一種數(shù)模結(jié)合的行放增益溫度補償電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及溫補電路設計技術領域，特別涉及一種數(shù)模結(jié)合的行放增益溫度補償電路，可應用于星載線性化行波管放大器產(chǎn)品中。
【背景技術】
[0002]線性化行波管放大器在通信衛(wèi)星、導航衛(wèi)星中應用十分廣泛，國產(chǎn)線性化行放產(chǎn)品的功能、性能對標引進產(chǎn)品，在各個衛(wèi)星項目中替代引進，用量急劇增大，通常一顆衛(wèi)星需采用幾十臺國產(chǎn)行放產(chǎn)品。行放產(chǎn)品應用在不同的溫度條件下需保證性能的一致性，因此行放產(chǎn)品的增益溫度補償方法尤為重要。
[0003]行放產(chǎn)品具備較寬的工作溫度范圍，通常多功能組件的溫度范圍達到_15°C?+65°C，行波管達到-15°C?+85°C。星載線性化行波管放大器為了實現(xiàn)高增益，大動態(tài)增益控制，射頻鏈路中應用低噪放、電調(diào)衰減器等多種有源芯片，由于芯片使用數(shù)目較多，工作溫度范圍內(nèi)其增益性能會產(chǎn)生20dB左右增益漂移；同時行波管增益隨溫度也會產(chǎn)生一定變化；另外，通信衛(wèi)星系統(tǒng)對行放增益特性的要求非常高，在_15°C?+65°C如此寬的工作溫度范圍內(nèi)，其增益變化< 2.5dB才能滿足系統(tǒng)應用要求。
[0004]行放產(chǎn)品的溫補技術難度較大，實現(xiàn)性能優(yōu)越、可靠性高的增益溫度補償方法是行放產(chǎn)品研制過程中的重要環(huán)節(jié)。
[0005]早期的國產(chǎn)行放產(chǎn)品采用模擬溫補，這種補償方式有以下缺點:
[0006](I)、匹配困難、調(diào)試量巨大、穩(wěn)定性差；
[0007](2)、難以實現(xiàn)線性化器前端與后端同時實現(xiàn)高精度溫度補償，使得溫度下行放的主要性能指標一線性度性能較差；
[0008](3)、ALC模式下，有源芯片增益溫度下的變化與ALC模式下30dB的控制范圍疊加，極大限制了 ALC模式前級環(huán)路控制裕度，高低溫下可能達不到30dB的控制范圍；
[0009](4)、難以保證20dB的大動態(tài)、高精度溫度補償。
[0010]現(xiàn)有的國產(chǎn)行放增益溫度補償采用全數(shù)字兩級溫補，解決了模擬溫補匹配困難、穩(wěn)定性差，溫度下線性度指標差等缺點，但這種補償方式有以下缺點:
[0011](I)、極端溫度條件下關斷信號，ALC環(huán)路衰減器將釋放全部增益能力，使得環(huán)路模塊增益較高，容易出現(xiàn)自激振蕩現(xiàn)象；
[0012](2)、難以保證20dB的大動態(tài)、高精度溫度補償；
[0013](3)、ALC模式下，有源芯片增益溫度下的變化與ALC模式下30dB的控制范圍疊加，極大限制了 ALC模式前級環(huán)路控制裕度，高低溫下可能達不到30dB的控制范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種數(shù)模結(jié)合的行放增益溫度補償電路，該電路包括模擬溫補電路和數(shù)字溫補電路，可以實現(xiàn)數(shù)模結(jié)合的溫度補償，可以克服單獨使用模擬溫補或數(shù)字溫補調(diào)試量大、溫度補償裕量不足、補償匹配不佳、容易自激等缺點，其電路實現(xiàn)方式簡單，可以滿足星載產(chǎn)品小型化、低功耗的要求，補償精度高、裕度大。
[0015]本發(fā)明的上述目的通過以下方案實現(xiàn):
[0016]一種數(shù)模結(jié)合的行放增益溫補電路，包括測溫電路、模擬溫補電路和數(shù)字溫補電路，其中:
[0017]測溫電路的輸入端Ain接收外部輸入的電壓VDC，進行測溫操作得到輸出電壓VT，并通過輸出端Aout輸出到模擬溫補電路和數(shù)字溫補電路；
[0018]模擬溫補電路:包括電阻R1、電阻R2、可調(diào)電阻R3、運算放大器D，其中:電阻Rl的一端接運算放大器D的同相輸入端B+，且所述電阻Rl的另一端接地；電阻R2的一端接運算放大器D的反相輸入端B-，且所述電阻R2的另一端連接測溫電路的輸出端Aout ;所述運算放大器D的輸出端Bout輸出模擬溫補電壓VTa ；
[0019]數(shù)字溫補電路:包括AD模塊、FGPA模塊和DA模塊，其中:AD模塊的輸入端接測溫電路的輸出端Aout，對接收到電壓VT進行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到數(shù)字電壓值，并輸出到FPGA模塊；FPGA模塊中保存有設定的查找表LUT，在所述查找表LUT中根據(jù)接收到數(shù)字電壓值查找到對應的控制電壓數(shù)值，并輸出到DA模塊；DA模塊對接收到控制電壓數(shù)值進行數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出數(shù)字溫補電壓VTd。
[0020]上述的數(shù)模結(jié)合的行放增益溫補電路，用于對空間線性化行波管放大器中的射頻鏈路增益進行控制，所述射頻鏈路包括依次連接的輸入端隔離器IS01、可調(diào)衰減器ATT、第一可變增益放大器VGA1、檢波器DET、線性化器LIN、第二可變增益放大器VGA2和輸出端隔離器IS02，其中:
[0021]第一可變增益放大器VGAl接收行放增益溫補電路輸出的模擬溫補電壓VTa和數(shù)字溫補電壓VTd，在所述兩種溫補電壓的聯(lián)合控制下進行增益調(diào)節(jié)；
[0022]第二可變增益放大器VGA2接收行放增益溫補電路輸出數(shù)字溫補電壓VTd，在所述數(shù)字溫補電壓的控制下進行增益調(diào)節(jié)。
[0023]上述的數(shù)模結(jié)合的行放增益溫補電路，在鑒定溫度范圍-15°C?+65°C內(nèi)，測溫電路輸出端的電壓VT的變化范圍為O?Vad, Vad為數(shù)字溫補電路中AD模塊的供電電壓值；其中，電壓VT與鑒定溫度成正比，即在鑒定溫度降低過程中，電壓VT逐漸降低，在鑒定溫度升高過程中，電壓VT逐漸增大。
[0024]上述的數(shù)模結(jié)合的行放增益溫補電路，電阻Rl和電阻R2的取值范圍為IKΩ?1K Ω 0
[0025]上述的數(shù)模結(jié)合的行放增益溫補電路，在模擬溫補電路中，模擬溫補電壓VTa=-GXVT，其中，G為模擬溫補電路的反向放大系數(shù)且G = R3/R2，即通過調(diào)整可變電阻R3的阻值調(diào)節(jié)模擬溫補電路的反向放大系數(shù)。
[0026]上述的數(shù)模結(jié)合的行放增益溫補電路，在模擬溫補電路中，調(diào)節(jié)R3的阻值，使得G=0.5 ?2ο
[0027]上述的數(shù)模結(jié)合的行放增益溫補電路，測溫電路為橋式測溫電路，具體包括熱敏電阻RT1、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R11、運算放大器D1、電容Cl，其中:
[0028]電阻R4和熱敏電阻RTl串聯(lián)，電阻R5與電阻R8串聯(lián)，其中，熱敏電阻RTl的另一端與電阻R8的另一端相連并接地，電阻R4的另一端與電阻R5的另一端相連作為測溫電路的輸入端Ain ；電阻R6的一端連接在電阻R4和熱敏電阻RTl之間，另一端連接電阻R9并接入運算放大器Dl的同相輸入端C+，電阻R9的另一端接地；電阻R7的一端連接在電阻R5與電阻R8之間，另一端連接電阻RlO并接入運算放大器Dl的反相輸入端C-，電阻RlO的另一端接運算放大器Dl的輸出端Aout ;電阻Rll的一端也連接在運算放大器Dl的輸出端Cout上，電阻Rll的另一端作為測溫電路的輸出端Aout，并且連接電容Cl，電容Cl的另一端接地。
[0029]上述的數(shù)模結(jié)合的行放增益溫補電路，測溫電路與模擬溫補電路共用一片運算放大器器件，該器件包含兩路獨立的運放通路D及D1，即測溫電路中的運算放大器Dl與模擬溫補電路中的運算放大器D為同一片運算放大器；其中，測溫電路利用運算放大器器件的一組運放通道，該運放通道的輸入輸出端口包括同相輸入端C+、反向輸入端C-和輸出端Cout ;模擬溫補電路采用所述運算放大器器件的另一組運放通道，該運放通道的輸入輸出端口包括同相輸入端B+、反向輸入端B-和輸出端Bout。
[0030]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點:
[0031](I)、本發(fā)明的溫度補償電路包括數(shù)字溫補電路和模擬溫補電路，實現(xiàn)了數(shù)模結(jié)合的溫度補償方案，并且在模擬溫補電路中可以通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R3的阻值，實現(xiàn)模擬溫補電路反向放大系數(shù)的調(diào)節(jié)，電路結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)；
[0032](2)、本發(fā)明的模擬溫補電路中，利用模擬溫補電壓VTa對行放射頻鏈路的可變增益放大器VGAl的增益進行控制，可以在低溫條件下降低VTa從而有效降低VGAl的增益，避免了 ALC模式下低溫關斷操作時可變增益放大器VGAl增益過高引起自激振蕩問題，有效規(guī)避了風險；
[0033](3)、本發(fā)明中采用模擬溫補電壓VTa和數(shù)字溫補電壓VTd聯(lián)合控制可變增益放大器VGAl的增益，減小了數(shù)字溫補的補償范圍，在同樣的測溫范圍內(nèi)，查找表中設置的控制電壓數(shù)值的差值降低，從而降低了數(shù)字溫補增益隨溫度變化的斜率，從而提高了系統(tǒng)增益的穩(wěn)定性；
[0034](4)、本發(fā)明在原有數(shù)字溫補電路的基礎上增加了模擬溫補電路，可以解決ALC模式下射頻鏈路高低溫增益變化與輸入功率30d變化范圍疊加造成的ALC控制裕度不足的問題。
【附圖說明】
[0035]圖1為本發(fā)明的數(shù)模結(jié)合溫度補償電路的電路示意圖；
[0036]圖2為本發(fā)明的數(shù)模結(jié)合溫度補償電路中的測溫電路示意圖；
[0037]圖3為應用本發(fā)明的數(shù)模結(jié)合溫度補償電路進行增益調(diào)節(jié)的空間線性化行波管放大器中的射頻鏈路組成框圖。
【具體實施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述:
[0039]如圖1所示的溫補電路示意圖，本發(fā)明的數(shù)模結(jié)合的行放增益溫補電路包括測溫電路、模擬溫補電路和數(shù)字溫補電路，其中:
[0040]測溫電路的輸入端Ain接收外部輸入的電壓VDC，進行測溫操作得到輸出電壓VT，并通過輸出端Aout輸出到模擬溫補電路和數(shù)字溫補電路。在本發(fā)明中，該測溫電路可以采用橋式測溫電路，如圖2所示，該電路包括熱敏電阻RT1、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻Rl1、運算放大器D1、電容Cl。該測溫電路的具體連接關系如下:電阻R4和熱敏電阻RTl串聯(lián)，電阻R5與電阻R8串聯(lián)，其中，熱敏電阻RTl的另一端與電阻R8的另一端相連并接地，電阻R4的另一端與電阻R5的另一端相連作為測溫電路的輸入端Ain ;電阻R6的一端連接在電阻R4和熱敏電阻RTl之間，另一端連接電阻R9并接入運算放大器Dl的同相輸入端C+，電阻R9的另一端接地；電阻R7的一端連接在電阻R5與電阻R8之間，另一端連接電阻RlO并接入運算放大器Dl的反相輸入端C-，電阻RlO的另一端接運算放大器Dl