一種星載調製器輸出功率的溫度補償裝置的製作方法

2023-06-29 12:54:16

本實用新型涉及通信領域數字正交調製器輸出功率溫度補償技術，特別適用於星載設備小型化、低功耗、高可靠的要求。

背景技術：

調製器模擬通道通常具有高溫增益低、低溫增益高的特性，為滿足系統輸出功率穩定的要求，通常在模擬通道中增加溫度補償電路，在溫變情況下通過改變可變衰減器的衰減狀態補償通道增益的，從而實現調製器輸出功率穩定的目的。

目前公知的溫補電路包括以下三種形式：模擬射頻衰減器與運放電路相結合型；模擬射頻衰減器與阻性網絡相結合型；射頻溫補衰減器。前兩種方式增加的器件種類較多，電路較複雜，並採用了有源器件，不利於星載設備小型化和低功耗設計。第三種方式電路形式簡單、體積小，且是無源器件，但射頻溫補衰減器是通過自身溫度進行衰減量調節的，由於整機溫度往往不能正確反映衰減器的溫度，補償結果不夠理想。上述三種方式都是在模擬通道中增加溫補電路，對模擬通道的幅頻特性和群時延特性會造成影響。

技術實現要素：

本實用新型的目的是在數字部分進行溫度補償，實現調製器輸出功率穩定的目的，從而克服了在模擬通道上加溫度補償電路的不足。本實用新型在硬體電路實現上十分簡單，對星載設備實現小型化、低功耗和高可靠要求具有重要意義。

本實用新型的目的是這樣實現的：

一種星載調製器輸出功率的溫度補償裝置，包括FPGA1、熱敏電阻2和數模轉換器3、射頻變壓器4和模擬通道5；

所述的FPGA1的數據輸入埠1接收外部輸入的交換機數據；FPGA1的隨路時鐘輸入埠2接收外部輸入的隨路時鐘；FPGA1的本地處理時鐘輸入埠3接收外部輸入的本地時鐘；FPGA1的數據輸出埠4與數模轉換器3的數據輸入埠1相連，FPGA1的時鐘輸出埠5與數模轉換器3的時鐘輸入埠2相連；數模轉換器3的電阻輸入埠3與熱敏電阻2的輸出埠1相連；數模轉換器3的模擬信號輸出埠4與射頻變壓器4的模擬信號輸入埠1相連；射頻變壓器4的中頻輸出埠2與模擬通道5的中頻輸入埠1相連；模擬通道5的射頻輸出埠2與外部相連。

其中，熱敏電阻2為具有負溫度係數特性的熱敏電阻。

其中，熱敏電阻2通過改變數模轉換器3的偏置電阻阻值改變數模轉換器3的輸出電流。

本實用新型相比背景技術具有如下優點：

1.本實用新型在數字部分進行溫度補償，不會影響模擬通道的幅頻特性和群時延特性；

2.本實用新型電路形式簡單，只需要增加一個熱敏電阻，費用低、體積小、重量輕，且不需要額外增加功耗。

附圖說明

圖1是本實用新型電路原理方框圖。

具體實施方式

參照圖1，本實用新型包括FPGA 1、熱敏電阻2、數模轉換器(DAC)3、射頻變壓器4和模擬通道5。圖1是本實用新型的電原理方框圖，實施時按圖1連接線路。

所述的FPGA 1的數據輸入埠1與交換機數據輸入埠A相連，接收外部輸入的交換機數據；FPGA1的隨路時鐘輸入埠2與隨路時鐘輸入埠B相連，接收外部輸入的隨路時鐘；FPGA1的本地處理時鐘輸入埠3與外部本地時鐘輸入埠C相連，接收外部輸入的本地時鐘；FPGA1的數據輸出埠4與數模轉換器3的數據輸入埠1相連，FPGA1的時鐘輸出埠5與數模轉換器3的時鐘輸入埠2相連；數模轉換器3的電阻輸入埠3與熱敏電阻2的輸出埠1相連；數模轉換器3的模擬信號輸出埠4與射頻變壓器4的模擬信號輸入埠1相連；射頻變壓器4的中頻輸出埠2與模擬通道5的中頻輸入埠1相連；模擬通道5的射頻輸出埠2通過同軸電纜與外部發射機功放的輸入埠D相連。

本實用新型中的FPGA主要功能是將交換機送來的數據進行編碼、組幀、成形濾波和數字正交調製，並將調製後的數位訊號輸出給數模轉換器(DAC)3，該FPGA採用晶片的型號是XQ4VSX55-FF1148M；

本實用新型中的熱敏電阻2，與DAC的滿量程輸出電流偏置引腳相連，電阻值隨環境溫度變化而變化，從而改變DAC的偏置電阻來改變DAC的輸出功率，抵消模擬通道增益隨溫度變化的影響，該熱敏電阻的型號為MF51-3000-1K，熱敏電阻2的輸出埠1與DAC的輸入埠3相連。

本實用新型中的數模轉換器(DAC)3將輸入的數位訊號轉化為差分模擬信號後輸送給射頻變壓器，該DAC採用晶片的型號為DAC5675AMHFG-V，數模轉換器(DAC)3的輸出埠4與射頻變壓器4的輸入埠1相連。

本實用新型中的射頻變壓器將差分模擬信號轉換為單端的中頻信號輸送給模擬通道，該射頻變壓器的型號為PBK4-1T，射頻變壓器4的輸出埠2與模擬通道5的輸入埠1相連。

本實用新型中的模擬通道將中頻信號進行濾波、放大、上變頻至射頻信號輸出，模擬通道5的輸出埠2通過同軸電纜與發射機功放的輸入埠D相連。

本實用新型實現原理

星載調製器通常由數位訊號處理部分、數模轉換部分、射頻通道等部分組成。通常DAC都有輸出偏置引腳BIASJ，通過改變偏置電阻阻值，可改變DAC輸出電流。為了彌補模擬通道的增益變化高溫增益低、低溫增益高，需要DAC的中頻輸出功率具有高溫輸出功率高、低溫輸出功率低的特性。而DAC的滿量程輸出電流與偏置電阻阻值成反比，偏置電阻越大，輸出電流越小；因此，若偏置電阻選用具有負溫度係數特性的熱敏電阻，溫度越高電阻越小，則輸出電流越大，即DAC的輸出功率越大，可以達到溫度補償的目的。

本實用新型實現的關鍵是選擇合適溫度特性的熱敏電阻，設計流程為：第一步，通過熱循環摸底試驗，得出在不加溫度補償措施時調製器的整機輸出功率隨溫度變化的曲線1；第二步，根據曲線1給出溫度補償後DAC輸出功率隨溫度變化的目標曲線2；第三步，根據曲線2推算出各溫度點所需的偏置電阻值；第四步，選擇溫度特性與第三步所得結果接近的熱敏電阻；並按照選定熱敏電阻的理論溫度特性，進行理論計算驗證補償後射頻輸出電平隨溫度變化特性是否符合指標要求；第五步，通過試驗驗證實際補償效果是否符合指標要求。