[发明专利]调谐多端口放大器

说明书

技术领域

本发明涉及调谐多端口放大器(MPA)，具体涉及调整MPA中各 个放大器之间的相位和增益关系，以优化MPA的输出端口之间的信 号隔离。

背景技术

MPA是公知的功率放大器设备，用于可在1GHz以上的微波频率 处操作的卫星通信，并覆盖具有1.5-2.6GHz范围内的频率的L和S 频带以及具有12-20GHz区域内的频率的Ku和Ka频带等。

MPA包括并联的N个类似的放大器单元(TWT或固态)，每个具 有功率P，使得每个放大器对每个输入信号进行放大，以将每个输出 信号的功率增大因子N，达到P×N。提供了N个输入端口和N个输 出端口，从而将一个输入端口上的输入信号路由至相对应的输出端口。 输入端口由低功率输入网络(INET)连接至放大器单元，可以使用适 合于环境的任何便利的传输线技术(例如微带、带线、同轴电缆或波 导)来实现INET，并且输出端口由高功率输出网络(ONET)连接至 放大器单元，典型地，使用低损耗传输线技术来实现ONET。在数学 上，ONET是INET的互逆网络，从而将呈现给第n个输入的信号引 导至第n个输出。每个网络包括信号分割波导设备的阵列。仅包括混 合设备的Butler矩阵或网络通常用于信号分割，这是由于其具有便利 的增益和相移属性。一种混合设备是4端口信号分割设备，包括两个 输入和两个输出，具有选择性的90°相移；可以利用该相位差来改进 网络的隔离特性。然而，可以使用可具有180°相位差的其他混合设 备和其他信号分裂设备。

具体地，本发明关于可在操作于Ku或Ka频带处的宽带多波束有 效载荷中使用的8端口MPA来讨论。典型地，这些使用每束单馈(SFB， Single Feed per Beam)设计，SFB设计在所限定的区域上提供至多100 个或更多的窄波束的邻接集合。MPA是SFB的一种有吸引力的方案， 这是由于其潜在地提供了在向波束分配功率方面的高度灵活性。MPA 已经成功应用在L和S频带，但是在波长短一个数量级的Ku和Ka 频带处遇到极具挑战性的问题。我们研究了失配对MPA性能的影响， 并标识了可借以减轻这些影响的特征(尤其与隔离相关)。

一段时间以来，已经考虑将MPA用于多波束卫星有效载荷，见 S.Egami and M.Kawai，“An Adaptive Multiple Beam System Concept” IEEE Journal on Selected Areas in Communications，Vol.SAC5，No.4， May 1987。MPA已经成功用在L频带，见M.Mallison，R.Gill，S.Curtis， R.Manku，“Advanced Payload for Multibeam Satellites that Support High Data Rate Broadband Global Area Network”，AIAA，23^rdInternational Communications Satellite Systems Conference，Rome，Sept 2005；以及S频带，见M.Tanaka and K.Yamamoto，“New Technologies in N-STAR Communications Payload”，AIAA 17^th International Communications Satellite Systems Conference，Yokohama，Feb.1998，主 要针对移动服务。