[发明专利]通信卫星中的多端口放大器

说明书

技术领域

本发明涉及用在卫星通信系统内的多端口放大器，具体涉及一种 用于维持多端口放大器内的隔离的方法和装置。

背景技术

对于将多端口放大器(MPA)应用于Ku和Ka频带卫星有效载荷 的关注持续增长，见例如A Couchman，D.Jones，“Optimized Multiport Amplifiers for Wideband Multi-beam Satellites”，AIAA，24^thInternational Communications Satellite Systems Conference，San Diego， USA，June 2006；A.Anakabe，et al，“Ka-band Multi-port Amplifier Characteristics for Space Telecommunication Opereation”，6^thInternational Vacuum Electronics Conference，Noordwijk，Netherlands， April，2005。

MPA尤其适用于每束单馈(SFB，Single Feed per Beam)架构，该 架构使用由典型地4个具有关联喇叭天线的天线反射器组成的系统， 在所限定的覆盖区上产生规则邻接的波束集合。该波束集合采用高度 频率重用，其中每个波束是由相应的喇叭天线唯一地产生的。这种架 构在RF功率产生方面是相对非常高效的。然而，在将该功率分布在 覆盖区上的灵活性方面，这种架构有很大限制。MPA的应用(其中每 个喇叭天线由相应的MPA输出来驱动)将大大提高SFB设计的灵活 性，通过使容量(传输功率)能够动态跟随覆盖区域上业务量分布的 变化来显著增强该架构的灵活性。在向所有波束提供功率以及带宽的 灵活分配以确保在每种情况下最优的链路参数的、宽带的可选择带宽 应答器中，可以使用MPA。

MPA是公知的功率放大器设备，用于在微波频带上操作的卫星通 信。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，使得每个放大器将每个输入信号均等地放大，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。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。混合设备是一种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。

MPA的极大优点在于向每个放大器均等地提供对每个输入端口 的接入，可用于每个端口的可接入功率是N×P，其中P是每个单个 放大器的功率。因此，MPA实现了高度的灵活性，提供了可在N个 输入(或下行链路波束)之间动态地且以高度灵活的方式共享的多种 输出功率。然而，MPA中伴随的问题是MPA输出端口之间的串扰， 以及一般而言在通过MPA进行路由的信号之间缺乏隔离。