[发明专利]X频段微波线性模拟调相器

说明书

技术领域

本发明公开了一种微波线性模拟调相器，尤其适合于深空飞行器测控技术领域。

背景技术

深空测控应答机采用X频段下行链路，测距音和遥测付载波信号对载波进行线性调相。

国内的星载测控应答机下行链路采用S频段和C频段，调制方式为线性调相。实现方法是先在中频进行线性调相，用微波倍频器倍到S频段和C频段。为保证频谱纯度，需在倍频器输出端加带通滤波器，体积较大。由于倍频器的温度稳定性不好，在C频段相移随温度的变化达到17°。

美国航天局的JPL于1991年发表文章《DESIGN AND ANALYSIS OF LOW-LOSS LINEAR ANALOG PHASE MODULATOR FOR DEEP SPACE SPACECRAFT X-BAND TRANSPONDER(DST)APPLICATION》，研制成功用于深空测控应答机的小型化X频段微波线性模拟调相器。该调相器采用铁氧体环形器实现微波信号的单向传输，以变容二极管作为终端反射元件。由于铁氧体环型器的温度稳定性不好，调相器相移随温度的变化达到接近40°(-20℃～74℃)。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种体积小、工作频带宽且温度稳定性好的X频段微波线性模拟调相器。

本发明的技术解决方案是：X频段微波线性模拟调相器，包括Lange桥、变容二极管和反射匹配电路；Lange桥两分路输出端分别经反射匹配电路连接变容二极管，微波信号经Lange桥分成两路幅度相等、相位相差90°的正交信号，该正交信号通过反射匹配电路经变容二极管反射后形成两路幅度、相位相同的反射信号，该两路反射信号经反射匹配电路返回Lange桥，在Lange桥输入端幅度相同、相位相反反相抵消，输入端无反射信号，在Lange桥输出端幅度相同、相位相同同相叠加，微波信号得以从Lange桥输入端到输出端单向传输；所述的变容二极管的结电容随控制电压变化，进而使反射信号的相位随控制电压变化，实现微波线性调相，反射匹配电路把变容二极管反射信号的相位变化量进一步加大，以增加调制深度。

所述的反射匹配电路由组成相同的两部分组成，每部分与Lange桥的输出端、变容二极管的连接关系如下：变容二极管正极通过打孔接地，负极连接特性阻抗为47～53Ω的微带传输线，微带传输线通过四分之一波长的开路、短路线经去耦电容接地，得到控制电压馈入点；微带传输线通过10～14pf的电容与Lange桥输出端连接。

所述的反射匹配电路由组成相同的两部分组成，每部分与Lange桥的输出端、变容二极管的连接关系如下：变容二极管正极通过打孔接地，负极连接特性阻抗为50Ω的微带传输线，微带传输线通过四分之一波长的开路、短路线经去耦电容接地，得到控制电压馈入点；微带传输线通过12pf的电容与Lange桥输出端连接。

将权利要求1所述的调相器通过特性阻抗50±3Ω的微带传输线级连，以增加调制深度。

本发明与现有技术相比有益效果为：

(1)设备体积小。传统线性调相是先在中频进行线性调相，用微波倍频器倍到微波频段。为保证频谱纯度，需在倍频器输出端加带通滤波器，体积较大。在微波频段直接线性调相，设备体积小。美国航天局JPL研制的X频段微波线性模拟调相器以环型器为主要部件，体积仍较大。本方案采用Lange桥替代微波环型器，体积大为减小。

(2)工作频带宽。中频调相器载波频率低，无法对ΔDOR高侧音付载波进行调制。微波倍频器和带通滤波器工作频带很窄，不具备通用性。本方案利用Lange桥的宽带特性，调相器射频带宽达到倍频程，调制信号带宽大于100MHz，通用性较强。

(3)温度稳定性好。美国航天局JPL研制的X频段微波线性模拟调相器，用微波环型器抑制反射信号降低输入端驻波。由于微波环型器的温度稳定性不好，调相器相移随温度的变化较大。本方案采用Lange桥替代微波环型器，利用Lange桥的正交特性使两路反射信号在输入端反相抵消降低输入端驻波，调制器温度稳定性好，同时具备倍频程的射频工作带宽。

附图说明

图1为本发明X频段微波线性模拟调相器实现原理框图；

图2为本发明Lange桥及仿真结果，2a为Lange桥示意图，2b为仿真曲线；

图3为本发明反射匹配电路图；

图4为本发明实现电路图。

具体实施方式