CN201294523Y - 一种低功耗星用Ka频段下变频器 - Google Patents
一种低功耗星用Ka频段下变频器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种低功耗星用Ka频段下变频器，由射频链路、本振链路及提供二次电压和遥测信号并响应遥控指令的二次电源组成，射频链路所输入的Ka频段射频输入信号依次经Ka频段波导转微带隔离器和Ka频段低噪声放大器后与本振链路输出的X频段本振信号通过二次谐波混频器进行混频后输出，二次谐波混频器所输出信号依次经中频放大器一、中频滤波器一、温补电调衰减器、中频放大器二、中频滤波器二、增益步进电调衰减器、中频放大器三和微带隔离器后输出中频信号。本实用新型整机电路简单，在保持性能指标的同时，能够有效降低整机功耗，达到对现有Ka频段下变频器整机方案进行优化的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及航天微波有源产品设计制造领域，尤其是涉及一种主要应用于中继用户终端和捕获跟踪分系统，能将Ka频段信号下变频器至C频段的低功耗星用Ka频段下变频器。
背景技术
星用Ka频段下变频器将输入Ka频段信号(23.1～23.6GHz)下变频器到C频段(3.9～4.4GHz)，并放大到一定电平输出。目前国内只有中国空间技术研究院西安分院空间微波技术研究所进行研制，其余单位没有相关研制记录与报道。国外从公开渠道了解有三家公司具有研制记录和成品，分别为日本NTS公司，欧洲THalesAlenia公司和Astrium公司。
Ka频段下变频器主要由射频链路、本振链路和二次电源组成。NTS公司的Ka频段下变频器中的放大器全部采用MMIC宽带放大芯片，并采用二极管或MMIC芯片基波混频方式实现变频；同时为了实现良好的带外抑制特性，在输出端设计了一个C频段同轴滤波器。本振链路采用取样锁相三环本振源产生一个较低频率的本振信号，然后通过倍频放大得到所需的高本振源。二次电源选用成品DC/DC转换模块，只进行外围电路设计。
THalesAlenia和Astrium公司的同类产品中放大器也是全部选用MMIC宽带放大芯片实现，并选用MMIC基波混频芯片实现变频功能。类似的，本振链路采用取样锁相混频本振源产生一个较低频率的本振信号，再通过倍频放大得到所需的高频率本振源。
无论是NTS公司还是THalesAlenia公司，或者Astrium公司都采用基波混频方式实现变频功能。这种方案的缺点就是需要高频率本振源，本振链路实现复杂。由于选用宽带MMIC放大芯片实现信号放大，使得该类产品带外特性不理想，在系统要求较高时需要增加同轴滤波器改善杂波抑制，降低带外增益。而复杂的本振链路必然带来整机功耗增大，同时由于大量使用宽带MMIC放大芯片，其效率较低，也增大了整机功耗，最终产品功耗约为12W。
综上，目前国外所设计的Ka频段下变频器整机电，路复杂，功耗较大。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种低功耗星用Ka频段下变频器，其整机电路简单，在保持性能指标的同时，能够有效降低整机功耗，达到对现有Ka频段下变频器整机方案进行优化的目的。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种低功耗星用Ka频段下变频器，由射频链路、本振链路以及提供二次电压和遥测信号并响应遥控指令的二次电源组成，其特征在于：所述射频链路所输入的Ka频段射频输入信号依次经Ka频段波导转微带隔离器和Ka频段低噪声放大器后与本振链路输出的X频段本振信号通过二次谐波混频器进行混频后输出，二次谐波混频器所输出信号依次经中频放大器一、中频滤波器一、温补电调衰减器、中频放大器二、中频滤波器二、增益步进电调衰减器、中频放大器三和微带隔离器后输出中频信号，所述温补电调衰减器与温补衰减偏置电路相接，所述增益步进电调衰减器与步进衰减控制电路相接。
所述本振链路包括参考信号倍频放大电路、DRO振荡电路、分别与参考信号倍频放大电路和DRO振荡电路相接的锁相环电路、对DRO振荡电路所输出本振信号进行放大处理的本振放大器以及与本振放大器相接的本振滤波器。
所述谐波混频器和中频放大器一之间、中频放大器一和中频滤波器一之间以及中频放大器二和中频滤波器二之间均接有固定衰减器。
所述二次谐波混频器由梁式引线二极管对管及所述梁式引线二极管对管的匹配电路组成。
所述梁式引线二极管为梁式引线二极管MA4E2039。
所述Ka频段低噪声放大器为MMIC低噪声放大器；所述中频放大器一为由两个低噪声场效应管及其匹配电路组成的放大器，所述中频放大器二为由一个低噪声场效应管及其匹配电路组成的放大器，中频放大器三为由两个中功率场效应管及其匹配电路组成的放大器。
所述MMIC低噪声放大器为芯片CHA2069；所述低噪声场效应管为场效应管FHX45LR，所述中频放大器三为场效应管FLK027WG。
所述中频滤波器一和温补电调衰减器之间通过电缆进行连接。
所述射频链路的射频输入口为BJ260波导口且其输出口为SMA-K接口；本振链路的参考信号输入接口为SMA-K接口；所述二次电源与星上一次电源的接口为J36A-26ZJ接口。
所述二次电源上设置有电压为+6V和-5V且电流对应为300mA和10mA的电源接口。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：1、整机电路简单；2、功耗低，本实用新型的功耗最大值仅为6.5W，而国外同类产品的功耗约为12W，因而在保持性能指标的同时，能够有效降低整机功耗，达到对现有Ka频段下变频器整机方案进行优化的目的；3、Ka频段低噪声放大器选用的是性能稳定、可靠的宽带MMIC低噪声放大器；为了降低功耗，前级C频段放大器即中频放大器一和中频放大器二采用低噪声场效应管FHX45LR匹配电路，C频段输出级即中频放大器三采用中功率场效应管FLK027WG匹配电路；中频放大器设计带宽为下变频器工作带宽，通过优化设计放大器的带内带外特性可以使下变频器不加机械滤波器即可获得良好的带外增益抑制，简化了射频链电路的实现；4、本振链路方案简洁，体积小、功耗小且易于实现，性能稳定可靠，其采用X频段取样锁相DRO直接实现所需的本振信号；另外，本振链路中的本振放大器选用中功率场效应管FLK027WG及其匹配电路实现；5、二次电源使用自研星载专用DC/DC变换器，将星上一次母线电压转换为本产品所需的二次电压，响应开关机指令并提供开关机状态遥测；6、整机方案简洁，易于实现；7、体积、重量及主要电性能指标与国外同类产品相当；8、级间使用固定衰减器改善驻波，实现良好匹配；9、本振链路输出到混频器之间通过位于设备外部的电缆相连，保证了射频链路和本振电路可以分别独立调试和检测；10、射频链路在中频滤波器一和温补电调衰减器之间分为两部分由电缆连接，方便了射频链路的分段调试测试和故障检测。综上，本实用新型将Ka频段信号下变频器到C频段，并且选择谐波混频方式降低本振频率，简化了本振链路，同时提供一定增益和输出功率，主要应用于中继用户终端和中继捕获跟踪分系统，在捕获跟踪及前向数据传输中起着重要作用。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型射频链路和本振链路的原理框图。
附图标记说明：
1-射频链路； 2-本振链路； 4-Ka频段波导转微带隔
离器；
5-Ka频段低噪声放 6-固定衰减器； 8-二次谐波混频器；
大器；
9-中频放大器一； 10-中频滤波器一； 11-温补电调衰减器；
12-中频放大器二； 13-中频滤波器二； 14-增益步进电调衰减器；
15-中频放大器三； 17-微带隔离器； 18-温补衰减偏置电路；
19-步进衰减控制电 20-参考信号倍频放 21-DRO振荡电路；
路； 大电路；
22-锁相环电路； 23-本振放大器； 24-电缆；
25-本振滤波器。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型由射频链路1、本振链路2以及提供二次电压和遥测信号并响应遥控指令的二次电源组成。其中，所述射频链路1所输入的Ka频段射频输入信号依次经Ka频段波导转微带隔离器4和Ka频段低噪声放大器5后与本振链路2输出的X频段本振信号通过二次谐波混频器8进行混频后输出，二次谐波混频器8所输出信号依次经中频放大器一9、中频滤波器一10、温补电调衰减器11、中频放大器二12、中频滤波器二13、增益步进电调衰减器14、中频放大器三15和微带隔离器17后输出C频段中频信号，所述温补电调衰减器11与温补衰减偏置电路18相接，所述增益步进电调衰减器14与步进衰减控制电路19相接。
另外，所述谐波混频器8和中频放大器一9之间、中频放大器一9和中频滤波器一10之间以及中频放大器二12和中频滤波器二13之间均接有固定衰减器6，并且固定衰减器6为∏型电阻网络衰减器。所述本振链路2包括参考信号倍频放大电路20、DRO振荡(微波介质谐振器振荡器)电路21、分别与参考信号倍频放大电路20和DRO振荡电路21相接的锁相环电路22、对DRO振荡电路21所输出本振信号进行放大处理的本振放大器23以及与本振放大器23相接的本振滤波器25，并且DRO振荡电路21与本振放大器23之间以及本振放大器23与本振滤波器25之间均接有微带隔离器17。所述中频滤波器一10和温补电调衰减器11之间通过电缆24进行连接。
所述射频链路1的射频输入口为BJ260波导口且其输出口为SMA-K接口；本振链路2的参考信号输入接口为SMA-K接口；所述二次电源与星上一次电源的接口为J36A-26ZJ接口。
所述二次电源使用星载专用DC/DC变换器，将星上一次母线电压转换为本产品所需的二次电压，响应开关机指令并提供开关机状态遥测。具体是：所述二次电源主要是为射频链路1和本振链路2中的各用电单元提供二次电压，同时，为步进衰减控制电路19提供遥控指令信号且接收步进衰减控制电路19传送的遥测指令信号并作出响应。另外，所述二次电源上设置有电压为+6V和-5V且电流对应为300mA和10mA的电源接口，并且所述电源接口为J36A-9ZK接口，也就是说，所述二次电源同时通过低频连接器可以向其它设备提供+6V(300mA)、-5V(10mA)的电压。
本实施例中，所述二次谐波混频器8由梁式引线二极管对管及所述梁式引线二极管对管的匹配电路组成，并且所述梁式引线二极管为梁式引线二极管MA4E2039。所述Ka频段低噪声放大器5为MMIC(砷化镓单片微波集成电路)功率放大器；所述中频放大器一9为由两个低噪声场效应管及其匹配电路组成的放大器，所述中频放大器二12为由一个低噪声场效应管及其匹配电路组成的放大器，中频放大器三15为由两个中功率场效应管及其匹配电路组成的放大器。并且，所述MMIC低噪声放大器为芯片CHA2069；所述低噪声场效应管为场效应管FHX45LR，所述中频放大器三15为场效应管FLK027WG。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.一种低功耗星用Ka频段下变频器，由射频链路(1)、本振链路(2)以及提供二次电压和遥测信号并响应遥控指令的二次电源组成，其特征在于：所述射频链路(1)所输入的Ka频段射频输入信号依次经Ka频段波导转微带隔离器(4)和Ka频段低噪声放大器(5)后与本振链路(2)输出的X频段本振信号通过二次谐波混频器(8)进行混频后输出，二次谐波混频器(8)所输出信号依次经中频放大器一(9)、中频滤波器一(10)、温补电调衰减器(11)、中频放大器二(12)、中频滤波器二(13)、增益步进电调衰减器(14)、中频放大器三(15)和微带隔离器(17)后输出中频信号，所述温补电调衰减器(11)与温补衰减偏置电路(18)相接，所述增益步进电调衰减器(14)与步进衰减控制电路(19)相接。
2.按照权利要求1所述的一种低功耗星用Ka频段下变频器，其特征在于：所述本振链路(2)包括参考信号倍频放大电路(20)、DRO振荡电路(21)、分别与参考信号倍频放大电路(20)和DRO振荡电路(21)相接的锁相环电路(22)、对DRO振荡电路(21)所输出本振信号进行放大处理的本振放大器(23)以及与本振放大器(23)相接的本振滤波器(25)。
3.按照权利要求1或2所述的一种低功耗星用Ka频段下变频器，其特征在于：所述谐波混频器(8)和中频放大器一(9)之间、中频放大器一(9)和中频滤波器一(10)之间以及中频放大器二(12)和中频滤波器二(13)之间均接有固定衰减器(6)。
4.按照权利要求1或2所述的一种低功耗星用Ka频段下变频器，其特征在于：所述二次谐波混频器(8)由梁式引线二极管对管及所述梁式引线二极管对管的匹配电路组成。
5.按照权利要求4所述的一种低功耗星用Ka频段下变频器，其特征在于：所述梁式引线二极管为梁式引线二极管MA4E2039。
6.按照权利要求2所述的一种低功耗星用Ka频段下变频器，其特征在于：所述Ka频段低噪声放大器(5)为MMIC低噪声放大器；所述中频放大器一(9)为由两个低噪声场效应管及其匹配电路组成的放大器，所述中频放大器二(12)为由一个低噪声场效应管及其匹配电路组成的放大器，中频放大器三(15)为由两个中功率场效应管及其匹配电路组成的放大器。
7.按照权利要求6所述的一种低功耗星用Ka频段下变频器，其特征在于：所述MMIC低噪声放大器为芯片CHA2069；所述低噪声场效应管为场效应管FHX45LR，所述中频放大器三(15)为场效应管FLK027WG。
8.按照权利要求1或2所述的一种低功耗星用Ka频段下变频器，其特征在于：所述中频滤波器一(10)和温补电调衰减器(11)之间通过电缆(24)进行连接。
9.按照权利要求1或2所述的一种低功耗星用Ka频段下变频器，其特征在于：所述射频链路(1)的射频输入口为BJ260波导口且其输出口为SMA-K接口；本振链路(2)的参考信号输入接口为SMA-K接口；所述二次电源与星上一次电源的接口为J36A-26ZJ接口。
10.按照权利要求1或2所述的一种低功耗星用Ka频段下变频器，其特征在于：所述二次电源(3)上设置有电压为+6V和-5V且电流对应为300mA和10mA的电源接口。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Xi'an spaceflight Hengxing precision electromechanical Co., Ltd. Assignor: No.504 Institute of China Space Technology Group No.5 Academy Contract record no.: 2011610000115 Denomination of utility model: Ka frequency band down converter for low power consumption star Granted publication date: 20090819 License type: Exclusive License Record date: 20110715 |
|
| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20090819 |