專利名稱：一種空間行波管形狀可調線性化器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種空間行波管形狀可調線性化器，應用于線性化飛行器上Ku頻段空間行波管放大器，完成對信號的線性度校準。
背景技術：
當前帶有移動地面站的空間衛星系統，ー個信道傳輸ー個載波為主要的工作模式。這就意味著衛星系統的應答機必須處理多載波的RF信號。由于國產行波管的非線性失真較大，以致發射機放大器不能完全滿足多載波工作要求，由于TWTA的非線性失真，為了不影響通信衛星的通信質量，使得TWTA工作在飽和回退區，以犧牲功率、效率還換取線
性度的提高，功率和效率較低。同時由于國產行波管的研制現狀，即使同批次管子的非線性仍存在差異較大，常規線性化器的設計結果、増益擴張和相位擴張的能力不足以滿足同批次所有行波管的非線性匹配需求，為重復穩定性生產帶來不便。
發明內容本實用新型的技術解決問題是克服現有技術的不足，提出了一種空間行波管形狀可調線性化器，通過調節形狀可調線性化器的非線性形狀，使線性化器能夠的匹配同頻段不同行波管的非線性特性，在改善線性化行波管放大器的線性度同時，大大減少了線性化器的設計時間，提高重復穩定生產的能力。本實用新型的技術解決方案是一種空間行波管形狀可調線性化器，包括肖特基ニ極管VI、延時線V2、第一耦合電橋、第二耦合電橋、電容C1、C2、C3、C4、電阻R1、R2、電感LI、模擬移相器V3和電調衰減器V4 ；射頻輸入信號經過電容Cl后輸入到第一稱合電橋的輸入端,第一稱合電橋的隔離端通過電阻Rl接地，第一耦合電橋的直通端依次串聯肖特基ニ極管Vl和延時線V2之后連接到第二耦合電橋的直通端，第一耦合電橋的耦合端依次串聯電容C2、模擬移相器V3、電調衰減器V4和電容C3之后連接第二耦合電橋的耦合端，第二耦合電橋的隔離端通過電阻R2接地，第二耦合電橋的輸入端通過電容C4輸出射頻信號，外部偏置電壓通過電感LI連接到第二耦合電橋的輸入端。本實用新型與現有技術相比的有益效果是I)非線性控制結構通過移相器，衰減器來控制非線性的擴張量。通過外部直流偏置電壓改變ニ極管偏壓來調節線性化曲線的形狀，改變非線性曲線的起翹點，這種非線性控制結構能夠非線性產生、控制的主要電路可以單獨進行仿真，再在此仿真基礎上引入形狀變化因子(ニ極管偏壓控制電路)；較大的縮短了仿真時間。2)形狀可調能力[0012]具有相應的形狀調節能力，可以實現通過線性化器電路的形狀調節匹配同頻段不同行波管非線性能力，提高重復穩定生產的能力。
圖I為本實用新型空間行波管形狀可調電路原理具體實施方式
本實用新型提供一種空間行波管形狀可調線性化器，主要用于線性化飛行器上Ku頻段空間行波管放大器，完成對信號的線性度校準，抑制三階交調。本實用新型主要由非線性發生電路、非線性控制電路、形狀調節電路組成；非線性發生電路通過電路中肖特基ニ極管在不同輸入功率下的變化來產生非線性信號；非線性控制電路通過雙路矢量合成來控制非線性的擴張；形狀調節電路通過偏置網絡來改變ニ極管的工作點，從而實現形狀調節。非線性發生電路包括肖特基ニ極管Vl和延時線V2 ;V1和V2串聯，Vl在電路中用于產生非線性；非線性控制電路包括隔直電容Cl、C2、C3、C4，模擬移相器V3、電調衰減器V4、匹配電阻Rl、R2和兩個電橋。基于雙路矢量合成的方式非線性控制支路與非線性發生支路通過兩個3dB耦合電橋進行橋連；形狀控制電路是指高阻線LI (等效為ー個電感LI)和一個外部輸入偏置電壓。具體連接關系如圖I所示，射頻輸入信號經過電容Cl后輸入到第一耦合電橋Coupl的輸入端1，第一稱合電橋Coupl的隔離端3通過電阻Rl接地，第一稱合電橋Coupl的直通端2依次串聯肖特基ニ極管Vl和延時線V2之后連接到第二耦合電橋Coup2的直通端I，第一耦合電橋Coupl的耦合端4依次串聯電容C2、模擬移相器V3、電調衰減器V4和電容C3之后連接第二耦合電橋Coup2的耦合端3，第二耦合電橋Coup2的隔離端4通過電阻R2接地，第二耦合電橋Coup2的輸入端2通過電容C4輸出射頻信號，外部偏置電壓通過電感LI連接到第二耦合電橋Coup2的輸入端2。線性化器模塊的基本電路結構是基于兩路矢量合成的預失真線性化原理，非線性器件使用肖特基ニ極管VI。線性化器橋分為兩路，上一路為非線性發生支路，采用反射式的反向井聯肖特基ニ極管對產生所需要的非線性特性，通過外部直流偏置網絡來調節線性化曲線的形狀；下一路為線性調節支路，主要器件為移相器V3和衰減器V4，用于控制増益和相位擴張的范圍，電容C2、C3用來隔直，避免外部偏置電壓對移相器V3和衰減器V4產生干擾。肖特基ニ極管其等效模型可以表示為ー個可變電阻與電容的并聯形式。隨著驅動電平的増大，ニ極管阻值逐漸減少，使得相位以及幅度的傳輸函數發生變換。輸入信號通過3dB支線電橋Coupl后分為兩路，一路通過ニ極管Vl和延時線V2，當輸入信號通過ニ極管Vl和延時線V2后信號會發生變化，選擇合適ニ極管Vl的結電容，使在工作頻段，ニ極管的増益，隨功率增加而増大，相位隨功率増加而減小。通過移相器、衰減器后信號為線性變化的趨勢。兩路信號通過3dB支線電橋Coup2的1、4端ロ后進行合成，經2端ロ輸出。選擇合適的移相值和衰減值，使得經3dB支線電橋Coup2的2端ロ輸出信號，增益以及相位隨功率增大而増大。對高阻線的與供電端相接端外加偏壓發生變化時，肖特基ニ級管Vl靜態工作點變化使得ニ極管的非線性隨之變化，從而改變式增益以及相位的斜率，増益擴張與相位擴張的斜率發生變化。因而可以通過調節ニ極管的工作偏壓(形狀調節因子)來改變線性化器非線性的形狀特性。各器件規格為R1:50 Ω ；R2 :50 Ω ；C1 IOOpF ；C2 IOOpF ；C3 IOOpF ；C4 : IOOpF。本實用新型所采用的肖特基ニ極管 為為安捷倫公司生產的HSHC5332，最大正向供作電壓直流O. 35V，模擬移相器芯片選用UMS公司生產的芯片HMC247，最大工作電壓10V，電調衰減器選用UMS公司生產的CHT3091A，工作電壓為直流-5 0V。本實用新型形狀可調線性化器提高了 Ku頻段空間行波管放大器的線性度，抑制了非線性失真，三階載交比在飽和點至飽和點回退20dB動態范圍內，均有較大提高。該形狀可調線性化器具有較高形狀調節能力可以匹配同頻段不同TWT，且調試簡單，可適應批量生產需要。本實用新型未公開技術屬本領域技術人員公知常識。
權利要求1.一種空間行波管形狀可調線性化器，其特征在于包括肖特基ニ極管VI、延時線V2、第一耦合電橋、第二耦合電橋、電容C1、C2、C3、C4、電阻R1、R2、電感LI、模擬移相器V3和電調衰減器V4 ； 射頻輸入信號經過電容Cl后輸入到第一稱合電橋的輸入端,第一稱合電橋的隔離端通過電阻Rl接地，第一耦合電橋的直通端依次串聯肖特基ニ極管Vl和延時線V2之后連接到第二耦合電橋的直通端，第一耦合電橋的耦合端依次串聯電容C2、模擬移相器V3、電調衰減器V4和電容C3之后連接第二耦合電橋的耦合端，第二耦合電橋的隔離端通過電阻R2接地，第二耦合電橋的輸入端通過電容C4輸出射頻信號，外部偏置電壓通過電感LI連接到第二耦合電橋的輸入端。
專利摘要本實用新型提供一種空間行波管形狀可調線性化器，主要用于線性化飛行器上Ku頻段空間行波管放大器，完成對信號的線性度校準，抑制三階交調。本實用新型形狀可調線性化器提高了Ku頻段空間行波管放大器的線性度，抑制了非線性失真，三階載交比在飽和點至飽和點回退20dB動態范圍內，均有較大提高。該形狀可調線性化器具有較高形狀調節能力可以匹配同頻段不同TWT，且調試簡單，可適應批量生產需要。
文檔編號H03F1/32GK202455318SQ20122007670
公開日2012年9月26日 申請日期2012年2月29日 優先權日2012年2月29日
發明者劉釗, 周斌, 范培云, 鄭成君, 黃微波 申請人:西安空間無線電技術研究所