CN103872990A - 一种海洋环境卫星高度计用微波发射变频方法及发射装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海洋环境卫星高度计用微波发射变频方法及发射装置，装置包括输入调制信号的放大混频单元一，将所述放大混频单元一输出的混频后信号一进行倍频的倍频单元，倍频后的倍频信号经过功分器的一路连接到放大混频单元二，功分器另一路输出Ku波段信号，放大混频单元二对倍频信号做混频放大以及耦合检波后输出C波段信号。变频方法采用变频加倍频的方式，减少倍频次数提高线性度。
Description
技术领域
本发明涉及一种海洋环境卫星高度计用微波发射变频方法及发射装置，属于航天微波领域。
背景技术
海洋环境卫星用低功耗低时延失真星用微波发射变频组件将250MHz±40MHz线性调频信号经多次倍频后产生Ku、C双波段信号（信号带宽±160MHz），为卫星雷达高度计的Ku、C波段功放单元提供发射信号，为Ku、C波段接收单元提供去斜本振信号。
现有的变频方法主要是采用多次倍频，将线性调频信号的频率提高到Ku、C波段。众所周知，倍频器是利用放大器的失真来产生多个倍频谐波，再利用滤波器选取所需的倍频信号。但是往往要采用多个倍频器将线性调频信号提高到所需波段，这样会产生大量的谐波噪声，影响电路的信噪比，同时也使得线性度变差。
发明内容
发明目的：本发明提出一种海洋环境卫星高度计用微波发射变频方法及发射装置，提高装置的线性度。
技术方案：本发明采用的技术方案为一种海洋环境卫星高度计用微波发射变频方法，包括以下步骤：
1）调制信号经过第一次混频加载到第一载波上，滤波后得到混频后信号一；
2）所述混频后信号一经过倍频和放大后分为支路信号和输出的Ku波段信号；
3）所述支路信号在第二次混频时加载到第二载波上，滤波放大后输出C波段信号。
优选地，所述第一载波为3145MHz本振信号。所述第二载波为8330MHz本振信号。所述步骤3）中滤波放大后还经过耦合检波，再输出C波段信号。
一种实现权利要求4所述变频方法的微波发射装置，包括输入调制信号的放大混频单元一，将所述放大混频单元一输出的混频后信号一进行倍频的倍频单元，倍频后的倍频信号经过功分器的一路连接到放大混频单元二，功分器另一路输出Ku波段信号，放大混频单元二对倍频信号做混频放大以及耦合检波后输出C波段信号。
优选地，所述倍频单元包括倍数均为两倍的第一倍频器和第二倍频器。
有益效果：本发明专利与现有技术相比具有以下优点：1、整机电路简单；2.电路方案独特，采用变频加倍频的方式，减少倍频次数提高线性度；3、Ku波段、X波段、C波段输入输出接口接隔离器，使得接口与外部连接电路有良好的匹配，同时消除外部电路负载对组件牵引而引起的指标恶化；4、设计低时延失真S波段介质滤波器、C波段腔体滤波器；Ku波段腔体滤波器，提高整机指标性能；5、功耗低，本发明专利的功耗最大值仅为2.5W。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等同形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
海洋环境卫星雷达的高度计通过Ku和C波段发射250MHz±40MHz的线性调频信号，该线性调频信号也就是本发明中的调制信号。如图1所示，调制信号首先输入放大混频单元一。所述放大混频单元一由依次串联的中频放大器2、第一功分3、衰减器4、第一混频器5和第一滤波器6组成。调制信号一般较弱，首先由中频放大器2进行放大，放大后经过第一功分3输入衰减器4。所述中频放大器2选用MACOM公司的SMA4012。衰减器4实现电平变换，以使调制信号达到第一混频器5的输入电平要求。第一混频器5选用MCA1-80LH。在第一混频器5中，调制信号加载到3145MHz的第一载波上。从频谱上看，第一次调制后信号由第一载波和调制信号的频率之差及之和两部分组成。第一滤波器6为介质滤波器，连接在第一混频器5的输出端，以去除第一次调制后信号中的低频分量以及3145MHz的第一载波，而高频分量由于其频谱位于S波段，因此放大混频单元一输出的是S波段信号。
第一滤波器6将所述S波段信号输出到倍频单元。所述倍频单元由依次串联的衰减器4、S波段放大单元7、第一倍频器8、第二滤波器9、第二倍频器11、第三滤波器12以及Ku波段放大单元13组成。S波段信号经过衰减器4调制电平后，由S波段放大单元7放大。放大后的S波段信号进入第一倍频器8进行倍频，使得S波段信号变成C波段信号。倍频器有一个缺点就是其会产生大量的谐波噪声，因此在第一倍频器8后面连接第二滤波器9，以去除谐波噪声选取带有调制信号的频谱。所述C波段信号再经过C波段第一放大器10放大后进入第二倍频器11。同理，第二倍频器11后面也连接一个第三滤波器12，以去除谐波噪声选取带有调制信号的频谱。经过第二倍频器11的倍频后，C波段信号转换成Ku波段信号。所述Ku波段信号再由Ku波段放大单元13放大。所述第一倍频器8和第二倍频器11均采用MACOM公司的FDZ5013。
放大后的Ku波段信号经过Ku波段隔离器14进入Ku波段功分15。所述Ku波段功分15具有一个输入端和两个输出端，将一路输入分为两路输出。其中一路输出经过一个ku波段隔离器14输出用于发射的Ku波段信号。另一路则将Ku波段信号输出到放大混频单元二。放大混频单元二由依次串联的第二混频器16、衰减器4、第四滤波器17、C波段第二放大器18以及耦合检波单元19组成。第二混频器16选用MCA1-80LH。第二混频器16将Ku波段信号与第二载波8330MHz混频，因而Ku波段信号在频谱上被搬移到频率较低的C波段，形成C波段信号，当然另一部分Ku波段信号则被搬移到了较高的频率上。所述C波段信号通过衰减器4调整电平后输入第四滤波器17，滤掉较高频率的信号以及第二载波8330MHz。第四滤波器17为腔体滤波器。接着C波段信号由C波段第二放大器18放大后，再经过衰减器4调整电平输入耦合检波单元19。所述C波段第二放大器18选用MACOM公司的SMA4012。耦合检波单元19耦合一定的微波能量到功率遥测电路。大部分的C波段信号随后输出。
星用高度计的信号处理要求整个电路具有较高的线性度。为了防止放大器饱和而造成信号失真，在每一个放大器之前均设置了1dB的衰减器4。整个装置由退耦平滑电路21供电，以降低整机功耗，经测量功耗最大值仅为2.5W。
一种海洋环境卫星高度计用微波发射变频方法，包括以下步骤：首先，调制信号经过第一次混频加载到3145MH的第一载波上，将基带信号搬移到S波段。由于混频后会产生不需要的低频分量，所以还需做高通滤波后才能得到混频后信号一。
接着，混频后信号一经过两次倍数分别为二倍的倍频后，基带信号又被搬移到Ku波段。经由放大后进入功分器，Ku波段信号由该功分器分为支路信号和输出的Ku波段信号。
所述支路信号与8330MHz的第二载波混频，将基带信号下变频到C波段。经过低通滤波器滤除高频分量后，经过耦合检波输出该C波段信号。
如果直接倍频至Ku波段，则信号带宽会有较大的变化。为了尽量不影响基带信号的带宽，同时又使得载波信号的频率远离基带信号，本发明采用先变频再倍频的方法。
Claims (6)
1.一种海洋环境卫星高度计用微波发射变频方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）调制信号经过第一次混频加载到第一载波上，滤波后得到混频后信号一；
2）所述混频后信号一经过倍频和放大后分为支路信号和输出的Ku波段信号；
3）所述支路信号在第二次混频时加载到第二载波上，滤波放大后输出C波段信号。
2.根据权利要求1所述的海洋环境卫星高度计用微波发射变频方法，其特征在于，所述第一载波为3145MHz本振信号。
3.根据权利要求1所述的海洋环境卫星高度计用微波发射变频方法，其特征在于，所述第二载波为8330MHz本振信号。
4.根据权利要求1所述的海洋环境卫星高度计用微波发射变频方法，其特征在于，所述步骤3）中滤波放大后还经过耦合检波，再输出C波段信号。
5.一种实现权利要求4所述变频方法的微波发射装置，其特征在于，包括输入调制信号的放大混频单元一，将所述放大混频单元一输出的混频后信号一进行倍频的倍频单元，倍频后的倍频信号经过功分器的一路连接到放大混频单元二，功分器另一路输出Ku波段信号，放大混频单元二对倍频信号做混频放大以及耦合检波后输出C波段信号。
6.根据权利要求5所述的微波发射装置，其特征在于，所述倍频单元包括倍数均为两倍的第一倍频器和第二倍频器。
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