一滤波电路的输入端用于输入中频信号、输出端与第一功放电路电性连接。第一滤波电路，用于滤除干扰信号，一般是不必要的带外信号；同时，当输入的中频信号中有参考时钟信号时，第一滤波电路，还用于滤除参考时钟信号。第一滤波电路可以由单个集成的带通滤波器实现，也可以由高通滤波器和低通滤波器相组合的形式实现。

优选地，当第一滤波电路采用组合方式实现时，包括第一滤波器和第二滤波器。其中，第一滤波器为高通滤波器、第二滤波器为低通滤波器。高通滤波器用于滤除信号频率低于F1的干扰信号以及参考时钟信号，低通滤波器用于滤除信号频率高于F2的干扰信号。F1与F2的值可根据实际需求进行设定，为预设的信号频率范围或信号频率值等。

第一功放电路，用于对输入的功率较小的中频信号进行放大，为补偿信号的衰减和变频的损耗，使得调理后的中频信号能够满足中频预失真器对信号输入功率的需求以及系统对输入信号的幅度要求。一般来说，第一功放电路由多级功率放大器组成，其级数设置根据实际需求合理设置，具体是根据整个上变频器的额定输出功率、系统的输入功率访问以及各级的增益分配来确定。第一功放电路可采用小型化的GainBlock(功放模块)来实现，其供电方式简单，便于小型化设计，成本也较底。

第一增益控制电路、第一功放电路是相互配合的，起到灵活调节和控制系统增益的效果。第一增益控制电路，可采用模拟的二极管实现，也可采用集成的PGA(程控放大器)实现，也可采用数字衰减器实现。优选地，本实施例中采用两个数字衰减器实现。通过SPI(Serial Peripheral interface，串行外围设备接口)协议，上位机可控制每个数字衰减器的工作状态，很容易实现对系统增益的灵活控制，同时也便于做AGC(自动增益)的控制。其中，由于不同大小的输入信号经过中频预失真器后会产生不同幅度的失真信号，因此，数字衰减器的一个用于控制输入中频信号的大小，一个用来做增益调整和补偿。若需要实现AGC(自动增益)则通过其中一个数控衰减器实现。

第一级联匹配优化电路，用于优化第一中频调理电路的各个电路间的驻波，改善电路级联特性，可由简单的π型网络来实现，也可以由集成芯片来实现。

中频预失真器，用于接收并根据调理后的中频信号生成带有非线性失真信号的中频信号，并将其发送给第二中频调理电路。其中，中频预失真器采用肖特基二极管的架构实现。本发明中的中频预失真器，由于采用低成本的二极管实现，相对于现有技术中的数字预失真器、射频预失真器而言，中频预失真器所处的频率更低，应用的器件为低频的器件，因此，其相对于数字预失真器、射频预失真器的成本更低。

如图2所示，本发明所提供的中频预失真器的模拟电路，一般包括输入端、输出端、电容C1、电容C3、限流电阻Rb、肖特基二极管、扼流圈和电源Vcc。其中，中频预失真器的输入端通过电容C1与肖特基二极管的正极连接，肖特基二极管的正极还依次通过限流电阻Rb、扼流圈与电源Vcc连接、肖特基二极管的负极接地。肖特基二极管的正极还通过电容C3与输出端连接。中频预失真器的输出端与第二中频调理电路电性连接。

一般来说，如图4所示，肖特基二极管可等效为电导G_d和电容C_j的并联结构。因此，肖特基二极管的I-V小信号特性(输入功率较小信号下的电流和电压特性)如下式：

其中，α＝q/nkT，q为电子电荷，k为波尔兹曼常数，T为温度，n为理想化因子，I_S为饱和电流。

如图3所示，在肖特基二极管的I-V曲线(电流与电压关系曲线)中可知，随着输入功率的增大，肖特基二极管的电流呈现饱和截止状态，其整流电流I_r增加，I-V曲线上移，直流偏置点由小信号进入到大信号状态，图中I_d(肖特基二极管偏置电流)、V_d(肖特基二极管偏置电压)、V_cc(电源电压)、R_b(限流电阻) 之间的关系如下：

I_d＝f(V) (2)，

V_d＝V_cc-I_d*R_b (3)，

从公式(2)(3)(4)中可得知肖特基二极管等效的电导G_d随工作点的偏置电压V_d的减小而减小，而偏置电压V_d随输入功率的增大而减小。因此可知，肖特基二极管在一定的初始直流偏置条件(给定一个固定的直流偏置条件，比如一个相对固定的初始值)下，电导G_d随输入功率的增大而减小。

因此，如图4所示，对肖特基二极管的交流等效电路模型进行分析，其端口V1、端口V2组成的网络的转移矩阵(ABCD矩阵)可表示如下：

由两端口网络的转移矩阵可以得到该端口网络的传输系数S₂₁(其中，S₂₁为S参数矩阵中的数据，具有明确的物理含义；其中，转移矩阵和S参数矩阵可以相互转换)的表达式为：

其中，Z₀为特性阻抗。

由公式(6)可得到传输系数S₂₁的幅度和相位的表达式如下：

由公式(7)和公式(8)可知，当肖特基二极管的电导G_d减小时，传输系数S₂₁的幅度|S₂₁|变大，传输系数S₂₁的相位

变小。结合上文的分析，在一定的直流偏置条件下，随输入功率的增大，肖特基二极管的电导G_d是减小的。因此随输入功率的增加，传输系数S₂₁的幅度|S₂₁|变大，传输系数S₂₁的相位

变小，因此可知本实施例所提供的由肖特基二极管组成的中频预失真器可实现幅度扩张(其中，本文所指的幅度是通过增益来反应的，因此，本文所指的幅度，也可以为增益)、相位压缩的预失真特性。其中，输入功率增大、相位变小或幅度变小时的特性为相位压缩特性或增益压缩特性；反之为相位扩张特性或增益扩张特性。

另外，从图2中可知，本发明还可通过电调方式来对电源Vcc调节，进而实现中频预失真器的电路结构的非线性特性的调节，控制中频预失真器的预失真特性。

优选地，对于电源Vcc的调整可通过电阻分压的方式实现，也可以通过软件控制的方式实现。通过调整使电源Vcc处于不同的偏置状态，而当偏置状态不同时中频预失真器的预失真特性也不同，进而可适用于不同的末级功放电路。

一般来说，末级功放电路的AM-AM曲线和AM-PM曲线一般为幅度压缩、相位扩张的特性，或者幅度压缩、相位压缩的特性。因此，本发明是通过由末级功放电路自身所产生的非线性失真信号正好与中频预失真器所产的非线性失真信号相互抵消，进而通过末级功放电路输出高线性的射频信号。其中AM-AM 曲线指的是幅度失真特性曲线，AM-PM曲线指的是相位失真特性曲线。

因此，当末级功放电路的AM-AM曲线和AM-PM曲线为幅度压缩、相位扩张的特性时，本发明只需要将中频预失真器的预失真特性调整为幅度扩张、相位压缩的特性，这样，当带有非线性失真信号的射频信号经过末级功放电路时，正好由末级功放电路自身所产生的失真信号与中频预失真器所产生的失真信号进行抵消，进而输出高线性的射频信号。同样地，若末级功放电路的AM-PM 曲线和AM-PM曲线为幅度压缩、相位压缩的特性时，只需要通过调整Vcc，使得中频预失真器产生幅度扩张、相位扩张的特性的失真信号，这样，当带有非线性失真信号的射频信号经过末级功放电路时，正好由末级功放电路自身所产生的失真信号与中频预失真器所产生的失真信号进行抵消，进而输出高线性的射频信号。也即是说，本发明通过对由肖特基二极管所组成的中频预失真器的架构中的AM-AM曲线和AM-PM曲线的特性进行调整，使其与末级功放电路的AM-AM曲线和AM-PM曲线的特性相反，进而可相互补偿或抵消，这样带有非线性失真信号的射频信号经过末级功放电路后放大后，非线性失真信号被抵消，因此最终输出高线性的射频信号。

本发明可通过电调方式对中频预失真器的电源Vcc进行调节，进而实现通过对中频预失真器的电路结构的预失真特性，也即是所产生的非线性失真信号的AM-AM曲线和AM-PM曲线的特性的调整，以适用更多不同的末级功放电路。比如，通过调整使电源Vcc处于不同的偏置状态，而当偏置状态不同时中频预失真器的预失真特性也不同，进而可适用于不同的末级功放电路。

也即是，通过本发明所提供的中频预失真器可提高卫星上变频器最终输出射频信号的线性指标，提高了卫星通信质量。也即是说，本发明通过设计中频预失真器所产生的非线性失真信号来补偿末级功放电路的所产生的失真信号，最终使得射频信号中的失真信号消失，输出高线性射频信号，实现中频信号与射频信号之间的转换。

优选地，本实施例中的肖特基二极管采用MA4E2502H-1246，该型号的肖特基二极管具有良好的非线性特性、成本低、补偿范围更广。

优选地，在实际的应用过程中，由于肖特基二极管与前后级的电路均需采用微带线连接，因此，本发明在计算时还将微带线的影响考虑进去。因此，基于图2中的模拟中频预失真器的电路，本发明提供了一种优选实施例，如图5 所示，一种中频预失真器的电路架构，包括电容C1、第一微带线TL1、电容C2、肖特基二极管、电容C3、限流电阻Rb、第一微带线TL2、扼流圈和电源Vcc。其中，第一微带线TL1的一端通过电容C1与输入端连接、另一端与肖特基二极管的正极连接。电容C2的一端接地、一端与第一微带线TL1连接。肖特基二极管的负极接地、正极还依次通过电阻Rb、扼流圈与电源Vcc连接。电容C2的一端通过第二微带线TL2与肖特基二极管的正极连接、一端与输出端连接。

其中，第一微带线TL1、第二微带线TL2的特性阻抗均为50欧姆。由于本实施例中采用的微带线的型号均为RF-35TC，10mil厚度的板材，因此对应的50 欧姆阻抗的线宽为0.5mm，即：输入微带线TL1和输出微带线TL2的线宽均为 0.5mm。其中，第一微带线TL1、第二微带线TL2的线长均为4mm。

因此，假设微带线的转移矩阵(ABCD矩阵)为T_L，则表达式为：

其中，电容C2为等效的分布电容，本实施例中采用1pF的电容来等效，因此，分布电容C2的转移矩阵为T_C，则表达式为：

因此，中频预失真器的特性可通过矩阵级联分析后得出中频预失真器的转移矩阵：T＝T_L1*T_C*T_D*T_L2。其中，T_D为肖特基二极管的端口网络的转移矩阵， T_L1为第一微带线TL1的转移矩阵，T_L2为第二微带线TL2的转移矩阵。

通过对该实施例的图5中的中频预失真器的电路结构进行仿真得出幅度和相位的仿真结果，如图6和图7所示。从仿真结果可知，该中频预失真器的AM-AM曲线和AM-PM曲线具有较强的幅度扩张和相位压缩的特性。通过测试发现，本实施例中的中频预失真器对IMD3(三阶互调)的对消有15dB以上，具有较好的对消效果。其中，图6为中频预失真器的AM-AM曲线，图7为中频预失真器的AM-PM曲线。

优选地，如图8所示，本发明还给出了另外一种中频预失真器的电路架构，由两个或多个肖特基二极管并联而成，具体包括：输入端、输出端、电容C1、电容C2、电容C3、限流电阻Rb、扼流圈、电源Vcc、两个或多个并联的肖特基二极管、第一微带线TL1、第二微带线TL2、第三微带线TL3和第四微带线 TL4。

其中，输入端的一端与第一中频调理电路连接、一端与电容C1连接。电容 C1与电容C2之间设有第一微带线TL1。输出端的一端与电容C3连接、一端与第二中频调理电路连接。

两个或多个肖特基二极管依次并联连接，每个肖特基二极管的负极接地。

第一个肖特基二极管的正极与电容C2之间设有第三微带线TL3。最后一个肖特基二极管与电容C3之间设有第二微带线TL2。

相邻肖特基二极管的正极之间设有第四微带线TL4。

第一个肖特基二极管的正极还依次通过限流电阻Rb、扼流圈与电源Vcc连接。

依据图5中中频预失真器的电路中的计算原理，可知该电路架构的中频预失真器能够实现更多的非线性特性，也即是通过合理调整微带线的长度和并联对地电容，可以实现对中频预失真器生成的失真信号的幅度扩张(压缩)、相位扩张(压缩)的非线性特性，能够适用于更多的末级功放电路，应用范围更广泛。

优选地，随着肖特基二极管的数量整加时，其中频预失真器所产生的非线性失真信号的特性曲线就越复杂，因此，在实际使用过程中，一般优选肖特基二极管的数量为两个，具体结构如图9所示。

第二中频调理电路，用于实现对带非线性失真信号的中频信号进行滤波和增益调节。第二中频调理电路的输入端输入经过中频预失真器调理后的带非线性失真信号的中频信号，经过第二中频调理电路对该中频信号进行放大等处理后将其输入到混频器中。同样地，第二中频调理电路和第一中频调理电路相同，包括第二过滤电路、第二功放电路、第二增益控制电路和第二级联匹配优化电路。其中，第二功放电路、第二增益控制电路以及第二级联匹配优化电路与第一中频调理电路的第一功放电路、第一增益控制电路以及第一级联匹配优化电路所起到的作用相同。

另外，由于第二中频调理电路所处理的中频信号中包括失真信号，因此，第一过滤电路，用于对带非线性失真信号的中频信号的谐波频率进行抑制，防止带非线性失真信号的中频信号进入混频器后与本振信号混频后将产生的二次谐波频率信号落入到射频信号后无法取出而残留在最终的高线性射频信号中。同时，由于第二中频调理电路不仅对中频信号进行调整，同时还会对失真信号进行调整，也即是同时影响中频信号和失真信号的强度，因此，第二中频调理电路的第二增益控制电路对于系统增益的控制要求会更高，比如第二中频调理电路输出的中频信号的幅度大于-5dBm。

混频器电路，用于实现信号频谱的搬移，也即是将中频信号变频到射频信号，也即是微波毫米波频段。混频器电路可采用分离的二极管实现，也可采用集成的混频器来实现。由于混频器电路中对中频信号和本振信号都有一定的强度要求，当信号强度太弱会导致变频损耗变大，系统增益不足等问题，因此在设计混频器时要考虑端口的隔离特性，保证杂散指标满足系统要求。

射频调理电路，用于将带有非线性失真信号的射频进行调理后，将其输送到末级功放电路进行放大得到高线性射频信号。射频调理电路包括滤波电路和推动级功放电路。由于经过混频器电路生成的射频信号为微波毫米波频段，因此，为了考虑设计成本，本发明的射频调理电路中的滤波电路采用微带滤波器。

优选地，微带滤波器可采用以下任意一种滤波器实现：平行耦合滤波器、指滤波器、插指滤波器、发夹滤波器、交叉耦合滤波器等，其作用是滤除射频信号中的干扰信号。其中，此时的干扰信号主要的是本振信号的泄露和中频信号的杂散信号。

推动级功放电路，用于将带非线性失真信号的射频信号进一步放大，满足末级功放电路的输入功率要求。由于单级功放增益和功率局限，因此，推动级功放电路由多级功率放大电路组成。比如，对于40W左右的功率等级，至少有 3～4级的功率放大电路构成才能满足系统要求。

末级功放电路，用于将带非线性失真信号的射频信号的功率放大进而生成高线性射频信号，同时，可将由前级电路的中频预失真器所产生的非线性失真信号与末级功放电路所产生的失真信号进行抵消，进而输出高线性射频信号，并最终将高线性射频信号通过天线发射出去。末级功放电路在设计时要有满足额定功率输出的能力，一般根据部件的功率等级来设计。由于处在电路的末级，因此，末级功放电路的功率也是最大的，其非线性特性非常显著，因而本发明通过前述的中频预失真器产生的非线性失真信号与末级功放电路所产生的非线性失真信号进行抵消，实现高线性射频信号的输出，实现了中频信号与高线性射频信号之间的转换，提高了卫星上变频器的线性指标，提高了卫星的通信质量。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种基于中频模拟预失真的卫星上变频器，其特征在于，所述卫星上变频器包括第一中频调理电路、中频预失真器、第二中频调理电路、混频器电路、射频调理电路和末级功放电路；所述第一中频调理电路的输入端用于输入中频信号，并对中频信号进行调理后将其发送至中频预失真器；所述中频预失真器用于根据调理后的中频信号生成带非线性失真信号的中频信号，并将带非线性失真信号的中频信号发送给第二中频调理电路，并经过第二中频调理电路调理后送入混频器电路，进而使得混频器电路根据带非线性失真信号的中频信号以及本振信号进行上变频生成带非线性失真信号的射频信号；所述射频调理电路用于将带非线性失真信号的射频信号进行调理后发送至末级功放电路；所述末级功放电路用于根据射频调理电路调理后的带非线性失真信号的射频信号转换为高线性射频信号并发送出去，同时将非线性失真信号与自身电路所产生的失真信号进行抵消。

2.根据权利要求1所述一种基于中频模拟预失真的卫星上变频器，其特征在于，所述中频预失真器包括电容C1、电容C3、肖特基二极管、限流电阻Rb、扼流圈和电源Vcc；电容C1的一端通过中频预失真器的输入端与第一中频调理电路电性连接、一端与肖特基二极管的正极连接；肖特基二极管的负极接地、正极依次通过限流电阻Rb、扼流圈与电源Vcc连接；肖特基二极管的正极还通过电容C3通过中频预失真器的输出端与第二中频调理电路电性连接，将生成的带非线性失真信号的中频信号发送至第二中频调理电路。

3.根据权利要求2所述一种基于中频模拟预失真的卫星上变频器，其特征在于，所述中频预失真器包括电容C2；电容C2的一端接地、一端与肖特基二极管的正极连接；所述电容C1与电容C2之间设有第一微带线；肖特基二极管与电容C3之间设有第二微带线。

4.根据权利要求3所述一种基于中频模拟预失真的卫星上变频器，其特征在于，所述肖特基二极管包括n个肖特基二极管，n为大于或等于1的自然数；当n>＝2时，多个肖特基二极管依次并联连接；其中，电容C1与电容C2之间设有第一微带线；每个肖特基二极管的负极接地；最后一个肖特基二极管与电容C3之间设有第二微带线；第一个肖特基二极管与电容C2之间设有第三微带线，相邻肖特基二极管之间设有第四微带线。

5.根据权利要求1所述一种基于中频模拟预失真的卫星上变频器，其特征在于，所述第一中频调理电路包括第一滤波电路、第一功放电路、第一增益控制电路和第一级联匹配优化电路；所述第一滤波电路，用于滤除中频信号中的干扰信号以及参考时钟信号；第一功放电路，用于对中频信号进行放大，进而补偿信号的衰减和变频的损耗，使得所述第一中频调理电路调理后的中频信号满足所述中频预失真器对输入功率的要求以及系统对输入信号的幅度要求；所述第一增益控制电路，用于对输入的中频信号的大小进行控制以及系统增益调整和补偿；所述第一级联匹配优化电路，用于优化第一中频调理电路的各个电路间的驻波，改善电路级联特性。

6.根据权利要求5所述一种基于中频模拟预失真的卫星上变频器，其特征在于，所述第一滤波电路包括第一滤波器和第二滤波器，第一滤波器为高通滤波器，用于滤除信号频率小于F1的信号以及参考时钟信号，第二滤波器为低通滤波器，用于滤除信号频率大于F2的信号；所述第一功放电路由多级功率放大电路组成；其中，F1、F2为预设的信号频率范围。

7.根据权利要求1所述一种基于中频模拟预失真的卫星上变频器，其特征在于，第二中频调理电路包括第二滤波电路、第二功放电路、第二增益控制电路和第二级联匹配优化电路；其中，第二滤波电路，用于对带非线性失真信号的中频信号的谐波频率进行抑制，防止在混频器中带非线性失真信号的中频信号与本振频率进行混频后带非线性失真信号的中频信号的二次谐波频率落入到带非线性失真信号的射频信号的频带中后无法去除而残留在所述高线性射频信号中；所述第二功放电路，用于对带非线性失真信号的中频信号进行放大，进而补偿信号的衰减和变频的损耗，满足后级电路对信号输入功率的要求；所述第二增益控制电路，用于调整中频信号的幅度大小，以及非线性失真信号的幅度大小，进而保证第二中频调理电路输出的中频信号的幅度大小满足混频器对输入信号的幅度要求；所述第二级联匹配优化电路，用于对第二中频调理电路中的各个电路间的驻波，改善电路级联特性。

8.根据权利要求1所述一种基于中频模拟预失真的卫星上变频器，其特征在于，所述射频调理电路包括微带滤波器和推动级功放电路；所述微带滤波器采用以下任意一种形式实现：交指滤波器、插指滤波器、发夹滤波器、交叉耦合滤波器和平行耦合滤波器，用于滤波带非线性失真信号的射频信号中的干扰信号；所述微带滤波器包括多级滤波器；所述推动级功放电路用于对带非线性失真信号的射频信号进行功率放大，进而满足末级功放电路的输入功率要求；所述推动级功放电路包括多级功率放大电路。

9.根据权利要求1所述一种基于中频模拟预失真的卫星上变频器，其特征在于，所述卫星上变频器包括天线，所述末级功放电路与天线连接，用于将高线性射频信号馈入天线发射出去。

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