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一种根据功率放大器温度进行功率补偿的方法

2022-06-29 07:41:24 来源:中国专利 TAG:
1.本发明属于卫星通信
技术领域
:,尤其涉及一种根据功率放大器温度进行功率补偿的方法。
背景技术
::2.在高码速率x波段数传系统中普遍采用高阶调制,如8psk、16apsk等。经高阶调制后的已调波信号时域波形为非恒包络波形。为了确保功率放大器输出已调波相对输入已调波信号不发生明显失真、畸变,功率放大器需依据调制器输出已调波信号峰均比及放大器增益确定其输入功率,以使放大器工作于线性区。3.x波段固态功率放大器普遍采用gaas或gan功放管,功放管增益随着工作环境温度变化而变化,低温时增益变大,高温时增益降低。对于增益高达40db左右的功率放大器,当环境温度在-15℃~ 45℃之间变化时,增益波动幅度可达3db以上。功率放大器可能会进入非线性区,导致调制信号失真、畸变。4.为了补偿功放增益随温度的变化,可采用在放大器预功放级或驱动功放级,级联具有负温度系数的衰减器来实现。负温度系数的衰减器在高温时衰减小、低温时衰减大,可以抵消放大器高低温下增益的变化。但是,负温度系数的衰减器会引入固有插入损耗,抵消放大器的部分增益。而且,由于负温度系数的衰减器参数步进较大,不能实现精确补偿,容易导致欠补偿或过补偿。5.目前已公开的技术文件中,根据功率放大器温度进行闭环控制的方法是,根据功率放大器温度,通过控制模块产生控制信号,使用该控制信号控制功率放大器的控制端,如偏置电流、工作电压等。技术实现要素:6.本发明的目的在于克服现有技术存在功率放大器增益随温度变化的问题,提供了一种新的技术途径,用一种灵活的方式,精确调整功率放大器的输入功率大小,补偿由于温度变化导致的功率增益波动,使功率放大器输出功率稳定。7.为了实现上述目的,本发明提出了一种根据功率放大器温度进行功率补偿的方法,用于同时为卫星中的功率放大器a和功率放大器b提供功率补偿,所述方法包括:8.复接调制器的计算机单元周期性采集指定功率放大器的温度,根据预先建立的iq幅度设置表,将采集温度对应的iq幅度设置值发送给复接调制器的指定编码调制单元;9.复接调制器的编码调制单元根据iq幅度设置值进行编码映射后的幅度调整,调节输出iq信号的功率,实现对功率放大器的功率补偿,保证功率放大器输出功率稳定。10.作为上述方法的一种改进,所述复接调制器的编码调制单元包括编码调制单元a和编码调制单元b,分别与功率放大器a和功率放大器b对应;11.每个编码调制单元结构相同,均包括:编码调制fpga、数模转换器和x波段调制器;所述编码调制fpga根据iq幅度设置值进行编码映射后的幅度调整,控制数模转换器输出iq信号的功率;x波段调制器将iq信号调制为x频段射频信号后,输出至对应的功率放大器。12.作为上述方法的一种改进,所述iq幅度设置表对应每个功率放大器的每种调制方式分别存储,具体包括:温度转换对应电压值v,不同调制方式的i路信号幅度参数gi和q路信号幅度参数gq。13.作为上述方法的一种改进,所述iq幅度设置表存储在计算机单元的非易失存储器中,并通过地面上注进行更改。14.作为上述方法的一种改进,所述计算机单元优先使用地面上注的iq幅度设置表,若没有上注则使用非易失存储器中存储的iq幅度设置表,若没有存储则使用预先设定的默认表。15.作为上述方法的一种改进,所述计算机单元还用于接收地面注入指令,所述地面指令包括:指定iq幅度设置表来源指令、指定温度源指令和写入非易失存储器指令;其中,16.所述指定iq幅度设置表来源指令,用于指定读取非易失存储器中存储的iq幅度设置表、地面上注的iq幅度设置表或默认表;17.所述指定温度源指令,用于采集指定功率放大器的温度;18.所述写入非易失存储器指令,用于将地面上注的iq幅度设置表写入非易失存储器。19.作为上述方法的一种改进,所述指定温度源指令包括:20.指定编码调制单元a使用功率放大器a的温度,编码调制单元b使用功率放大器b的温度;或者,21.指定编码调制单元a和编码调制单元b均使用功率放大器a的温度;或者,22.指定编码调制单元a和编码调制单元b均使用功率放大器b的温度。23.作为上述方法的一种改进,所述方法还包括iq幅度设置表的建立步骤;具体包括:24.步骤1)将复接调制器和功率放大器放到温度试验箱中,温度试验箱温度覆盖复接调制器和功率放大器的工作温度范围;25.步骤2)确定一种调制模式,在不同温度点t(m),手动设置编码调制单元的iq幅度设置值gi(m)和gq(m),使用功率计测量功率放大器输出功率p(m),使得p(m)满足功率要求,将温度t(m)转换为计算机单元采集到的电压值v(m),进而得到一张由v(m)、gi(m)和gq(m)组成的表table(1);26.步骤3)对表table(1),按电压值v=0.1v为步进,进行数据拟合和内插处理,得到表table(2);27.步骤4)当还有其他调制模式,转至步骤2);否则汇总表table(2),得到该功率放大器的iq幅度设置表;28.步骤5)当还有其他功率放大器,转至步骤1);否则汇总每个功率放大器的iq幅度设置表,完成iq幅度设置表的建立。29.与现有技术相比,本发明的优势在于:30.1、不使用负温度系数的衰减器进行功率补偿,减少了器件使用,不会产生固有插入损耗;31.2、具有较好的灵活性和精确性,本方法通过软件和fpga实现,可以根据实际测试结果进行调整参数,且iq幅度设置表可以更换;调整时,使用较小的步进,能够精确调整输出功率,输出功率稳定性好。附图说明32.图1是本发明功率补偿方法的工作原理框图;33.图2是本发明的iq幅度设置表示意图。具体实施方式34.本发明提供了一种根据功率放大器温度进行功率补偿的方法,该方法与已公开的方法不同,不是控制功率放大器的控制端,而是从系统级整体考虑,通过调整功率放大器的入口功率,即调整调制器输出给功率放大器的功率,从调制器到功率放大器的大闭环回路保证功率放大器输出功率稳定。该方法为解决前述问题提供了一种新的技术途径。35.其工作原理如图1所示,所述方法包括:36.复接调制器计算机单元通过热敏电阻周期性采集功率放大器的温度。37.计算机单元根据经试验测试得出的iq幅度设置表,将对应温度的iq幅度设置值通过复接调制器内部rs485总线发送给编码调制单元的编码调制fpga。38.编码调制fpga根据iq幅度设置值进行编码映射后的幅度调整,控制数模转换器输出iq信号的功率,以实现对功率放大器的输入功率进行补偿,保证功率放大器输出功率稳定。39.作为上述方法的一种改进,所述iq幅度设置表,如图2所示,将功率放大器的温度转换为电压值,以电压值0.1v为步进,每个电压值有对应调制方式的gi、gq幅度设置值。40.所述iq幅度设置表由试验测试和数据处理得到。所述试验测试和数据处理,包括如下步骤:41.将复接调制器和功率放大器放到温度试验箱中,温度试验箱温度覆盖复接调制器和功率放大器的工作温度范围。在不同温度点t(m),手动设置编码调制单元的iq幅度设置值gi(m)、gq(m),使用功率计测量功率放大器输出功率p(m),使得p(m)满足功率要求。将温度t(m)转换为计算机单元采集到的电压值v(m),进而得到一张由v(m)、gi(m)、gq(m)组成的表table(1)。42.对上述表table(1),按电压值v=0.1v为步进,进行数据拟合和内插处理,得到表table(2),此表即为iq幅度设置表。43.对于每个功率放大器的不同调制模式,重复前述步骤,得到每个功率放大器各种调制模式的iq幅度设置值。44.地面指令包括:指定iq幅度设置表来源指令、指定温度源指令和写入非易失存储器指令;其中,45.所述指定iq幅度设置表来源指令,用于指定读取非易失存储器中存储的iq幅度设置表、地面上注的iq幅度设置表或默认表;46.所述指定温度源指令,用于采集指定功率放大器的温度;47.所述写入非易失存储器指令,用于将地面上注的iq幅度设置表写入非易失存储器。48.作为上述方法的一种改进,所述计算机单元的cpu软件将iq幅度设置表存储在计算机单元的非易失存储器中,iq幅度设置表可以通过地面进行上注更改。软件根据不同调制方式,不同温度遥测电压值查表得到对应的iq幅度设置值。49.计算机单元的cpu软件以5组温度值为一个判断依据,去掉最大值和最小值,将其余3个温度值取平均,根据平均值进行查表。50.优先使用非易失存储器中存储的iq幅度设置表,如果存储器中未存储,则使用cpu软件代码段默认的。加电期间,如果收到上注的iq幅度设置表,则优先使用上注的表。软件代码默认的表、存储的表、上注的表可通过地面注入指令选择使用哪一个。收到iq幅度设置表写入存储器指令,则把当前上注的表写入存储器中。每个功率放大器的不同调制模式,分别存储iq幅度设置表。51.作为上述方法的一种改进,如果两个功率放大器在卫星上的热接口条件相近,即两个功率放大器的温度接近,如果所述功率放大器的热敏电阻有一个失效,则可使用另一个功率放大器的温度作为参考。通过地面注入指令可选择三种方式,编码调制单元a使用功率放大器a的温度,编码调制单元b使用功率放大器b的温度;编码调制单元a和b都使用功率放大器a的温度;编码调制单元a和b都使用功率放大器b的温度。52.作为上述方法的一种改进,在软件使用iq幅度设置表进行功率补偿的过程中,如果发现有个别温度点,功率放大器功率不满足指标要求,可以禁止软件自动补偿,手动输入补偿参数,直到输出功率满足要求。将该温度点的iq幅度设置值进行修正,将修正后的iq幅度设置表重新上注到计算机单元。53.下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。54.实施例155.如图1所示,本发明的实施例1提供了一种根据功率放大器温度进行功率补偿的方法,方法包括:56.复接调制器计算机单元通过热敏电阻,以1秒为周期,周期性采集功率放大器a和b的温度。57.计算机单元根据经试验测试得出的iq幅度设置表,将对应温度的iq幅度设置值通过复接调制器内部rs485总线发送给编码调制单元的编码调制fpga。58.编码调制fpga根据iq幅度设置值进行编码映射后的幅度调整,控制数模转换器输出iq信号的功率,以实现对功率放大器的输入功率进行补偿,保证功率放大器输出功率稳定。59.iq幅度设置表由试验测试和数据处理得到,包括如下步骤:60.将复接调制器和功率放大器放到温度试验箱中,温度试验箱温度覆盖复接调制器和功率放大器的工作温度范围(-15℃~ 45℃)。在不同温度点t(m)(温度步进为5℃),手动设置编码调制单元的iq幅度设置值gi(m)、gq(m),使用功率计测量功率放大器输出功率p(m),使得p(m)满足功率要求,8psk和qpsk调制时,p(m)满足38dbm±0.2dbm,16apsk调制时,p(m)满足37dbm±0.2dbm。同时,使用示波器测量功率放大器输出信号的evm,evm满足≤10%的要求。61.测试结束后,将温度t(m)转换为计算机单元采集到的电压值v(m),进而得到一张由v(m)、gi(m)、gq(m)组成的表table(1)。62.对上述表table(1),按电压值v=0.1v为步进,进行数据拟合和内插处理,得到0.5v~4.5v(93.6℃~-34.2℃)范围内的iq幅度设置表table(2),此表即为iq幅度设置表。数据拟合可使用三次多项式模型,数据内插也可使用三次多项式模型。63.对于每个功率放大器的不同调制模式,需要重复前述步骤,得到每个功率放大器各种调制模式的iq幅度设置值。64.再次将复接调制器和功率放大器放到温度试验箱中,试验温度覆盖复接调制器和功率放大器的工作温度范围。通过软件注入i/q幅度设置表,使用功率计测量功率放大器输出端的功率,并测量evm值是否满足系统指标要求,记录测试数据。对于个别不满足指标要求或指标欠佳的测试点,禁止软件自动补偿,手动输入iq幅度设置值,直到功率和evm指标满足要求。记录手动输入的iq幅度设置值,对i/q幅度设置表进行局部数据微调。65.计算机单元的cpu软件将iq幅度设置表存储在计算机板的norflash存储器中,iq幅度设置表可以通过地面进行上注更改。软件根据不同调制方式,不同温度遥测电压值,查表得到对应的iq幅度设置值。66.计算机单元的cpu软件以5组温度值为一个判断依据,去掉最大值和最小值,将其余3个温度值取平均,根据平均值进行查表。67.软件优先使用norflash存储器中存储的iq幅度设置表,如果norflash存储器中未存储,则使用cpu软件代码段默认的。加电期间,如果收到上注的iq幅度设置表,则优先使用上注的表。软件代码默认的表、存储的表、上注的表可通过地面注入指令选择使用哪一个。收到iq幅度设置表写入flash指令,则把当前上注的表写入norflash中。每个功率放大器的不同调制模式,需要分别存储iq幅度设置表。68.考虑功率放大器的热敏电阻失效的故障,如果两个功率放大器在卫星上的热接口条件相近,即两个功率放大器的温度接近,如果所述功率放大器的热敏电阻有一个失效,则可使用另一个功率放大器的温度作为参考。通过地面注入指令可选择三种方式,编码调制单元a使用功率放大器a的温度,编码调制单元b使用功率放大器b的温度;编码调制单元a和b都使用功率放大器a的温度;编码调制单元a和b都使用功率放大器b的温度。69.本发明的根据功率放大器温度进行功率补偿的方法在实际卫星数传设备中进行了应用,在整个数传期间,功率放大器输出功率未随温度变化而波动,输出功率一致性好。70.最后所应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,都不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。当前第1页12当前第1页12
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