專利名稱：一種低功耗星用Ka頻段下變頻器的制作方法
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捕獲跟蹤分系統(tǒng)，能將Ka頻段信號下變頻器至C 頻段的低功耗星用Ka頻段下變頻器。
背景技術：
星用Ka頻段下變頻器將輸入Ka頻段信號(23. 1 ~ 23. 6GHz )下變頻 器到C頻段(3.9~4.4GHz),并放大到一定電平輸出。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Astrium公司。Ka頻段下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頻段下變頻器中的放大器全部采用MMIC寬帶放大芯片，并采用二 極管或薩IC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C頻段同軸濾波器。本振鏈路釆用取樣鎖相三 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 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公司都釆用基波混頻方式實現(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。由于選用寬帶MMIC放大芯片實現(xiàn)信號放大，使得該類產(chǎn)品帶外特性不理想，在系統(tǒng)要求較高時需要增加同軸濾波器改善雜波抑 制，降低帶外增益。而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，其效率較低，也增大了整機功耗，最終產(chǎn)品功耗約為12W。綜上，目前國外所設計的Ka頻段下變頻器整機電,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頻段下變頻器，其整機電路簡單，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頻段下變頻器整機方案 進行優(yōu)化的目的。為解決上述技術問題，本實用新型釆用的技術方案是 一種低功耗星用 Ka頻段下變頻器，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Ka 頻段射頻輸入信號依次經(jīng)Ka頻段波導轉(zhuǎn)微帶隔離器和Ka頻段低噪聲放大 器后與本振鏈路輸出的X頻段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)中頻放大器一、中頻濾波器一、溫 補電調(diào)衰減器、中頻放大器二、中頻濾波器二、增益步進電調(diào)衰減器、中 頻放大器三和微帶隔離器后輸出中頻信號，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、對DR0振蕩電路 所輸出本振信號進行放大處理的本振放大器以及與本振放大器相接的本 振濾波器。所述諧波混頻器和中頻放大器一之間、中頻放大器一和中頻濾波器一 之間以及中頻放大器二和中頻濾波器二之間均接有固定衰減器。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Ka頻段低噪聲放大器為醒IC低噪聲放大器；所述中頻放大器一 為由兩個低噪聲場效應管及其匹配電路組成的放大器，所述中頻放大器二為由一個低噪聲場效應管及其匹配電路組成的放大器，中頻放大器三為由 兩個中功率場效應管及其匹配電路組成的放大器。所述薩IC低噪聲放大器為芯片CHA2069;所述低噪聲場效應管為場效應管FHX45LR,所述中頻放大器三為場效應管FLK027WG。所述中頻濾波器一和溫補電調(diào)衰減器之間通過電纜進行連接。 所述射頻鏈路的射頻輸入口為BJ260波導口且其輸出口為SMA-K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。所述二次電源上設置有電壓為+6￥和-5￥且電流對應為300mA和10mA 的電源接口 。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；2、功 耗低，本實用新型的功耗最大值僅為6. 5W,而國外同類產(chǎn)品的功耗約為 12W，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頻段下變頻器整機方案進行優(yōu)化的目的；3、 Ka頻段低噪聲放大器選用 的是性能穩(wěn)定、可靠的寬帶MMIC低噪聲放大器；為了降低功耗，前級C 頻段放大器即中頻放大器一和中頻放大器二釆用低噪聲場效應管FHX45LR 匹配電路，C頻段輸出級即中頻放大器三釆用中功率場效應管FLK027WG 匹配電路；中頻放大器設計帶寬為下變頻器工作帶寬，通過優(yōu)化設計放大 器的帶內(nèi)帶外特性可以使下變頻器不加機械濾波器即可獲得良好的帶外 增益抑制，簡化了射頻鏈電路的實現(xiàn)；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，其釆用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中功率場效應管 FLK027WG及其匹配電路實現(xiàn)；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、級間使用固定衰減器改善駐波， 實現(xiàn)良好匹配；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電路可以分別獨立調(diào)試和檢測；10、射頻鏈 路在中頻濾波器一和溫補電調(diào)衰減器之間分為兩部分由電纜連接，方便了 射頻鏈路的分段調(diào)試測試和故障檢測。綜上，本實用新型將Ka頻段信號 下變頻器到C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捕獲 跟蹤分系統(tǒng)，在捕獲跟蹤及前向數(shù)據(jù)傳輸中起著重要作用。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；5 — Ka頻段低噪聲放 大器；9一中頻放大器一； 12—中頻放大器二； 15 —中頻放大器三； 19一步進衰減控制電22—鎖相環(huán)電路； 25—本振濾波器。2—本振鏈路；6 —固定衰減器；IO—中頻濾波器一；13—中頻濾波器二；17—微帶隔離器；20 —參考信號倍頻放大電路；23—本振放大器；4一Ka頻段波導轉(zhuǎn)微帶隔寬班.咼番，8 — 二次諧波混頻器；ll一溫補電調(diào)衰減器； 14一增益步進電調(diào)衰減器; 18 —溫補衰減偏置電路; 21—DRO振蕩電路；24 —電纜；具體實施方式
如圖l所示，本實用新型由射頻鏈路l、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Ka頻段射頻輸入信號依次經(jīng)Ka頻段波導轉(zhuǎn)微帶隔離器4和Ka頻段 低噪聲放大器5后與本振鏈路2輸出的X頻段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)中頻放大器一 9、中頻濾波器一IO、溫補電調(diào)衰減器ll、中頻放大器二l2、中頻濾波器 二 13、增益步進電調(diào)衰減器14、中頻放大器三15和微帶隔離器l7后輸 出C頻段中頻信號，所述溫補電調(diào)衰減器11與溫補衰減偏置電路18相接， 所述增益步進電調(diào)衰減器14與步進衰減控制電路19相接。另外，所述諧波混頻器8和中頻放大器一 9之間、中頻放大器一9和 中頻濾波器一 10之間以及中頻放大器二 12和中頻濾波器二 13之間均接有固定衰減器6，并且固定衰減器6為n型電阻網(wǎng)絡衰減器。所述本振鏈路2包括參考信號倍頻放大電路20、 DRO振蕩(微波介質(zhì)諧振器振蕩器) 電路21、分別與參考信號倍頻放大電路20和DRO振蕩電路21相接的鎖相 環(huán)電路22、對DRO振蕩電路21所輸出本振信號進行放大處理的本振放大 器23以及與本振放大器23相接的本振濾波器25，并且DR0振蕩電路21 與本振放大器23之間以及本振放大器23與本振濾波器25之間均接有微 帶隔離器17。所述中頻濾波器一 10和溫補電調(diào)衰減器11之間通過電纜 24進行連接。所述射頻鏈路1的射頻輸入口為BJ260波導口且其輸出口為SMA-K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。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19提供遙控指令信號且接收步進衰減控制電路19傳送的遙測指令信號并作出響應。另外，所述二次電源
上設置有電壓為+ 6V和-5V且電流對應為300mA和10mA的電源接口 ，并 且所述電源接口為J36A-9ZK接口，也就是說，所述二次電源同時通過低 頻連接器可以向其它設備提供+ 6V ( 300mA) 、 -5V (10mA)的電壓。
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Ka頻段低噪聲放大器5為MMIC (砷化鎵單片微波 集成電路)功率放大器；所述中頻放大器一 9為由兩個低噪聲場效應管及 其匹配電路組成的放大器，所述中頻放大器二 l2為由一個低噪聲場效應 管及其匹配電路組成的放大器，中頻放大器三l5為由兩個中功率場效應 管及其匹配電路組成的放大器。并且，所述MMIC低噪聲放大器為芯片 CHA2069;所述低噪聲場效應管為場效應管FHX45LR,所述中頻放大器三 15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 制，凡是根據(jù)本實用新型技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更 以及等效結構變化，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頻段下變頻器，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Ka頻段射頻輸入信號依次經(jīng)Ka頻段波導轉(zhuǎn)微帶隔離器(4)和Ka頻段低噪聲放大器(5)后與本振鏈路(2)輸出的X頻段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)中頻放大器一(9)、中頻濾波器一(10)、溫補電調(diào)衰減器(11)、中頻放大器二(12)、中頻濾波器二(13)、增益步進電調(diào)衰減器(14)、中頻放大器三(15)和微帶隔離器(17)后輸出中頻信號，所述溫補電調(diào)衰減器(11)與溫補衰減偏置電路(18)相接，所述增益步進電調(diào)衰減器(14)與步進衰減控制電路(19)相接。
2. 按照權利要求1所述的一種低功耗星用Ka頻段下變頻器，其特征 在于所述本振鏈路(2)包括參考信號倍頻放大電路(20) 、 DR0振蕩電 路(21)、分別與參考信號倍頻放大電路(20)和DR0振蕩電路(21)相 接的鎖相環(huán)電路(22)、對DR0振蕩電路(21)所輸出本振信號進行放大 處理的本振放大器(2 3 )以及與本振放大器(2 3 )相接的本振濾波器(25 )。
3. 按照權利要求1或2所述的一種低功耗星用Ka頻段下變頻器，其 特征在于所述諧波混頻器(8)和中頻放大器一 (9)之間、中頻放大器 一 (9)和中頻濾波器一 (10)之間以及中頻放大器二 (12)和中頻濾波 器二 (13)之間均接有固定衰減器(6)。
4. 按照權利要求1或2所述的一種低功耗星用Ka頻段下變頻器，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頻段下變頻器，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頻段下變頻器，其特征 在于所述Ka頻段低噪聲放大器(5)為MMIC低噪聲放大器；所述中頻放大器一 (9)為由兩個低噪聲場效應管及其匹配電路組成的放大器，所 述中頻放大器二 (12)為由一個低噪聲場效應管及其匹配電路組成的放大 器，中頻放大器三(15)為由兩個中功率場效應管及其匹配電路組成的放 大器。
7. 按照權利要求6所述的一種低功耗星用Ka頻段下變頻器，其特征 在于所述畫IC低噪聲放大器為芯片CHA2069;所述低噪聲場效應管為場 效應管FHX45LR，所述中頻放大器三(15)為場效應管FLK027WG。
8. 按照權利要求1或2所述的一種低功耗星用Ka頻段下變頻器，其 特征在于所述中頻濾波器一 (10)和溫補電調(diào)衰減器(11)之間通過電 纜(24)進行連接。
9. 按照權利要求1或2所述的一種低功耗星用Ka頻段下變頻器，其 特征在于所述射頻鏈路(l)的射頻輸入口為BJ260波導口且其輸出口為 SMA-K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 。
10. 按照權利要求l或2所述的一種低功耗星用Ka頻段下變頻器，其 特征在于所述二次電源(3)上設置有電壓為+6V和-5V且電流對應為 300mA和10mA的電源接口 。
專利摘要本實用新型公開了一種低功耗星用Ka頻段下變頻器，由射頻鏈路、本振鏈路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，射頻鏈路所輸入的Ka頻段射頻輸入信號依次經(jīng)Ka頻段波導轉(zhuǎn)微帶隔離器和Ka頻段低噪聲放大器后與本振鏈路輸出的X頻段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)中頻放大器一、中頻濾波器一、溫補電調(diào)衰減器、中頻放大器二、中頻濾波器二、增益步進電調(diào)衰減器、中頻放大器三和微帶隔離器后輸出中頻信號。本實用新型整機電路簡單，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頻段下變頻器整機方案進行優(yōu)化的目的。
文檔編號H04B7/185GK201294523SQ200820222699
公開日2009年8月19日 申請日期2008年12月1日 優(yōu)先權日2008年12月1日
發(fā)明者何向輝, 劉永峰, 孫樹風, 孫逸帆, 張睿奇, 彬 李, 軍 楊, 袁國靖, 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