CN208401846U - 一种交流供电Ku波段40瓦卫星上行放大器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种交流供电Ku波段40瓦卫星上行放大器，包括中频放大模块、本振与混频模块、射频放大模块、单片机控制电路和电源模块；中频放大模块包括滤波器BF1、数控衰减器、第一放大器和滤波器BF2；本振和混频模块包括锁相源、4倍频器、滤波器BF7、第六放大器和滤波器BF6和混频器；射频放大模块包括滤波器BF3、第二放大器、滤波器BF4、第三放大器、隔离器、第四放大器、第五放大器、滤波器BF5和检波器。本卫星上行放大器的功率可调范围大且自带有程序控制的增益控制步进衰减器，同时，输出端口自带腔体滤波器解决传统BUC固有的接收信号干扰的问题。

Description

一种交流供电Ku波段40瓦卫星上行放大器

技术领域

本实用新型涉及卫星上行放大器领域，尤其涉及一种交流供电Ku波段40瓦卫星上行放大器。

背景技术

目前国内市场大部分的卫星上行放大器靠进口，其输出端固有的大功率输出信号对接收支路的干扰通过外部双工器解决，但是外部双工器技术指标不尽相同，接收端的干扰过于依赖双工器的抑制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种交流供电Ku波段40瓦卫星上行放大器，通过在产品本身增加接收端的抑制，从源头解决干扰信号的输出，有利于用户现场操作和降低对双工产品的依赖性。

为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种交流供电Ku波段40瓦卫星上行放大器，包括中频放大模块、本振与混频模块、射频放大模块、单片机控制电路和电源模块；所述中频放大模块包括滤波器BF1以及与所述滤波器BF1相连接的数控衰减器、第一放大器和滤波器BF2；所述本振和混频模块包括锁相源以及与所述锁相源相连接的4倍频器、滤波器BF7、第六放大器和滤波器BF6和混频器；所述射频放大模块包括滤波器BF3以及与所述滤波器BF3相连接的第二放大器、滤波器BF4、第三放大器、隔离器、第四放大器、第五放大器、滤波器BF5和检波器；所述滤波器BF2的输出端连接混频器的输入端，混频器的输出端连接滤波器BF3的输入端，所述单片机控制电路分别与数控衰减器、PLL和检波器连接；所述电源模块用于给上行放大器提供电源。

上述方案中，所述锁相源由小数N分频PLL、低通滤波器LF1和CRO组成。

上述方案中，所述电源模块包括DC-DC模块和MOSFET管，DC-DC模块与MOSFET管连接，DC-DC模块将直流电源转换后通过MOSFET管控制输出。

上述方案中，所述数控衰减器的调节范围是-3-33dB。

上述方案中，所述锁相源采用外部或内部恒温参考源产生的100MHZ信号进行锁定，产生单载波信号的频率为3262.5MHZ，所述4倍频器输出本振信号的频率为13.05GHZ，所述混频器输出信号频率为14-14.5GHZ。

上述方案中，所述第二放大器选用噪声系数2.5，增益23 DB，输出功率25DBM的放大芯片；第三放大器选用增益24DB，输出功率38DBM，效率24%的放大芯片；第四放大器选用增益6DB，输出功率42DBM，效率28%的砷化镓放大管；第五放大器选用增益8DB，输出功率47DBM，效率29%的氮化镓放大管。

上述方案中，所述滤波器BF3和滤波器BF4采用微带滤波器，滤波器BF5采用腔体滤波器。

上述方案中，所述滤波器BF1为均衡滤波芯片，通950-2150MHZ中频信号并进行4.5个DB的均衡处理。

上述方案中，所述检波器采用AD公司的宽带检波芯片ADL6010。

与现有技术相比本实用新型的有益效果为：本卫星上行放大器的功率可调范围大且自带有程序控制的增益控制步进衰减器，同时，输出端口自带腔体滤波器解决传统BUC固有的接收信号干扰的问题。

附图说明

图1是本实用新型交流供电Ku波段40瓦卫星上行放大器的原理框图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细描述。

如图1，一种交流供电Ku波段40瓦卫星上行放大器，包括中频放大模块、本振与混频模块、射频放大模块、单片机控制电路和电源模块，中频放大模块包括滤波器BF1以及与所述滤波器BF1相连接的数控衰减器、第一放大器和滤波器BF2，本振和混频模块包括锁相源以及与所述锁相源相连接的4倍频器、滤波器BF7、第六放大器和滤波器BF6和混频器，射频放大模块包括滤波器BF3以及与所述滤波器BF3相连接的第二放大器、滤波器BF4、第三放大器、隔离器、第四放大器、第五放大器、滤波器BF5和检波器。滤波器BF1接收L波段上变频器950-1450MHZ的信号进行滤波后传入数控衰减器进行衰减处理，数控衰减器将增益后的信号传入第一放大器，第一放大器放大后再传入滤波器BF2，滤波器BF2将滤波后的信号传入混频器。锁相源采用外部或内部恒温参考源产生的100MHZ信号进行锁定，产生频率为3262.5MHZ的单载波信号，再经4倍频器变为13.05GHZ的本振信号，经滤波放大后输出至混频器；所述滤波器BF3接收混频器输出的14-14.5GHZ信号传入第二放大器、滤波器BF4、第三放大器、隔离器、第四放大器、第五放大器、滤波器BF5进行四次放大、一次隔离和三次滤波处理后输出46DBM幅度的宽带高功率信号，并通过检波器输出与幅度值相对应的直流电压给单片机控制电路。单片机控制电路分别与数控衰减器、PLL和检波器连接，电源模块用于给上行放大器提供电源。

中频放大模块的主要作用是将L波段上变频器过来的950-1450MHZ的信号滤波，放大与增益可控处理，滤波器BF1主要对可能漏过来70MHZ以及谐波信号进一步抑制，本设计采用中电13所生产的均衡滤波芯片，通950-2150MHZ中频信号并进行4.5个DB的均衡处理，既抑制了低端杂散也可以弥补放大器等器件造成的幅频特性变差； 5BT数控衰减器实现动态31DB步进1DB的增益可变控制，第一放大器采用提供22DB左右的增益与15DBM以上的线性输出功率值。

本振与变频模块的作用是产生一个纯净稳定的13.05GHZ的单载波信号，并将950-1450MHZ的中频信号在混频器中与13.05GHZ的本振信号进行混合，输出14-14.5GHZ的射频信号。锁相源由小数N分频PLL、低通滤波器和CRO组成，采用外部或内部恒温参考源产生的100MHZ信号进行锁定，产生一个频率为3262.5MHZ的低相位噪声的单载波信号，再经4倍频器变为13.05GHZ的本振信号，此13.05GHZ信号经滤波放大后输出至混频器，在混频器中实现频率搬移。采用四倍频器的方法实现13.05GHZ的输出，方案实现相对容易，可靠性比较高，造价比较低。13.05GHZ的本振信号与14-14.5GHZ的射频信号，因频率较高，所以对电路板材料与制作精度要求比较高，需先用ADS射频仿真软件进行仿真设计，在采用进口电路板罗杰斯5800实际制作验证。

射频放大模块主要是将混频器输出的14-14.5GHZ信号进行放大滤波等处理，最终输出一个可以达到46DBM幅度的宽带高功率信号，此部分由三级滤波器、四级放大器以及最后的功率检测部分组成，滤波器主要是滤除本振泄漏与抑制放大器输出噪声与杂散，前两级为微带滤波器，末级为腔体滤波器，损耗小于0.2DB，对13.05GHZ以下抑制大于35DBC，有效的抑制了接收频段的噪声输出，避免影响接收通道正常工作，放大器采用逐级推动方式实现46DBM的大功率输出。

其中，射频放大模块要实现40W(46dBm)饱和功率输出，应当尽量采用输出功率大的并且效率高的功放芯片，以提高效率，降低设计调试的难度和减小放大器的整体体积。采用四级放大管逐级推动方式，最终实现KU波段输出50W功率的设计目标，在14.0～14.5GHz波段范围内，第二放大器为第一级，采用增益较大，噪声较低的放大芯片作，噪声系数2.5，增益23，输出功率25DBM；第三放大器为第二级，选用增益24DB，输出功率38DBM，效率24%的放大芯片；第四放大器为第三级，采用砷化镓放大管，增益6DB，输出功率42DBM，效率28%；第五放大器为末级，选用氮化镓放大管，增益8DB，输出功率47DBM，效率29%。根据每级放大管的参数可以计算出BUC在50W输出时的效率可达20%，采用此设计方式可用最少的功放器件得出所需的大功率输出，降低设计、组装和调试的难度并减小BUC模块的体积和重量，检波器采用AD公司的宽带检波芯片ADL6010，输出与幅度值相对应的直流电压给控制电路。

电源管理模块主要是将输入的+28V直流电源进行DC-DC变换，变为+24V,+12V,+7V,+5V,+3.3V以及－5V，并通过控制模块过来的TTL电平进行通断控制，本实用新型采用朝阳电源公司生产的半砖尺寸的DC-DC模块，功率300瓦，多路输出，经过MOSFET管进行控制输出，本电源管理模块除了给BUC供电以外，还负责给外部单元中其他所有模块供电。

单片机控制电路负责采集各种电源电压、温度、本振锁定指示和功率检测电压等，判断是否在正确的范围内，当超标即快速输出指令，关闭相应的电源，保护设备内部器件免受损坏，同时可以将采集的数据输出，并接收外部指令，对数控衰减器增益进行更改，并远程控制BUC开启与关闭。此模块除了和BUC模块通信和控制以外还负责外部单元中其他所有模块的通信和控制，并负责和上位机通信。

以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做得任何改动，均落入本实用新型保护范围内。

Claims (9)

1.一种交流供电Ku波段40瓦卫星上行放大器，其特征在于：包括中频放大模块、本振与混频模块、射频放大模块、单片机控制电路和电源模块；所述中频放大模块包括滤波器BF1以及与所述滤波器BF1相连接的数控衰减器、第一放大器和滤波器BF2；所述本振和混频模块包括锁相源以及与所述锁相源相连接的4倍频器、滤波器BF7、第六放大器和滤波器BF6和混频器；所述射频放大模块包括滤波器BF3以及与所述滤波器BF3相连接的第二放大器、滤波器BF4、第三放大器、隔离器、第四放大器、第五放大器、滤波器BF5和检波器；所述滤波器BF2的输出端连接混频器的输入端，混频器的输出端连接滤波器BF3的输入端，所述单片机控制电路分别与数控衰减器、PLL和检波器连接；所述电源模块用于给上行放大器提供电源。

2.如权利要求1所述的交流供电Ku波段40瓦卫星上行放大器，其特征在于：所述锁相源由小数N分频PLL、低通滤波器LF1和CRO组成，小数N分频PLL、低通滤波器LF1和CRO依次连接。

3.如权利要求1所述的交流供电Ku波段40瓦卫星上行放大器，其特征在于：所述电源模块包括DC-DC模块和MOSFET管，DC-DC模块与MOSFET管连接，DC-DC模块将直流电源转换后通过MOSFET管控制输出。

4.如权利要求1所述的交流供电Ku波段40瓦卫星上行放大器，其特征在于：所述数控衰减器的调节范围是-3-33dB。

5.如权利要求1所述的交流供电Ku波段40瓦卫星上行放大器，其特征在于：所述锁相源采用外部或内部恒温参考源产生的100MHZ信号进行锁定，产生单载波信号的频率为3262.5MHZ，所述4倍频器输出本振信号的频率为13.05GHZ，所述混频器输出信号频率为14-14.5GHZ。

6.如权利要求1所述的交流供电Ku波段40瓦卫星上行放大器，其特征在于：所述第二放大器选用噪声系数2.5，增益23 DB，输出功率25DBM的放大芯片；第三放大器选用增益24DB，输出功率38DBM，效率24%的放大芯片；第四放大器选用增益6DB，输出功率42DBM，效率28%的砷化镓放大管；第五放大器选用增益8DB，输出功率47DBM，效率29%的氮化镓放大管。

7.如权利要求1所述的交流供电Ku波段40瓦卫星上行放大器，其特征在于：所述滤波器BF3和滤波器BF4采用微带滤波器，滤波器BF5采用腔体滤波器。

8.如权利要求1所述的交流供电Ku波段40瓦卫星上行放大器，其特征在于：所述滤波器BF1为均衡滤波芯片，通950-2150MHZ中频信号并进行4.5个DB的均衡处理。

9.如权利要求1所述的交流供电Ku波段40瓦卫星上行放大器，其特征在于：所述检波器采用AD公司的宽带检波芯片ADL6010。