專利名稱：一種低功耗星用Ka頻段上變頻器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及航天微波有源產(chǎn)品設計制造領域，尤其是涉及一種主 要應用于中繼用戶終端和中繼數(shù)傳系統(tǒng)中、能將將X頻段的調(diào)制信號上變 頻至星間數(shù)據(jù)傳輸?shù)腒a頻段的低功耗星用Ka頻段上變頻器。
背景技術：
星用Ka頻段上變頻器主要功能是將輸入的X頻段(屬于微波，頻率 范圍為7. 4 ~ 8. 6GHz )信號上變頻器到Ka頻段(星間數(shù)據(jù)中繼傳輸頻段為 25~26.5GHz)，并放大到 一定電平后進行輸出。目前，國內(nèi)只有中國空 間技術研究院西安分院空間微波技術研究所進行研制，其余單位沒有相關 研制記錄與報道。國外從公開渠道了解有三家公司具有研制記錄和成品， 分別為日本NTS公司，歐洲THalesAlenia公司和Astr ium公司。
Ka頻段上變頻器主要由射頻鏈路、本振鏈路和二次電源組成。NTS公 司的Ka頻段上變頻器中的放大器全部采用薩IC寬帶放大芯片，并采用二 極管或MMIC芯片基波混頻方式實現(xiàn)變頻。同時，為了實現(xiàn)良好的帶外抑 制特性，在輸出端設計了一個Ka頻段腔體濾波器。而本振鏈路采用取樣 鎖相三環(huán)本振源產(chǎn)生一個較低頻率的本振信號，然后通過倍頻放大得到所 需的高頻率本振源。二次電源選用成品DC/DC轉(zhuǎn)換模塊，只進行外圍電路設計。
THalesAlenia和Astrium公司的同類產(chǎn)品中放大器也是全部選用 醒IC寬帶放大芯片實現(xiàn)，并選用MMIC基波混頻芯片實現(xiàn)變頻功能。類似 的，本振鏈路釆用取樣鎖相混頻本振源產(chǎn)生一個較低頻率的本振信號，再 通過倍頻放大得到所需的高頻率本振源。
無論是NTS公司還是THalesAlenia公司，或者Astrium公司都采用
4基波混頻方式實現(xiàn)變頻功能。這種方案的缺點就是需要高頻率本振源，本 振鏈路實現(xiàn)復雜。復雜的本振鏈路必然帶來整機功耗增大，同時由于大量
使用寬帶MMIC放大芯片，并且級間匹配也選用的是衰減器，增加了放大
器的數(shù)量，使其效率較低，也增大了整機功耗，最終產(chǎn)品功耗約為13W。
綜上，目前國外所設計的Ka頻段上變頻器整機電路復雜，功耗較大。

實用新型內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術中的不足，提
供一種低功耗星用Ka頻段上變頻器，其整機電路簡單且體積小，在保持 性能指標的同時，能夠有效降低整機功耗，達到對現(xiàn)有Ka頻段上變頻器 的整機方案進行優(yōu)化的目的。
為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是 一種低功耗星用 Ka頻段上變頻器，由射頻鏈路、本振鏈路以及提供二次電壓和遙測信號并 響應遙控指令的二次電源組成，其特征在于所述射頻鏈路所輸入的X頻 段中頻輸入信號依次經(jīng)X頻段微帶隔離器一、X頻段放大器、溫補電調(diào)衰 減器和增益步進電調(diào)衰減器后與本振鏈路輸出的X頻段點頻本振信號通過 二次諧波混頻器進行混頻后輸出，二次諧波混頻器所輸出信號依次經(jīng)微帶 濾波器、第一級Ka頻段放大器、第二級Ka頻段放大器、波導隔離器和機 械濾波器后輸出Ka頻段射頻信號，所述溫補電調(diào)衰減器與溫補衰減偏置 電路相接，所述增益步進電調(diào)衰減器與步進衰減控制電路相接。
所述本振鏈路包括參考信號倍頻放大電路、DR0振蕩電路、分別與參 考信號倍頻放大電路和DRO振蕩電路相接的鎖相環(huán)電路以及對DRO振蕩電
路所輸出本振信號進行放大處理的本振放大器。
所述微帶濾波器和第 一 級Ka頻段放大器之間以及第 一 級Ka頻段放大
器和第二級Ka頻段放大器之間均接有Ka頻段微帶隔離器。
所述二次諧波混頻器由梁式引線二極管對管及所述梁式引線二極管 對管的匹配電路組成。所述梁式引線二極管為梁式引線二極管MA4E2039。 所述第一級Ka頻段放大器和第二級Ka頻段放大器均為MMIC低噪聲 放大器；所述X頻段放大器為場效應管放大器。 所述畫IC低噪聲放大器為芯片C簡69。 所述場效應管放大器為場效應管FLK027WG。
所述射頻鏈路的射頻輸入接口為SMA-K型接口且其射頻輸出接口為 SMA-K型或SMA-K2. 9型接口 ；本振鏈路的參考信號輸入接口為SMA-K接口 ； 所述二次電源與星上一次電源的接口為J36A-26ZJ接口 。
本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點1、整機電路簡單且體積 ??；2、功耗低，本實用新型的功耗最大值僅為6. 4W,而國外同類產(chǎn)品的 功耗約為13W,因而在保持性能指標的同時，能夠有效降低整機功耗，達 到對現(xiàn)有Ka頻段上變頻器整機方案進行優(yōu)化的目的；3、 Ka頻段放大器采 用的是性能穩(wěn)定、可靠的寬帶畫IC低噪聲放大器芯片，在X頻段使用成 熟的場效應管放大器，通過優(yōu)化設計X頻段放大器的帶內(nèi)響應及帶外特性， 使整機具有良好帶內(nèi)響應的同時，也使得帶外增益得到有效抑制，另外， 為了保證最終輸出射頻"頻段信號帶外有效的諧雜波抑制，射頻輸出輸 出端設置有機械式濾波器；4、本振鏈路方案簡潔，體積小、功耗小且易 于實現(xiàn)，性能穩(wěn)定可靠，其采用X頻段取樣鎖相DRO直接實現(xiàn)所需的本振 信號；另外，本振鏈路中的本振放大器選用與射頻鏈路中X頻段放大器相 同的設計，因而降低了設計難度和設計風險；5、 二次電源使用自研星載 專用DC/DC變換器，將星上一次母線電壓轉(zhuǎn)換為本產(chǎn)品所需的各種二次電 壓，響應開關機指令并提供開關機狀態(tài)遙測；6、整機方案簡潔，易于實 現(xiàn)；7、體積、重量及主要電性能指標與國外同類產(chǎn)品相當；8、級間使用 微帶隔離器改善駐波，實現(xiàn)了良好匹配，并且整個級間匹配未使用衰減器， 這樣的設計減少了放大器使用，降低了整機功耗；9、本振鏈路輸出到混 頻器之間通過位于設備外部的電纜相連，保證了射頻鏈路和本振鏈路可以 分別進行獨立調(diào)試和檢測。綜上，本實用新型將x頻段的調(diào)制信號上變頻至星間數(shù)據(jù)傳輸?shù)?頻段，并且選擇諧波混頻方式降低本振頻率，簡化 了本振鏈路，同時提供一定增益和輸出功率，主要應用于中繼用戶終端和 中繼數(shù)傳系統(tǒng)，在星間中繼數(shù)據(jù)傳輸中起著重要的作用。
下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。


圖1為本實用新型射頻鏈路和本振鏈路的原理框圖。
附圖標記說明
l一射頻鏈路； 2—本振鏈路； 4一X頻段微帶隔離器一；
5—X頻段放大器； 6 —溫補電調(diào)衰減器； 7—增益步進電調(diào)衰減器；
8—二次諧波混頻器；9一微帶濾波器； 10 — Ka頻段微帶隔離器
12 — Ka頻段微帶隔離
器二 ；
15—參考信號倍頻放大
13 —第二級Ka頻段放大
器；
16-機械濾波器；
ll一第一級Ka頻段放 大器；
14—波導隔離器；
17—鎖相環(huán)電路；
20 —溫補衰減偏置電
路；
18—DR0振蕩電路；
21 —步進衰減控制電
路；
19一本振放大器；
22—X頻段微帶隔離器
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型由射頻鏈路1、本振鏈路2以及提供二次電壓 和遙測信號并響應遙控指令的二次電源組成。其中，所述射頻鏈路l所輸 入的X頻段中頻輸入信號依次經(jīng)X頻段微帶隔離器一 4、 X頻段放大器5、 溫補電調(diào)衰減器6和增益步進電調(diào)衰減器7后與本振鏈路2輸出的X頻段 點頻本振信號通過二次諧波混頻器8進行混頻后輸出，二次諧波混頻器8 所輸出信號依次經(jīng)微帶濾波器9、第一級Ka頻段放大器ll、第二級Ka頻段放大器13、波導隔離器三14和機械濾波器16后輸出Ka頻段射頻信號， 所述溫補電調(diào)衰減器6與溫補衰減偏置電路20相接，所述增益步進電調(diào) 衰減器7與步進衰減控制電路21。本實施例中，射頻鏈路1所輸入的X 頻段中頻輸入信號為300MHz帶寬的X頻段中頻輸入信號。另外，所述微 帶濾波器9和第一級Ka頻段放大器11之間以及第一級Ka頻段放大器11 和第二級Ka頻段放大器13之間均接有Ka頻段微帶隔離器，具體是微 帶濾波器9和第一級Ka頻段放大器11之間接有Ka頻段微帶隔離器一 10, 第一級Ka頻段放大器11和第二級Ka頻段放大器13之間接有Ka頻段微 帶隔離器二 12。實踐中，可以根據(jù)需要在機械濾波器16后安裝一個波導 同軸轉(zhuǎn)換器。所述本振鏈路2包括參考信號倍頻放大電路15、 DRO振蕩(微 波介質(zhì)諧振器振蕩器)電路18、分別與參考信號倍頻放大電路15和DRO 振蕩電路18相接的鎖相環(huán)電路17以及對DRO振蕩電路18所輸出本振信 號進行放大處理的本振放大器19,另外，還包括X頻段微帶隔離器二22。 所述射頻鏈路l的射頻輸入接口為SMA-K型接口且其射頻輸出接口為 SMA-K型或SMA-K2. 9型接口；本振鏈路2的參考信號輸入接口為SMA-K 接口；所述二次電源與星上一次電源的接口為J36A-26ZJ接口。而輸出本 振信號的DRO振蕩電路18與本振放大器19之間，在機殼外部用半剛性射 頻電纜連接。
所述二次電源使用星載專用DC/DC變換器，將星上一次母線電壓轉(zhuǎn)換 為本產(chǎn)品所需的各種二次電壓，響應開關機指令并提供開關機狀態(tài)遙測。 具體是所述二次電源主要是為射頻鏈路1和本振鏈路2中的各用電單元 提供二次電壓，同時，為步進衰減控制電路21提供遙控指令信號且接收 步進衰減控制電路21傳送的遙測指令信號并作出響應。
本實施例中，所述二次諧波混頻器8由梁式引線二極管對管及所述梁 式引線二極管對管的匹配電路組成，并且所述梁式引線二極管為梁式引線 二極管MA4E2039。所述第一級Ka頻段放大器11和第二級Ka頻段放大器 13均為MMIC (砷化鎵單片微波集成電路)低噪聲放大器；所述X頻段放大器5為場效應管放大器。并且，所述薩IC低噪聲放大器為芯片CHA2069, 所述場效應管放大器為場效應管FLK027WG。
以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限
以及等效結(jié)構變化，均仍屬于本實用新型技術方案的保護范圍內(nèi)。
權利要求1.一種低功耗星用Ka頻段上變頻器，由射頻鏈路(1)、本振鏈路(2)以及提供二次電壓和遙測信號并響應遙控指令的二次電源組成，其特征在于所述射頻鏈路(1)所輸入的X頻段中頻輸入信號依次經(jīng)X頻段微帶隔離器一(4)、X頻段放大器(5)、溫補電調(diào)衰減器(6)和增益步進電調(diào)衰減器(7)后與本振鏈路(2)輸出的X頻段點頻本振信號通過二次諧波混頻器(8)進行混頻后輸出，二次諧波混頻器(8)所輸出信號依次經(jīng)微帶濾波器(9)、第一級Ka頻段放大器(11)、第二級Ka頻段放大器(13)、波導隔離器(14)和機械濾波器(16)后輸出Ka頻段射頻信號，所述溫補電調(diào)衰減器(6)與溫補衰減偏置電路(20)相接，所述增益步進電調(diào)衰減器(7)與步進衰減控制電路(21)相接。
2. 按照權利要求1所述的一種低功耗星用Ka頻段上變頻器，其特征 在于所述本振鏈路(2)包括參考信號倍頻放大電路(15) 、 DR0振蕩電 路(18)、分別與參考信號倍頻放大電路(15)和DR0振蕩電路(l8)相 接的鎖相環(huán)電路(17)以及對DRO振蕩電路(18)所輸出本振信號進行放 大處理的本振放大器(19)。
3. 按照權利要求1或2所述的一種低功耗星用Ka頻段上變頻器，其 特征在于所述微帶濾波器(9 )和第一級Ka頻段放大器(11)之間以及 第一級Ka頻段放大器(11)和第二級Ka頻段放大器(13 )之間均接有Ka 頻段微帶隔離器
4. 按照權利要求1或2所述的一種低功耗星用Ka頻段上變頻器，其 特征在于所述二次諧波混頻器(8)由梁式引線二極管對管及所述梁式 引線二極管對管的匹配電路組成。
5. 按照權利要求4所述的一種低功耗星用Ka頻段上變頻器，其特征 在于所述梁式引線二極管為梁式引線二極管MA4E2039。
6. 按照權利要求2所述的一種低功耗星用Ka頻段上變頻器，其特征 在于所述第一級Ka頻段放大器(11)和第二級Ka頻段放大器(13 )均為薩IC低噪聲放大器；所述X頻段放大器(5)為場效應管放大器。
7. 按照權利要求6所述的一種低功耗星用Ka頻段上變頻器，其特征 在于所述匿IC低噪聲放大器為芯片CHA2069。
8. 按照權利要求6所述的一種低功耗星用Ka頻段上變頻器，其特征 在于所述場效應管放大器為場效應管FLK027WG。
9. 按照權利要求1或2所述的一種低功耗星用Ka頻段上變頻器，其 特征在于所述射頻鏈路(1)的射頻輸入接口為SMA-K型接口且其射頻 輸出接口為SMA-K型或SMA-K2. 9型接口；本振鏈路(2)的參考信號輸入 接口為SMA-K接口；所述二次電源與星上一次電源的接口為J36A-26ZJ接 卩。
專利摘要本實用新型公開了一種低功耗星用Ka頻段上變頻器，由射頻鏈路、本振鏈路及二次電源組成，射頻鏈路所輸入的X頻段中頻輸入信號依次經(jīng)X頻段微帶隔離器一、X頻段放大器、溫補電調(diào)衰減器和增益步進電調(diào)衰減器后與本振鏈路輸出的X頻段點頻本振信號通過二次諧波混頻器進行混頻后輸出，二次諧波混頻器所輸出信號依次經(jīng)微帶濾波器、第一級Ka頻段放大器、第二級Ka頻段放大器、波導隔離器和機械濾波器后輸出Ka頻段射頻信號，溫補電調(diào)衰減器與溫補衰減偏置電路相接，增益步進電調(diào)衰減器與步進衰減控制電路相接。本實用新型整機電路簡單且體積小，在保持性能指標的同時，能有效降低整機功耗，達到對現(xiàn)有Ka頻段上變頻器整機方案進行優(yōu)化的目的。
文檔編號H04B7/185GK201345652SQ200820222700
公開日2009年11月11日 申請日期2008年12月1日 優(yōu)先權日2008年12月1日
發(fā)明者劉永峰, 孫樹風, 張睿奇, 彬 李, 梁軍利, 宇 辛, 鄭丕濤, 尚 馬 申請人:中國航天科技集團公司第五研究院第五〇四研究所