[发明专利]一种星载微波部件多载波微放电测试用信号源

说明书

技术领域

本发明涉及一种星载微波部件多载波微放电测试用信号源，属于空间微波特殊效应领域。

背景技术

在星载微波部件在轨飞行之前，都必须进行严格的地面模拟测试验证，从而确保卫星在轨安全。微放电效应是星载谐振型微波部件遇到的最主要的问题之一，因此须在地面开展一系列的试验来确保在最大工作功率时不发生微放电。目前大多数通信卫星均工作于多载波模式，即在同一传输通道中同时传输多路频率不同的载波。对于多载波工作的微波部件通常采用单载波等效的方式来进行实验验证，例如对于10路功率均为100W的多载波信号，对于设计好的星载微波部件，在开展微放电试验时，采用功率为4＊10＊100W＝4000W的中心频率处单载波信号进行微放电试验，如果不发生微放电，就认为该微波部件在10路功率均为100W的多载波信号作用下是安全的，不会发生微放电效应。

目前国际上的研究表明，采用单载波等效的方法进行设计和验证会导致星载微波部件过设计，即对于特定功率的多载波信号设计的微波部件的尺寸太大，从而导致相同卫星质量能容纳的有效载荷较少，特别对于大功率应用的场合导致所设计微波部件无法满足尺寸要求。因此必须开展多载波微放电试验验证研究。

对于载波数、载波频率、载波幅度确定的多载波信号，其多载波时域合成信号并不确定，并且随着初始相位的不同，其峰值功率显著不同，这也导致在开展多载波微放电试验时，需要对多载波中的每路信号的初始相位进行准确控制。相关研究机构采用如图4所示的多载波合成信号产生方法：以6路多载波信号产生为例，采用6个信号源和6个移相器，并对放大后的信号采用6路输出多工器进行合成。该方法主要采用移相器来手工调节单路信号的初始相位，但只能实现各路载波同相位分布，无法有效、准确的调节初始相位。研究表明星载微波部件并不是在初始相位相同的多载波合成信号作用下最容易发生微放电，因此采用传统的产生多载波信号的方法无法有效开展多载波微放电试验验证。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种星载微波部件多载波微放电测试用信号源，解决了星载微波部件微放电测试中多载波信号初始相位控制的难题。

本发明的技术解决方案是：

一种星载微波部件多载波微放电测试用信号源，包括：数字多载波信号生成模块、数字模拟信号快速转换模块和信号输出模块；

数字模拟信号快速转换模块包括FPGA芯片、静态存储芯片、动态存储芯片和数模转换芯片；信号输出模块包括低通滤波器、基带放大器、射频放大器和混频器；

数字多载波信号生成模块生成的数字多载波信号，所述数字多载波信号为离散点数据，数字模拟信号快速转换模块中的FPGA芯片通过计算机并口接收来自数字多载波信号生成模块生成的数字多载波信号，并存储在静态存储芯片中，FPGA芯片通过数据总线与动态存储芯片和数模转换芯片相连，通过地址和控制总线与动态存储芯片相连，并给数模转换芯片提供时钟信号；

每次上电后，FPGA芯片控制动态存储芯片将静态存储芯片中的数据读出并存储，随后FPGA芯片产生高速变化的地址，并将该地址对应的离散点数据传输给数模转换芯片，数模转换芯片将离散点数据转换为模拟信号并分I和Q两路传输给信号输出模块；

信号输出模块对数字模拟信号快速转换模块生成的I和Q两路模拟信号采用低通滤波器进行滤波，以滤除谐波，并采用基带放大器对I和Q路信号分别放大，形成基带信号输出；同时，将低通滤波后的I和Q路信号输入到混频器进行混频，之后采用射频放大器进行放大，形成射频输出。

所述数字多载波信号生成模块生成数字多载波信号按照如下步骤进行：

(2.1)通过公式计算得到一个连续的多载波信号；其中，N为多载波信号载波数，a_k为各路载波的幅度，f_k为各路载波的频率，为多载波相位分布，为预设值，k＝1…N；

(2.2)在步骤(2.1)中得到的一个连续的多载波信号的n个周期内均匀取Np个离散点，通过公式i＝1...N_p得到Np个离散点的值；

其中，T为多载波信号的周期，为相邻载波频率间隔最小值的倒数；n为周期个数，为正整数；Np为正整数；

(3)将步骤(2.2)中得到的Np个离散点的值送入数字模拟信号快速转换模块的静态存储芯片中。

所述混频器的混频范围从700MHz到2.7GHz。

所述Np的取值范围为Np不小于5000。

本发明与现有技术相比的有益效果是：