настройка многопортового усилителя

Формула изобретения

1. Способ подачи тестовых сигналов в компоновку многопортового усилителя, чтобы предоставить выходной сигнал, указывающий настройки параметров для компоновки многопортового усилителя, причем компоновка многопортового усилителя содержит входную схему, модуль усилителей и выходную схему, при этом способ содержит этапы, на которых:

предоставляют первый тестовый сигнал непосредственно в первую точку в компоновке многопортового усилителя между выходом входной схемы и соответствующим входом модуля усилителей, и

предоставляют второй тестовый сигнал, используя модуль переключателей, непосредственно во вторую точку в компоновке многопортового усилителя между одним из множества дополнительных выходов входной схемы и соответствующим дополнительным входом модуля усилителей.

2. Способ по п.1, в котором второй тестовый сигнал предоставляется во вторую точку в компоновке многопортового усилителя одновременно с первым тестовым сигналом, предоставляемым в первую точку.

3. Способ определения настроек параметров для компоновки многопортового усилителя в системе связи, содержащий этапы, на которых:

подают первый и второй тестовый сигнал в соответствии со способом по п.1,

принимают первый и второй выходные сигналы, ассоциированные с выходом выходной схемы в компоновке многопортового усилителя, причем первый выходной сигнал соответствует первому пути сигнала, пройденному первым тестовым сигналом через компоновку многопортового усилителя, а второй выходной сигнал соответствует второму пути сигнала, пройденному вторым тестовым сигналом через компоновку многопортового усилителя; и

определяют настройки параметров для компоновки многопортового усилителя на основе первого и второго выходных сигналов.

4. Способ по п.3, в котором настройки параметров являются по меньшей мере одним, выбранным из настроек амплитуды и настроек фазы в компоновке усилителя.

5. Способ по п.3, в котором путь первого тестового сигнала через компоновку многопортового усилителя действует как опорный путь, а путь второго тестового сигнала через компоновку многопортового усилителя действует как путь калибровки, при этом этап, на котором определяют настройки параметров, содержит определение настроек параметров для пути калибровки через компоновку многопортового усилителя.

6. Способ по п.5, дополнительно содержащий этап, на котором определяют значения, указывающие амплитудный и фазовый сдвиг пути калибровки относительно опорного пути.

7. Способ по п.5, дополнительно содержащий этап, на котором предоставляют упомянутый первый тестовый сигнал в первую точку в компоновке многопортового усилителя и предоставляют упомянутый второй тестовый сигнал в дополнительную точку в компоновке многопортового усилителя, отличную от первой и второй точек, между дополнительным выходом из множества дополнительных выходов входной схемы и соответствующим входом модуля усилителей.

8. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором первый и второй тестовые сигналы являются тонами.

9. Способ по любому из пп.1-7, в котором первый тестовый сигнал содержит сумму несущей компоненты амплитудно-модулированного сигнала и первой компоненты боковой полосы амплитудно-модулированного сигнала, а второй тестовый сигнал содержит вторую компоненту боковой полосы амплитудно-модулированного сигнала.

10. Способ по любому из пп.1-7, в котором первый тестовый сигнал содержит несущую компоненту амплитудно-модулированного сигнала, а второй тестовый сигнал содержит одну или обе компоненты боковой полосы амплитудно-модулированного сигнала.

11. Способ по любому из пп.1-7, дополнительно содержащий этап, на котором подают упомянутые первый и второй тестовые сигналы в первую точку в компоновке многопортового усилителя в первой фазе тестовой последовательности, и при этом первый и второй тестовые сигналы предоставляются в MPA в первой и второй точках в компоновке многопортового усилителя во второй фазе тестовой последовательности.

12. Способ по п.11, дополнительно содержащий этап, на котором измеряют амплитуду упомянутого второго выходного сигнала, соответствующего упомянутому второму тестовому сигналу, в течение первой фазы тестовой последовательности.

13. Способ по любому из пп.1-7, дополнительно содержащий этап, на котором передают выходной сигнал компоновки многопортового усилителя по каналу связи в системе связи и принимают и анализируют переданный выходной сигнал для определения параметров для пути калибровки через компоновку многопортового усилителя.

14. Способ по п.13, в котором система связи содержит спутниковую систему связи, компоновка многопортового усилителя располагается на борту спутника, а этапы, на которых принимают и анализируют переданный выходной сигнал многопортового усилителя, выполняются в наземном расположении.

15. Устройство для подачи тестовых сигналов в компоновку многопортового усилителя, чтобы предоставить выходной сигнал, указывающий настройки параметров для компоновки многопортового усилителя, причем компоновка многопортового усилителя содержит входную схему, модуль усилителей и выходную схему, при этом устройство содержит:

модуль подачи тестового сигнала для предоставления первого тестового сигнала непосредственно в первую точку в компоновке многопортового усилителя между выходом входной схемы и соответствующим входом модуля усилителей, и для предоставления второго тестового сигнала непосредственно во вторую точку в компоновке многопортового усилителя между одним из множества дополнительных выходов входной схемы и соответствующим дополнительным входом модуля усилителей, причем модуль подачи тестового сигнала содержит модуль переключателей, выполненный с возможностью предоставления упомянутого второго тестового сигнала в упомянутую вторую точку между одним из множества дополнительных выходов входной схемы и соответствующим дополнительным входом модуля усилителей.

16. Устройство по п.15, в котором модуль подачи тестового сигнала выполнен с возможностью подачи второго тестового сигнала во вторую точку в компоновке многопортового усилителя одновременно с первым тестовым сигналом, предоставляемым в первую точку.

17. Устройство по п.15, в котором модуль подачи тестового сигнала выполнен с возможностью последовательного предоставления упомянутого второго тестового сигнала, с использованием упомянутого модуля переключателей, между каждым из множества дополнительных выходов входной схемы и соответствующими входами модуля усилителей.

18. Устройство по п.15, выполненное с возможностью использования в спутниковой системе связи.

19. Устройство по п.18, в котором модуль подачи тестового сигнала включает в себя генератор маяка отслеживания антенны наземной станции.

20. Система для определения настроек параметров для компоновки многопортового усилителя, выполненная с возможностью использования в системе связи, причем компоновка многопортового усилителя содержит входную схему, модуль усилителей и выходную схему, при этом система содержит:

устройство по любому из пп.15-19; и

модуль вычисления настройки для определения настроек параметров для компоновки многопортового усилителя на основе выходного сигнала компоновки многопортового усилителя.

21. Система по п.20, дополнительно содержащая:

модуль измерения сигнала, причем модуль измерения сигнала выполнен с возможностью приема и измерения первого и второго выходных сигналов, и предоставления выходного сигнала в модуль вычисления настройки, и при этом модуль вычисления настройки выполнен с возможностью вычисления настроек параметров на основе выходного сигнала от модуля измерения сигнала.

22. Система по п.21, в которой модуль измерения сигнала содержит по меньшей мере одно, выбранное из адаптированного приемника радиомаяка коммерческого спутника и адаптированного анализатора спектра.

23. Способ определения настроек параметров для компоновки многопортового усилителя в системе связи, причем компоновка многопортового усилителя содержит входную схему, модуль усилителей и выходную схему, при этом способ содержит этапы, на которых:

принимают первый и второй выходные сигналы, ассоциированные с выходным сигналом выходной схемы в компоновке многопортового усилителя, причем первый выходной сигнал соответствует первому тестовому сигналу, поданному непосредственно в первую точку в компоновке многопортового усилителя между выходом входной схемы и соответствующим входом модуля усилителей, а второй выходной сигнал соответствует второму тестовому сигналу, поданному, с использованием модуля переключателей, непосредственно во вторую точку в компоновке многопортового усилителя между одним из множества дополнительных выходов входной схемы и соответствующим дополнительным входом модуля усилителей; и

определяют настройки параметров для компоновки многопортового усилителя на основе первого и второго выходных сигналов.

24. Способ по п.23, в котором система связи содержит спутниковую систему связи, компоновка многопортового усилителя располагается на борту спутника, а этапы, на которых принимают и анализируют переданный выходной сигнал многопортового усилителя, выполняются в наземном расположении.

25. Устройство для определения настроек параметров для компоновки многопортового усилителя в системе связи, причем компоновка многопортового усилителя содержит входную схему, модуль усилителей и выходную схему, при этом устройство содержит:

модуль измерения сигнала для приема первого и второго выходных сигналов, ассоциированных с выходом выходной схемы в компоновке многопортового усилителя, причем первый выходной сигнал соответствует первому тестовому сигналу, поданному непосредственно в первую точку в компоновке многопортового усилителя между выходом входной схемы и соответствующим входом модуля усилителей, а второй выходной сигнал соответствует второму тестовому сигналу, поданному, с использованием модуля переключателей, непосредственно во вторую точку в компоновке многопортового усилителя между одним из множества дополнительных выходов входной схемы и соответствующим дополнительным входом модуля усилителей; и

модуль вычисления настройки для определения настроек параметров для компоновки многопортового усилителя на основе первого и второго выходных сигналов.

Описание изобретения к патенту

Группа изобретений относится к настройке многопортового усилителя (MPA), в частности, но не исключительно, к способу и устройству для подачи тестовых сигналов на спутниковый MPA, и способу и системе для определения настроек для использования в регулировании амплитудной и фазовой характеристик у MPA.

MPA является общеизвестным устройством усиления мощности, используемым для связи, например спутниковой связи. MPA обычно работают на микроволновых частотах выше 1 ГГц, например в диапазонах L и S с частотами в интервале от 1,5 до 2,6 ГГц и в диапазонах Ku и Ka с частотами в интервале от 12 до 20 ГГц и т.д.

MPA включает в себя некоторое количество N аналогичных модулей усилителей, например лампу бегущей волны (TWT) или твердотельные усилители, расположенные параллельно, причем каждый имеет мощность P, чтобы каждый входной сигнал усиливался каждым усилителем. Предоставляется N портов ввода и N портов вывода, чтобы входной сигнал на одном порте ввода направлялся в соответствующий порт вывода. Порты ввода подключаются к модулям усилителей с помощью маломощной входной схемы (INET), которая может быть реализована по любой удобной технологии линии передачи, которая подходит к обстоятельствам, например микрополосковая линия, полосковая линия, коаксиальный кабель или волновод. Порты вывода подключаются к модулям усилителей с помощью мощной выходной схемы (ONET), которая обычно реализуется с использованием технологии линии передачи с низкими потерями.

Выходная схема ONET математически является обратной входной схеме INET, так что сигнал, представленный на n-ый вход, направляется на n-ый выход. Каждая схема содержит массив волноводных устройств деления сигнала. Матрица Батлера или схема, содержащая лишь гибридные устройства, обычно используется для разделения сигнала, потому что такие компоновки обладают удобными свойствами сдвига амплитуды и фазы. Одним типом гибридного устройства является четырехпортовое устройство разделения сигнала, содержащее два входа и два выхода с селективными фазовыми сдвигами на 90°; эта разность фаз может использоваться для улучшения характеристик развязки схем. Однако могут использоваться другие гибридные устройства и другие устройства деления сигнала, которые могут иметь разность фаз в 180°.

Проблема, которая может возникнуть в предоставлении MPA, например, выполненных с возможностью работы на частотах в диапазоне Ku и/или Ka, состоит в отслеживании фазы и амплитуды между усилителями и другими модулями на рассматриваемых частотах (12 ГГц в Ku, 20 ГГц в Ka-диапазоне). Если бы характеристики компонентов MPA были стабильными во времени, то многопортовый усилитель можно было бы настроить на земле, и можно было бы ожидать, что его характеристика останется постоянной в течение срока службы спутника. Однако, хотя некоторые компоненты предполагаются стабильными, имеется значительная неопределенность в стабильности мощных усилителей мощности. Предполагается, что ежедневные изменения в характеристике будут поддаваться управлению без повторной калибровки, но некоторая настройка будет необходима в течение срока службы спутника для компенсации долговременного ухода характеристики усилителя (которая не достаточно хорошо измеряется) и для коррекции несогласованностей в амплитудном и фазовом синхронизме у MPA, например, вызванном переключением на резерв в случае сбоев одного или нескольких TWTA в течение срока службы спутника.

В связи с этой неопределенностью разумно предоставить средство для калибровки MPA на орбите. Цель системы калибровки - компенсировать любые изменения в дифференциальной характеристике усилителей в одном MPA в течение срока службы спутника. Если характеристика каждого из усилителей не достаточно согласована, то результатом будет несовершенная межпортовая развязка MPA и, как следствие, помехи между сигналами, обработанными MPA.

Существуют несколько методов калибровки MPA на основе бортового формирования и контроля тестовых сигналов. Тестовые сигналы обычно вводятся на входы INET MPA и контролируются на выходах ONET MPA. Измеренные характеристики выходного сигнала используются для предоставления оценки амплитудных и фазовых настроек, необходимых для минимизации нежелательных уровней сигнала на выходах MPA. Амплитудные и фазовые настройки осуществляются с помощью регулируемых фазовращателей, расположенных на входах в усилители на лампе бегущей волны (TWTA).

Вообще, необходимо два типа бортового оборудования, генератор тестового сигнала и оборудование измерения тестового сигнала. Подробное исполнение каждого типа оборудования будет определяться выбранным способом калибровки MPA. Оценка значений амплитудной и фазовой настройки, скорее всего, будет выполняться на земле на основе результатов измерений, выполненных на борту и сообщенных на землю по стандартному телеметрическому каналу. Системы обычно применяют одиночный тестовый сигнал (тон), введенный в один из портов ввода INET MPA. Все входы MPA проверяются последовательно, с использованием переключателей для перенаправления тестового сигнала на каждый вход по очереди.

Измерения обычно выполняются над соответствующими сигналами, возникающими на портах вывода ONET MPA. Измерения выполняются в последовательности с использованием переключающей сети, аналогичной таковой на входе, чтобы направить тестовый сигнал от каждого выхода MPA в оборудование измерения.

В известных методах калибровки MPA очень точные измерения амплитуды и фазы на портах вывода ONET необходимы для того, чтобы определить точные амплитудные и фазовые сдвиги, примененные MPA к входным сигналам. Это требует очень точного формирования сигнала и измерения для обнаружения любых ошибок калибровки в MPA.

Касательно спутниковых MPA, по причинам стоимости и сложности обычно желательно минимизировать объем проверки, необходимый для калибровки MPA, и упростить те испытания, где возможно, а также минимизировать количество бортового оборудования, предназначенного для функции калибровки MPA.

Настоящее изобретение преследует цель предоставить улучшенную систему и способ для подачи тестовых сигналов на компоновку многопортового усилителя и для определения настроек параметров для компоновки многопортового усилителя.

В соответствии с изобретением предоставляется способ подачи тестовых сигналов на компоновку многопортового усилителя с тем, чтобы предоставить выходной сигнал, указывающий настройки параметров для компоновки многопортового усилителя, причем компоновка многопортового усилителя содержит входную схему, модуль усилителей и выходную схему, а способ содержит предоставление тестового сигнала непосредственно в точку в компоновке многопортового усилителя между выходом входной схемы и входом модуля усилителей.

В результате предоставления тестового сигнала непосредственно в точку между входной схемой и входом модуля усилителей выходной сигнал, соответствующий тестовому сигналу, появится на каждом из выходов MPA. Это дает возможность измерить тестовый сигнал на любом из выходов MPA. Кроме того, можно определить конкретный путь тестового сигнала через модуль усилителей, поскольку тестовый сигнал может быть предоставлен только подмножеству, например одному из усилителей в модуле усилителей, а не каждому из усилителей, позволяя калибровку параметров определенного усилителя, соответствующего этому тестовому сигналу, и упрощая процесс проверки.

Предоставление тестового сигнала дополнительно может содержать предоставление первого тестового сигнала в первую точку в компоновке многопортового усилителя между выходом входной схемы и первым входом модуля усилителей и предоставление второго тестового сигнала во вторую точку в компоновке многопортового усилителя между выходом входной схемы и вторым входом модуля усилителей. Таким образом, можно сравнить два тестовых пути через MPA.

Второй тестовый сигнал может предоставляться во вторую точку в компоновке многопортового усилителя одновременно с первым тестовым сигналом, предоставляемым в первую точку. Выходной сигнал, предоставленный на одном из портов вывода компоновки MPA, можно соответственно проверить для определения калибровки, которая может быть необходима между путем от первого входа модуля усилителей до порта вывода и путем от второго входа модуля усилителей до порта вывода.

В соответствии с изобретением также предоставляется способ определения настроек параметров для компоновки многопортового усилителя в системе связи, содержащий подачу первого и второго тестовых сигналов, прием первого и второго выходных сигналов, ассоциированных с выходным сигналом компоновки многопортового усилителя, причем первый выходной сигнал соответствует первому пути сигнала, пройденному первым тестовым сигналом через компоновку многопортового усилителя, а второй выходной сигнал соответствует второму пути сигнала, пройденному вторым тестовым сигналом через компоновку многопортового усилителя, и определение настроек параметров для компоновки многопортового усилителя на основе первого и второго выходных сигналов.

Настройки параметров могут быть, по меньшей мере, одним, выбранным из настроек амплитуды и настроек фазы в компоновке усилителя.

Путь первого тестового сигнала через компоновку многопортового усилителя может действовать как опорный путь, а путь второго тестового сигнала через компоновку многопортового усилителя может действовать как путь калибровки, причем этап определения настроек параметров содержит определение настроек параметров для пути калибровки через компоновку многопортового усилителя.

Способ может дополнительно содержать определение значений, указывающих амплитудный и фазовый сдвиг пути калибровки относительно опорного пути.

Способ может дополнительно содержать предоставление упомянутого первого тестового сигнала в первую точку в компоновке многопортового усилителя и предоставление упомянутого второго тестового сигнала в дополнительную точку в компоновке многопортового усилителя между выходом входной схемы и соответствующим одним из каждого множества входов модуля усилителей, отличным от первого и второго входов.

Первый и второй тестовые сигналы могут содержать тоны.

Первый тестовый сигнал может содержать сумму несущей компоненты амплитудно-модулированного сигнала и первой компоненты боковой полосы амплитудно-модулированного сигнала, а второй тестовый сигнал может содержать вторую компоненту боковой полосы амплитудно-модулированного сигнала.

Первый тестовый сигнал может содержать несущую компоненту амплитудно-модулированного сигнала, а второй тестовый сигнал может содержать одну или обе компоненты боковой полосы амплитудно-модулированного сигнала.

Способ может дополнительно содержать, в первой фазе тестовой последовательности, подачу упомянутых первого и второго тестовых сигналов в первую точку в компоновке многопортового усилителя, при этом во второй фазе тестовой последовательности первый и второй тестовые сигналы предоставляются в MPA в первой и второй точках в компоновке многопортового усилителя.

Способ может дополнительно содержать измерение амплитуды упомянутого второго выходного сигнала, соответствующего упомянутому второму тестовому сигналу, в течение первой фазы тестовой последовательности.

Способ может дополнительно содержать передачу выходного сигнала компоновки многопортового усилителя по каналу связи в системе связи, и прием и анализ переданного выходного сигнала для определения параметров для пути калибровки через компоновку многопортового усилителя.

Система связи может содержать спутниковую систему связи, причем компоновка многопортового усилителя располагается на борту спутника, а этапы приема и анализа переданного выходного сигнала многопортового усилителя выполняются в наземном расположении.

В соответствии с изобретением также предоставляется устройство для подачи тестовых сигналов на компоновку многопортового усилителя, чтобы предоставить выходной сигнал, указывающий настройки параметров для компоновки многопортового усилителя, причем компоновка многопортового усилителя содержит входную схему, модуль усилителей и выходную схему, а устройство содержит модуль подачи тестового сигнала для предоставления тестового сигнала непосредственно в точку в компоновке многопортового усилителя между выходом входной схемы и входом модуля усилителей.

Модуль подачи тестового сигнала может быть выполнен с возможностью предоставления первого тестового сигнала в первую точку в компоновке многопортового усилителя между выходом входной схемы и первым входом модуля усилителей, и предоставления второго тестового сигнала во вторую точку в компоновке многопортового усилителя между выходом входной схемы и вторым входом модуля усилителей.

Модуль подачи тестового сигнала может быть выполнен с возможностью подачи второго тестового сигнала во вторую точку в компоновке многопортового усилителя одновременно с первым тестовым сигналом, предоставляемым в первую точку.

Модуль подачи тестового сигнала может содержать модуль переключателей, выполненный с возможностью предоставления упомянутого второго тестового сигнала в точку в компоновке многопортового усилителя между выходом входной схемы и соответствующим одним из каждого из второго и множества дополнительных входов модуля усилителей.

Устройство может быть выполнено с возможностью использования в спутниковой системе связи.

Модуль подачи тестового сигнала может включать в себя генератор маяка отслеживания антенны наземной станции.

В соответствии с изобретением также предоставляется система для определения настроек параметров для компоновки многопортового усилителя, выполненная с возможностью использования в системе связи, причем компоновка многопортового усилителя содержит входную схему, модуль усилителей и выходную схему, система содержит устройство в соответствии с изобретением и модуль вычисления настройки для определения настроек параметров для компоновки многопортового усилителя на основе выходного сигнала компоновки многопортового усилителя.

Система может дополнительно содержать модуль измерения сигнала и модуль вычисления настройки, причем модуль измерения сигнала выполнен с возможностью приема и измерения первого и второго выходных сигналов и предоставления выходного сигнала в модуль вычисления настройки, при этом модуль вычисления настройки выполнен с возможностью вычисления настроек параметров на основе выходного сигнала от модуля измерения сигнала.

Модуль измерения сигнала содержит по меньшей мере одно, выбранное из адаптированного приемника радиомаяка коммерческого спутника и адаптированного анализатора спектра.

В соответствии с изобретением также предоставляется способ определения настроек параметров для компоновки многопортового усилителя в системе связи, содержащий: прием первого и второго выходных сигналов, ассоциированных с выходом компоновки многопортового усилителя, причем первый выходной сигнал соответствует первому пути сигнала через компоновку многопортового усилителя, а второй выходной сигнал соответствует второму пути сигнала через компоновку многопортового усилителя, первый путь сигнала содержит путь между первой точкой в компоновке многопортового усилителя, между выходом входной схемы и первым входом модуля усилителей, и выходом компоновки многопортового усилителя, а второй путь сигнала содержит путь между второй точкой в компоновке многопортового усилителя, между выходом входной схемы и вторым входом модуля усилителей, и выходом компоновки многопортового усилителя; и определение настроек параметров для компоновки многопортового усилителя на основе первого и второго выходных сигналов.

Система связи может содержать спутниковую систему связи, причем компоновка многопортового усилителя может располагаться на борту спутника, а этапы приема и анализа переданного выходного сигнала многопортового усилителя могут выполняться в наземном расположении.

В соответствии с изобретением также предоставляется устройство для определения настроек параметров для компоновки многопортового усилителя в системе связи, содержащее модуль измерения сигнала для приема первого и второго выходных сигналов, ассоциированных с выходом компоновки многопортового усилителя, причем первый выходной сигнал соответствует первому пути сигнала через компоновку многопортового усилителя, а второй выходной сигнал соответствует второму пути сигнала через компоновку многопортового усилителя, первый путь сигнала содержит путь между первой точкой в компоновке многопортового усилителя, между выходом входной схемы и первым входом модуля усилителей, и выходом компоновки многопортового усилителя, а второй путь сигнала содержит путь между второй точкой в компоновке многопортового усилителя, между выходом входной схемы и вторым входом модуля усилителей, и выходом компоновки многопортового усилителя; и модуль вычисления настройки для определения настроек параметров для компоновки многопортового усилителя на основе первого и второго выходных сигналов.

Варианты осуществления изобретения далее будут описываться в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 схематично иллюстрирует систему для подачи тестовых сигналов в многопортовый усилитель и для определения настроек параметров для многопортового усилителя в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.2 схематично иллюстрирует систему из фиг.1 более подробно;

фиг.3 схематично иллюстрирует функциональные компоненты модуля переключателей, образующие часть системы по фиг.1 и 2, в соответствии с вариантом осуществления изобретения;

фиг.4 схематично иллюстрирует функциональные компоненты генератора сигналов, образующего часть системы, проиллюстрированной на фиг.1 и 2, выполненного для использования вместе с модулем переключателей из фиг.3, а также графические иллюстрации сигналов, сформированных генератором сигналов в соответствии с вариантом осуществления изобретения;

фиг.5 схематично иллюстрирует функциональную архитектуру модуля измерения сигнала, образующего часть системы, проиллюстрированной на фиг.1 и 2, выполненного с возможностью измерения сигналов, полученных в результате использования модуля переключателей и генератора сигналов по фиг.3 и 4;

фиг.6 - блок-схема этапов способа, иллюстрирующая этапы, выполняемые в соответствии с вариантом осуществления изобретения при определении настроек параметров для многопортового усилителя;

фиг.7 схематично иллюстрирует функциональные компоненты модуля переключателей, образующие часть системы из фиг.1 и 2, в соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения;

фиг.8 схематично иллюстрирует функциональные компоненты генератора сигналов, образующего часть системы, проиллюстрированной на фиг.1 и 2, и выполненного для использования вместе с модулем переключателей по фиг.7 в соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения;

фиг.9 графически иллюстрирует сигналы, сформированные генератором сигналов из фиг.8;

фиг.10 схематично иллюстрирует функциональную архитектуру модуля измерения сигнала, образующего часть системы, проиллюстрированной на фиг.1 и 2, и выполненного с возможностью измерения сигналов, полученных в результате использования генератора сигналов и модуля переключателей по фиг.7 и 8 в соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения; и

фиг.11 - блок-схема этапов способа, иллюстрирующая этапы, выполняемые в соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения при определении настроек параметров для многопортового усилителя.

Согласно фиг.1, система 1 для подачи тестовых сигналов в компоновку 2 многопортового усилителя и для определения настроек параметров для компоновки 2 многопортового усилителя включает в себя генератор 3 сигналов, модуль 4 переключателей, модуль 5 измерения сигнала, модуль 6 вычисления настройки MPA и командный процессор 7. В настоящем примере компоновка 2 многопортового усилителя, генератор 3 сигналов и модуль 4 переключателей располагаются на борту спутника 8 связи, причем компоновка 2 MPA используется для предоставления сигналов возбуждения антенны, образующих каналы нисходящей линии связи от спутника 8. Модуль 5 измерения сигнала, модуль 6 вычисления настройки MPA и командный процессор 7 располагаются в центре управления 9, в настоящем примере - наземной станции спутниковой связи.

При использовании командный процессор 7 предоставляет первую команду по первому каналу 10 передачи команды в генератор 3 сигналов, указывая генератору 3 сигналов предоставить тестовый сигнал в компоновку 2 MPA. Выходной сигнал генератора 3 сигналов предоставляется в модуль 4 переключателей и, в свою очередь, в компоновку 2 MPA по соединению 11 между модулем 4 переключателей и компоновкой 2 MPA. Генератор 3 сигналов, модуль 4 переключателей и соединение 11 в этом документе называются модулем подачи тестового сигнала. Выходной сигнал из компоновки 2 MPA передается в модуль 5 измерения сигнала через путь 12 сигнала связи, и на основе принятого сигнала настройки параметров MPA вычисляются модулем 6 вычисления настройки для использования при калибровке компоновки 2 MPA. Вычисленные настройки предоставляются командному процессору 7, который предоставляет вторую команду по второму каналу 13 передачи команды в компоновку 2 MPA для настройки параметров и посредством этого калибровки MPA 2. В настоящем примере командному процессору 7 также предоставляется дополнительная информация по соответствующим первому и второму каналам 10, 13 передачи команды для использования модулем 6 вычисления настройки при вычислении настроек MPA. В данном случае это информация, указывающая параметры MPA, используемые MPA 2 в настоящее время, хотя эта информация также может включать в себя информацию о сигналах, сформированных генератором 3 сигналов.

Фиг.2 схематично иллюстрирует систему из фиг.1 более подробно.

Согласно фиг.2, компоновка 2 MPA содержит 4-портовый MPA, имеющий входную схему (INET) 20, включающую четыре волноводных устройства деления сигнала 21a-d, в настоящем примере - гибридные элементы. INET 20 имеет четыре входных порта 22a-d INET и четыре выходных узла 23a-d INET. Компоновка 2 MPA также включает в себя компоновку 24 программируемого регулятора амплитуды и фазы, имеющую четыре модуля 25a-d настройки, компоновку 26 усилителя, имеющую четыре усилителя 27a-d, в настоящем примере - усилители на лампе бегущей волны (TWTA), и выходную схему (ONET) 28, имеющую четыре волноводных устройства 29a-d деления выходного сигнала, в настоящем примере - гибридные элементы. ONET 28 имеет четыре входных узла 30a-d ONET и четыре выходных порта 31a-d ONET.

TWTA 27a-d в настоящем примере являются мощными линеаризированными усилителями на лампе бегущей волны (TWT). Линеаризатор (не показан) для каждой TWT точно подбирается к конкретному устройству TWT и располагается на пути сигнала как раз перед входом соответствующей TWT. Канальный усилитель (CAMP, не показан) располагается вне компоновки 2 MPA в точке перед входами 22a-d MPA.

Изобретение не ограничивается использованием линеаризованных TWTA 27a-d, а может использоваться с другими усилителями, например стандартными TWTA или другими усилителями, например, выбранными в соответствии с частотами, на которых приспособлена работать компоновка 2 MPA.

Каждый выходной узел 23a-d INET подключается к соответствующему блоку из модулей 25a-d настройки, и каждый соответствующий модуль 25a-d настройки используется для настройки амплитудной и фазовой характеристик соответствующего одного из TWTA 27a-d. Настоящий пример применяет электронные регуляторы амплитуды и фазы, функционирующие на нисходящей радиочастоте (например, 20 ГГц для MPA Ka-диапазона) и физически размещенные в том же корпусе, что и линеаризатор TWT (не показан). Настройка амплитуды и фазы осуществляется второй командой, переданной от командного процессора 7 по второму каналу 13 передачи команды, отдельно настраивая каждое устройство 27a-d TWTA. Вторая команда является сигналом телеуправления, который известен специалистами в данной области техники, используемым для управления функциями спутника 8. Выход каждого усилителя 27a-d подключается к соответствующему одному из входных узлов 30a-d ONET.

В альтернативных вариантах осуществления возможно управлять амплитудным и фазовым сдвигом каждого из устройств 27a-d TWTA путем изменения напряжения, вырабатываемого их источниками питания (например, электронными преобразователями системы электропитания EPC). Это потребовало бы адаптированных ЕРС, конструктивные требования для которых были бы очевидны специалистам в данной области техники.

Модуль 5 измерения сигнала выполнен с возможностью приема переданного сигнала 12 в виде канала спутниковой нисходящей линии связи, предоставленного сигналом возбуждения антенны, выведенным из первого выходного порта 31а из выходных портов 31a-d ONET.

При использовании генератор 3 сигналов выводит тестовые сигналы, в настоящем примере опорный сигнал 'R' и калибровочный сигнал 'C', где относительные амплитудные и фазовые характеристики опорного и калибровочного сигналов известны. Опорный сигнал R подается через модуль 4 переключателей на первый из узлов 23a-d вывода INET, и путь между этим портом и выходом компоновки 2 MPA на первом выходном порте 31а ONET действует как опорный путь. Модуль 4 переключателей подает калибровочный сигнал 'C' на каждый из оставшихся выходных узлов 23a-d в INET 20, соответствующих путям сигналов через компоновку 2 MPA, которые нужно калибровать с помощью опорного пути. Таким образом, может быть реализована тестовая последовательность, имеющая N-1 этапов, где N - количество портов в MPA 2. Например, в настоящем примере опорный сигнал может подаваться на первый выходной узел 23а INET, приводя к опорному пути, а тестовые сигналы калибровки могут подаваться на каждый из трех оставшихся выходных узлов 23b-d INET для калибровки путей, соответствующих этим узлам 23b-d, с помощью опорного пути.

Пути от выхода (выходов) генератора сигналов в компоновку MPA могут быть частично или полностью согласованы по амплитуде и фазе, включая любое ассоциированное промежуточное переключение. Точные требования для настройки пути будут зависеть от подробностей выбранной схемы калибровки. Интерфейс между генератором 3 сигналов и входными узлами 23a-d INET является радиочастотным интерфейсом.

Опорный и калибровочный сигналы R, C распространяются через соответствующие блоки 25a-d настройки, усилители 27a-d и ONET 28 и объединяются и выводятся в каждый из выходных портов 31a-d ONET. Поскольку ONET 28 выполнена с возможностью разделения выходов TWTA 27a-d обратно на их составляющие каналы, когда опорный и калибровочный сигналы подаются на MPA 2, сочетание опорного и калибровочного сигналов будет предоставлено на каждый из выходных портов 31a-d ONET.

Модуль 5 измерения сигнала принимает и анализирует объединенный выходной сигнал MPA, в настоящем примере - выходной сигнал из первого выходного порта 31а ONET, чтобы определить любой амплитудный и/или фазовый сдвиг между опорным и калибровочным сигналами R, C. Пути, которые проходят опорный и калибровочный сигналы от выходных узлов 23a-d INET до модуля 5 измерения, по существу эквивалентны, за исключением конкретного модуля 25a-d настройки, TWT 27a-d и конкретного пути через ONET 28. Поскольку характеристики ONET 28 известны, любые относительные разности между фазой и амплитудой пути калибровки относительно опорного пути будут происходить из-за калибровки между путями, которую можно компенсировать, используя блоки 25a-d настройки. Сигнал, выведенный из любого из выходных портов 31a-d ONET, можно измерить модулем 5 измерения сигнала.

На основе результата измерений, выполненных в модуле 5 измерения сигнала, модуль 6 вычисления настройки вычисляет параметры для настройки фазовой и амплитудной характеристик усилителей 27a-d, чтобы улучшить характеристику межпортовой развязки компоновки 2 MPA. Модуль 6 вычисления настройки принимает измеренные данные о характеристиках от модуля 5 измерения сигнала и информацию о текущих настройках амплитуды и фазы, полученную посредством командного процессора 7, а также любую другую информацию о состоянии оборудования, которая может быть необходима. Вычисленные параметры подаются на компоновку 24 программируемого регулятора амплитуды и фазы на борту спутника 8 по второму каналу 13 передачи команды для настройки амплитудных и фазовых характеристик у пути калибровки.

Фиг.3 схематично иллюстрирует функциональные компоненты модуля 4 переключателей в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

Согласно фиг.3, модуль 4 переключателей включает в себя первый, второй, третий, четвертый и N-ый переключатели 40a-e, причем каждый соответствует выходному узлу 23a-d в INET 20, где N - количество портов в компоновке 2 MPA. В настоящем примере, в котором используется 4-портовый MPA, имеющий четыре выходных узла 23a-d INET, предоставляются переключатели 40a-d с первого по четвертый. Модуль 4 переключателей также включает в себя распределитель 41 сигналов для предоставления входного сигнала в каждый из N-1 выходов. Первый выходной сигнал из генератора 3 сигналов, соответствующий опорному тестовому сигналу 'R', подается через первое соединение 42а на модуль 4 переключателей, и подается на вход первого переключателя 40а. Выход первого переключателя 40а подключается к первому выходному узлу 23а INET. Второй выходной сигнал из генератора 3 сигналов, соответствующий калибровочному сигналу 'C', подается через второе соединение 42b на вход распределителя 41 сигналов. N-1 выходов распределителя 41 сигналов предоставляются для соответствующих входов переключателей 40b-e со второго по N-ый, в данном случае - второго, третьего и четвертого переключателей 40b-d, выходы которых в свою очередь подключены к соответствующим второму, третьему, четвертому и N-ому выходным узлам INET, в данном случае - второму, третьему и четвертому выходным узлам 23b-d INET.

Поэтому, согласно фиг.2, чтобы откалибровать путь через компоновку 2 MPA, соответствующий второму усилителю 27b, относительно пути, соответствующего первому усилителю 27а, первый переключатель 40а в модуле 4 переключателей замыкается так, что опорный сигнал R предоставляется в качестве первого выходного сигнала 42а из генератора 3 сигналов в первый выходной узел 23а INET, и замыкается второй переключатель 40b в модуле 4 переключателей, а оставшиеся третий и четвертый переключатели 40c, 40d остаются разомкнутыми, так что калибровочный сигнал C предоставляется в качестве второго выходного сигнала 42b из генератора 3 сигналов во второй выходной узел 23b INET.

Фиг.4 схематично иллюстрирует компоненты генератора 3 сигналов, используемого для формирования опорного и калибровочного сигналов в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

Согласно фиг.4, генератор сигналов включает в себя первое, второе и третье средство 50, 51, 52 формирования сигналов, модуль 53 суммирования и модуль 54 фазового сдвига. При использовании, первый, второй и третий тоны формируются соответствующими первым, вторым и третьим генераторами 50, 51, 52 сигналов. Сформированные тоны образуют компоненты амплитудно-модулированного сигнала, причем эти компоненты содержат несущую компоненту ( ), нижнюю компоненту боковой полосы ( ) и верхнюю компоненту боковой полосы ( ). Модуль 53 суммирования складывает несущую и нижнюю боковую полосу для образования опорного сигнала 'R', а верхняя боковая полоса выводится в качестве калибровочного сигнала 'C' через модуль 54 фазового сдвига, который вводит постоянный фазовый сдвиг в верхнюю боковую полосу.

Первый, второй и третий тоны помещаются в нижнюю часть рабочего частотного диапазона компоновки 2 MPA, так что они находятся вне частотного диапазона, занятого трафиком связи. В качестве альтернативы, тоны можно поместить в верхнюю часть рабочей частоты или в другую неиспользуемую полосу частот.

Фиг.5 схематично иллюстрирует функциональную архитектуру модуля 5 измерения сигнала, образующего часть системы, проиллюстрированной на фиг.1 и 2.

Согласно фиг.5, входная линия 60 подключается к распределителю 61 сигналов, имеющему первый выход, подключенный к первому входу первого смесителя 62, и второй выход, подключенный к первому входу второго смесителя 63. Выход первого смесителя 62 предоставляется каждому из первого полосового фильтра 64 и первого фильтра 65 нижних частот. Выход первого полосового фильтра 64 предоставляется в первый амплитудный детектор 66. Выход первого фильтра 65 нижних частот предоставляется в управляемый напряжением генератор 67 (VCO), выход которого подключается ко второму входу первого смесителя 62.

Выход управляемого напряжением генератора 67 также предоставляется в 90-градусный фазовращатель 68, выход которого подключается ко второму входу второго смесителя 63. Выход второго смесителя 63 предоставляется каждому из второго полосового фильтра 69 и второго фильтра 70 нижних частот, размещенных параллельно. Выход второго полосового фильтра 69 предоставляется во второй амплитудный детектор 71.

Измерительная схема модуля 5 измерения представляет собой, по существу, когерентный амплитудный детектор, предоставляющий как синфазный (I), так и квадратурный (Q) выходы. Выход первого амплитудного детектора 66 предоставляет квадратурный выход (Q), а выход второго амплитудного детектора 71 предоставляет синфазный выход (I). Предпочтительно измерялись бы среднеквадратические значения сигналов I и Q, поскольку они являются более стойкими к влияниям теплового шума. Средний выход тока также предоставляется в качестве выходного сигнала второго фильтра 70 нижних частот.

Хотя и не проиллюстрировано, измеряющие схемы в соответствии с настоящим примером также включали бы в себя возможность противодействия ложной синхронизации по боковой полосе, используемой для защиты детектора от получения ложного синхронизма на одном из двух тонов боковой полосы. Подходящие компоновки для противодействия ложной синхронизации по боковой полосе хорошо известны в данной области техники.

Фиг.6 - блок-схема этапов способа, более подробно иллюстрирующая этапы, выполняемые в соответствии с вариантом осуществления изобретения при подаче тестовых сигналов в компоновку 2 MPA, и при определении настроек параметров для компоновки 2 MPA в системе 1 по фиг.1, на основе измеренного выходного сигнала MPA 2.

Согласно фиг.6, на начальном этапе модуль 4 переключателей настраивается для калибровки n-ого пути MPA (этап S100), где и N - количество портов в компоновке 2 MPA, в данном случае четыре. Например, чтобы откалибровать '2-ой' путь через компоновку 2 MPA, соответствующий второму усилителю 27b, относительно '1-ого' пути, соответствующего первому усилителю 27а, первый переключатель 40а в модуле 4 переключателей замыкается так, что опорный сигнал R предоставляется в качестве первого выходного сигнала 42а из генератора 3 сигналов в первый выходной узел 23а INET, а также замыкается второй переключатель 40b в модуле 4 переключателей, а оставшиеся третий и четвертый переключатели 40c, 40d остаются разомкнутыми, так что калибровочный сигнал C предоставляется в качестве второго выходного сигнала 42b из генератора 3 сигналов во второй выходной узел 23b INET.

Генератор 3 сигналов выводит опорный и калибровочный сигналы R, C одновременно на первом и втором выходах 42а, 42b тестовых сигналов (этап S101). Выходные сигналы R, C генератора сигналов распространяются через блоки 25a-d настройки, усилители 27a-d и ONET 28, и сочетание опорного и калибровочного сигналов выводится из каждого из выходных портов 31a-d ONET, и принимается в модуле 5 измерения сигнала (этап S102).

Модуль 5 измерения затем измеряет амплитудный и фазовый сдвиг калибровочного сигнала 'C' по отношению к опорному сигналу 'R' (этап S103). Сочетание опорного сигнала 'R' и калибровочного сигнала 'C' на каждом выходном порте 31a-d ONET создает эквивалент узкополосного модулированного сигнала на каждом порте. С помощью равных по амплитуде боковых полос можно было бы сформировать чистый амплитудно-модулированный сигнал (AM) или чистый узкополосный фазомодулированный сигнал (PM), в зависимости от фазирования боковых полос по отношению к несущей компоненте и друг к другу. В настоящем примере эквивалентный модулирующий сигнал детектируется в модуле 5 измерения сигнала путем демодуляции модулированного радиочастотного сигнала, предоставленного в выходной порт 31а ONET. Если амплитуда и/или фаза у одной боковой полосы изменяется относительно другой (в результате сигналов, проходящих через MPA), то изменяется характер демодулированного сигнала. Чистый сигнал AM или PM, например, станет некоторой смесью амплитудной модуляции и фазовой модуляции, что будет очевидно на выходах модуля 5 измерения.

Настройки параметров вычисляются в модуле 6 вычисления настройки на основе выходных сигналов модуля измерения, чтобы выровнять путь калибровки с амплитудными и фазовыми характеристиками опорного пути (этап 104). В настоящем примере параметры принимают во внимание дифференциальный амплитудный и фазовый сдвиг, внесенный ONET 28, и сдвиги, которые будут внесены INET 20 при обычном использовании, на основе ранее измеренных характеристик ONET 28 и INET 20. В качестве альтернативы могут использоваться идеальные, а не измеренные характеристики этих сетей 20, 28. INET 20 и ONET 28, особенно при реализации в волноводе, считаются устойчивыми и калибруются посредством наземных измерений во время сборки, интеграции и проверки (AIT). Настройки в вариантах осуществления изобретения вычисляются с использованием эмулятора MPA, который используется для имитации амплитудных и фазовых характеристик MPA, чтобы определить подходящие настройки перед применением настроек посредством компоновки 24 программируемого регулятора амплитуды и фазы на борту спутника.

Результирующие настройки параметров для конкретного пути калибровки затем сохраняются в запоминающем устройстве (не показано) (этап S105). Определяется, нужно ли калибровать дополнительные пути (этап S106). Например, в настоящем примере N-1 путей в MPA калибруются с эталонным путем MPA, приводя вследствие этого к трем путям, требующим калибровки для 4-портового MPA. Если нужно откалибровать дополнительные пути, то вышеописанные этапы (этапы с S100 по S105) повторяются для каждого из дополнительных путей.

Как только откалиброваны все необходимые пути MPA, сохраненные амплитудные и фазовые настройки извлекаются из запоминающего устройства и применяются к компоновке 2 MPA (этап S107). В частности, настройки передаются из командного процессора 7 по каналу 13 телеуправления на спутник 8, где они принимаются и применяются в бортовой компоновке 24 программируемого регулятора амплитуды и фазы, чтобы настроить необходимые параметры амплитуды и фазы. Регуляторы амплитуды и фазы в опорном пути в настоящем примере остаются неизменными.

Фиг.7 схематично иллюстрирует функциональные компоненты дополнительного модуля 80 переключателей, который может использоваться вместо модуля 4 переключателей, образующего часть системы по фиг.1 и 2, в соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения.

Согласно фиг.7, дополнительный модуль переключателей 80 включает в себя первый, второй, третий и N-ый переключатели 81a-d, где N - количество портов в компоновке 2 MPA. В настоящем примере, в котором используется 4-портовый MPA, имеющий четыре выходных узла 23a-d INET, предоставляются переключатели 81a-d с первого по четвертый. Дополнительный модуль 80 переключателей также включает в себя распределитель 82 сигналов, допускающий предоставление входного сигнала каждому из N выходов, причем эти выходы подключены к входу каждого из соответствующих переключателей 81a-d с первого по четвертый. Дополнительный модуль 80 переключателей также включает в себя модуль 83 суммирования.

При использовании, первый выходной сигнал из дополнительного генератора 85 сигналов (подробнее описанного ниже), соответствующий опорному тестовому сигналу 'R', подается через первое соединение 84а в модуль 80 переключателей, и подается на первый вход модуля 83 суммирования. Второй выходной сигнал из дополнительного генератора 85 сигналов, соответствующий калибровочному сигналу 'C', подается через второе соединение 84b на вход распределителя 82 сигналов. Выход первого переключателя 81 подключается ко второму входу модуля 83 суммирования, и выходной сигнал модуля 83 суммирования предоставляется на первый выходной узел 23а INET. Выходы второго, третьего и четвертого переключателей 81b-d подключаются к соответствующим второму, третьему, четвертому выходным узлам 23b-d INET.

Фиг.8 схематично иллюстрирует компоненты дополнительного генератора 85 сигналов, используемого для формирования опорного и калибровочного сигналов в соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения.

Согласно фиг.8, дополнительный генератор 85 сигналов включает в себя первое и второе средство 90, 91 формирования сигналов, смеситель 92 и модуль 93 фазового сдвига.

При использовании, первый и второй сигналы формируются соответствующим первым и вторым средством 90, 91 формирования сигналов. Сформированные сигналы содержат несущую компоненту ( ), сформированную первым средством 90 формирования сигналов, и компоненту формы сигнала сообщения

( ), сформированную вторым средством 91 формирования сигналов. Несущая компонента предоставляется в виде опорного сигнала 'R' на первый выход по первому соединению 84а в дополнительном модуле 80 переключателей, и обе компоненты предоставляются в виде соответствующих входов в смеситель 92, который формирует верхний 'U' и нижний 'L' сигналы модуляции в виде (L) + (U) на выходе. Выход смесителя 92 предоставляется в качестве входа в модуль 93 фазового сдвига. Выход модуля 93 фазового сдвига предоставляет калибровочный сигнал 'C' в качестве второго выхода по второму соединению 84b в дополнительный модуль 80 переключателей.

Опорный и калибровочный сигналы R, C в соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения помещаются в нижнюю часть рабочего частотного диапазона компоновки 2 MPA, так что они находятся вне частотного диапазона, занятого трафиком связи. В качестве альтернативы, сигналы могут быть помещены в верхнюю часть рабочей частоты или в другую неиспользуемую полосу частот.

Фиг.9 графический иллюстрирует сигналы, сформированные дополнительным генератором сигналов по фиг.8 при использовании его в сочетании с дополнительным модулем переключателей по фиг.7.

Согласно фиг.9, чтобы откалибровать компоновку 2 MPA, выполняется двухфазная тестовая последовательность. В первой фазе тестовой последовательности несущая составляющая сигнала и сигналы U, L верхней и нижней боковой полосы выводятся из генератора 85 сигналов в качестве опорного и калибровочного сигналов R, C. Первый переключатель 81а в дополнительном модуле 80 переключателей замыкается, а оставшиеся переключатели 81b-d остаются разомкнутым, так что объединенные сигнал несущей частоты и сигналы U, L верхней и нижней боковой полосы подаются в опорный путь компоновки MPA, в данном случае - путь между первым выходным узлом 23а INET и первым выходным портом 31а ONET.

Во второй фазе тестовой последовательности несущая составляющая сигнала и сигналы U, L верхней и нижней боковой полосы снова выводятся из генератора 85 сигналов в качестве опорного и калибровочного сигналов R, C. Однако в этом случае, первый переключатель 81а в дополнительном модуле 80 переключателей размыкается, а каждый из оставшихся переключателей 81b-d в свою очередь замыкается (пока остальные остаются разомкнутыми), так что несущая составляющая предоставляется в опорный путь компоновки 2 MPA, в данном случае - путь между первым выходным узлом 23а INET и первым выходным портом 31а ONET, а сигналы U, L верхней и нижней боковой полосы подаются в путь калибровки компоновки MPA, например путь между вторым выходным узлом 23b INET и первым выходным портом 31а ONET. Один из оставшихся переключателей 81b-d в дополнительном модуле 80 переключателей, который замкнут в любое время, будет указывать путь через компоновку 2 MPA, который нужно откалибровать в тот момент.

Фиг.10 схематично иллюстрирует функциональную архитектуру дополнительного модуля измерения сигнала в соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения, выполненного с возможностью измерения сигналов, полученных в результате использования дополнительного генератора 85 сигналов и модуля 80 переключателей из фиг.7 и 8. Дополнительный модуль измерения сигнала демодулирует суммарный сигнал, образованный путем сложения несущей компоненты сигнала, верхней и нижней компонент боковой полосы сигнала, с помощью приемника с фазовой автоподстройкой, имеющего функциональную архитектуру, проиллюстрированную на фиг.10.

Согласно фиг.10, входная линия 100 подключена к распределителю 101 сигналов, имеющему первый выход, подключенный к первому входу первого смесителя 102, и второй выход, подключенный к первому входу второго смесителя 103. Выход первого смесителя 102 предоставляется каждому из первого полосового фильтра 104 и фильтра 105 нижних частот. Выход первого полосового фильтра 104 предоставляется в первый амплитудный детектор 106. Выход фильтра 105 нижних частот предоставляется в управляемый напряжением генератор 107 (VCO), выход которого подключается ко второму входу первого смесителя 102.

Выход управляемого напряжением генератора 107 также предоставляется в 90-градусный фазовращатель 108, выход которого подключается ко второму входу второго смесителя 103. Выходной сигнал второго смесителя 103 предоставляется во второй полосовой фильтр 109, выходной сигнал которого предоставляется во второй амплитудный детектор 110.

Третий смеситель 111 принимает выходные сигналы из первого и второго полосовых фильтров 104, 109 и предоставляет выходной сигнал в детектор 112 средней амплитуды.

Дополнительный модуль измерения, по существу, является когерентным амплитудным детектором, предоставляющим как синфазный (I), так и квадратурный (Q) выходы. Может быть реализована возможность противодействия ложной синхронизации по боковой полосе (не показана), чтобы защитить приемник от получения ложного синхронизма на одном из двух тонов боковой полосы.

Принцип дополнительного модуля измерения состоит в измерении среднеквадратических амплитуд синфазной и квадратурной составляющих демодулированного сигнала, и среднего произведения синфазной и квадратурной составляющих, и использовании их для определения амплитудных и фазовых смещений пути калибровки по отношению к опорному пути. Сочетание несущей и верхней и нижней составляющих сигнала на каждом выходном порте 31a-d ONET создает эквивалент узкополосного модулированного сигнала. С помощью равных по амплитуде боковых полос можно было бы сформировать чистый амплитудно-модулированный сигнал (AM) или чистый узкополосный фазомодулированный сигнал (PM), в зависимости от фазирования боковых полос по отношению к несущей компоненте и по отношению друг к другу. Способ может быть реализован для любых произвольных условий модуляции сигнала (то есть тестовый сигнал не должен представлять собой чистый сигнал AM или PM, или даже содержать боковые полосы одинакового уровня).

Соответственно, во время второй фазы тестовой последовательности, если амплитуда и/или фаза верхней и/или нижней боковых полос U, L изменяется относительно несущей (в результате сигналов верхней и нижней боковой полосы, проходящих через путь калибровки в MPA, а не через опорный путь), то изменится характер демодулированного сигнала. В частности, чистый сигнал AM или PM, например, станет некоторой смесью амплитудной модуляции и фазовой модуляции. Кроме того, любая разность в амплитуде верхней и нижней боковых полос при передаче в первой фазе тестовой последовательности по сравнению с амплитудами во второй фазе может использоваться для определения относительных усилений опорного и калибровочного путей, поскольку верхняя и нижняя боковые полосы передаются через опорный путь в первой фазе, и через путь калибровки во второй фазе.

Фиг.11 - блок-схема этапов способа, более подробно иллюстрирующая этапы, выполняемые в соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения при подаче тестовых сигналов в компоновку 2 MPA, и при определении настроек параметров для компоновки 2 MPA в системе 1 по фиг.1, на основе измеренного выходного сигнала MPA 2.

Согласно фиг.11, на начальном этапе первой фазы тестовой последовательности дополнительный модуль 80 переключателей настраивается для подачи опорного и калибровочного сигналов в опорный путь, как описано выше со ссылкой на фиг.7. Дополнительный генератор 85 сигналов выводит опорный и калибровочный сигналы R, C одновременно на первом и втором выходах 84а, 84b тестовых сигналов (этап S201). Выходные сигналы R, C генератора сигналов распространяются через блоки 25a-d настройки, усилители 27a-d и ONET 28, и сочетание опорного и калибровочного сигналов выводится из каждого из выходных портов 31a-d ONET, и принимается в дополнительном модуле измерения сигнала (этап S202). Дополнительный модуль измерения сигнала измеряет среднюю амплитуду демодулированного сигнала на основе выходного сигнала из детектора 112 средней амплитуды (этап 203) и сохраняет результирующее измерение средней амплитуды (этап 204).

На начальном этапе второй фазы тестовой последовательности дополнительный модуль 80 переключателей настраивается для калибровки n-ого пути MPA (этап S205), где и N - количество портов в компоновке 2 MPA, в данном случае четыре. Например, чтобы откалибровать '2-ой' путь через компоновку 2 MPA, соответствующий второму усилителю 27b, относительно '1-ого' пути, соответствующего первому усилителю 27а, первый переключатель 81а в дополнительном модуле 80 переключателей размыкается, а второй переключатель 81b замыкается так, что опорный сигнал R предоставляется в качестве первого выходного сигнала 84а из дополнительного генератора 85 сигналов в первый выходной узел 23а INET, а калибровочный сигнал C предоставляется в качестве второго выходного сигнала 84b из дополнительного генератора 85 сигналов во второй выходной узел 23b INET.

Дополнительный генератор 85 сигналов выводит опорный и калибровочный сигналы R, C одновременно на первом и втором выходах 84а, 84b тестовых сигналов (этап S206). Выходные сигналы R, C генератора сигналов распространяются через блоки 25a-d настройки, усилители 27a-d и ONET 28, и сочетание опорного и калибровочного сигналов выводится из каждого из выходных портов 31a-d ONET, и принимается в дополнительном модуле измерения сигнала (этап S207).

Дополнительно модуль измерения затем измеряет амплитудный и фазовый сдвиг калибровочного сигнала 'C' относительно опорного сигнала 'R' и среднюю амплитуду демодулированного сигнала (этап S208). Сочетание опорного сигнала 'R' и калибровочного сигнала 'C' на каждом выходном порте 31a-d ONET создает эквивалент узкополосного модулированного сигнала на каждом порте. С помощью равных по амплитуде боковых полос можно было бы сформировать чистый амплитудно-модулированный сигнал (AM) или чистый узкополосный фазомодулированный сигнал (PM), в зависимости от фазирования боковых полос по отношению к несущей компоненте и друг к другу. В настоящем примере эквивалентный модулирующий сигнал обнаруживается в дополнительном модуле измерения сигнала путем демодуляции модулированного радиочастотного сигнала, предоставленного в выходном порте 31а ONET. Если амплитуда и/или фаза у боковых полос изменяется относительно несущей (в результате сигналов, проходящих через MPA), то изменится характер демодулированного сигнала. Чистый сигнал AM или PM, например, станет некоторой смесью амплитудной модуляции и фазовой модуляции, и это будет очевидным в среднеквадратических выходных сигналах дополнительного модуля измерения.

Средняя амплитуда демодулированного сигнала вычисляется как в первой фазе тестовой последовательности, когда верхняя и нижняя компоненты сигнала проходят опорный путь, так и во второй фазе, когда верхняя и нижняя компоненты проходят путь калибровки. Таким образом, можно определить разности между амплитудами верхней и нижней составляющих сигнала, обусловленные путем калибровки. Соответственно, любая значительная крутизна амплитудной или фазовой характеристики в канале передачи нисходящей линии связи не будет влиять на точность измерения. Дополнительный вариант осуществления изобретения, поэтому не чувствителен к крутизне амплитудной или фазовой характеристик канала передачи, поскольку они будут влиять на измерения опорного и калибровочного путей в равной степени, и их влияния устранятся при вычислении относительных амплитудных и фазовых смещений.

Настройки параметров вычисляются в модуле 6 вычисления настройки на основе выходных сигналов дополнительного модуля измерения, чтобы выровнять путь калибровки с амплитудными и фазовыми характеристиками опорного пути (этап 209). В настоящем примере параметры принимают во внимание дифференциальный амплитудный и фазовый сдвиг, внесенный ONET 28, и сдвиги, которые будут внесены INET 20 при обычном использовании, на основе ранее измеренных характеристик ONET 28 и INET 20. В качестве альтернативы могут использоваться идеальные, а не измеренные характеристики этих сетей 20, 28. INET 20 и ONET 28, особенно при реализации в волноводе, считаются устойчивыми, и калибруются посредством наземных измерений во время сборки, интеграции и проверки (AIT).

Результирующие настройки параметров для конкретного пути калибровки затем сохраняются в запоминающем устройстве (не показано) (этап S210). Определяется, нужно ли калибровать дополнительные пути (этап S211). Например, в настоящем примере N-1 путей в MPA калибруются с эталонным путем MPA, приводя вследствие этого к трем путям, требующим калибровки для 4-портового MPA. Если нужно откалибровать дополнительные пути, то вышеописанные этапы второй фазы тестовой последовательности (этапы с S205 по S211) повторяются для каждого из дополнительных путей.

Как только откалиброваны все необходимые пути MPA, сохраненные амплитудные и фазовые настройки извлекаются из запоминающего устройства, и применяются к компоновке 2 MPA (этап S212). В частности, настройки передаются из командного процессора 7 по каналу 13 телеуправления на спутник 8, где они принимаются и применяются к бортовой компоновке 24 программируемого регулятора амплитуды и фазы, чтобы настроить необходимые параметры амплитуды и фазы. Регуляторы амплитуды и фазы в опорном пути в настоящем примере остаются неизменными.

В описанных выше примерах изобретения для простоты некоторые компоненты компоновки MPA исключены из чертежей, хотя реализация таких особенностей была бы очевидна специалистам в данной области техники. Например, на практике была бы переключающая сеть, которая реализует входное переключение на резерв для усилителей в MPA. Эта сеть располагалась бы между INET и входами в регуляторы амплитуды и фазы. Опорный и калибровочный сигналы соответственно вводятся во входы в эту переключающую сеть, чтобы любой дифференциальный амплитудный и фазовый сдвиг, добавленный при изменении конфигурации переключающей сети, попадал в путь опорного и калибровочного сигналов, и его можно было бы измерить. Фильтры нижних частот (которые при желании могли бы располагаться вне MPA), циркуляторы и нагрузки, расположенные на выходах усилителя, а также другие элементы в MPA также исключены из схем и описания. Однако исполнение системы таково, что эти элементы находятся в пределах путей опорного и калибровочного сигналов, и поэтому их характеристика учитывается при калибровке.

Преимущественно, генератор 15 тестового сигнала также мог бы функционировать в качестве генератора маяка (маякового сигнала) отслеживания антенны наземной станции (без боковых полос модуляции). Для спутниковых реализаций, которые уже требуют маяка отслеживания, стоимость на борту функции калибровки становится дополнительными издержками повышенной сложности оборудования (относительно стандартного генератора маяка).

Кроме того, дополнительно или в качестве альтернативы, наземная схема измерения могла бы быть сконструирована в виде измененной версии приемника радиомаяка коммерческого спутника, используемого с целью управления положением антенны наземной станции. Такие приемники обладают свойствами противодействия ложной синхронизации по боковой полосе, так что они способны применять телеметрический сигнал для отслеживания антенны. Для приемника может быть достаточным предоставить необработанные выходы I и Q, при этом операции по фильтрации и амплитудному детектированию выполняются внешним образом. В этом случае параметры тестового сигнала (уходы частоты боковой полосы и относительные уровни мощности) нужно было бы ограничить до совместимых с исполнением приемника сигналов радиомаяка.

Также было бы возможно реализовать систему измерения со стандартным анализатором спектра, дополненным программным обеспечением, чтобы управлять измерением, и получать, и обрабатывать результаты измерения.

Описанные выше признаки изобретения описываются только как часть примерных вариантов осуществления изобретения и не ограничиваются описанными реализациями.

Например, хотя описана 4-портовая компоновка 2 MPA, изобретение также применимо к MPA, имеющим другие количества портов, например, MPA 8x8, MPA 16x16 и т.д.

Также, хотя модуль 5 измерения сигнала описывается как предоставленный на наземной станции, модуль 5 измерения сигнала мог бы быть предоставлен в другом месте, например в другом наземном местоположении, подходящем для приема канала 21 спутниковой нисходящей линии связи. Выходной сигнал из компоновки 2 MPA может измеряться, например, в различных наземных местоположениях, когда спутник передает несколько лучей нисходящей линии связи. Однако в некоторых компоновках могут присутствовать некоторые помехи между лучами на одной частоте с основной поляризацией, которые будут ограничивать местоположения, где можно выполнять измерения. В многолучевой системе измерения могут быть возможны только в области центра пучка для некоторых лучей, в зависимости от схемы повторного использования частоты. Шлюзовые наземные станции предоставляют подходящее местоположение для модуля 20 обработки сигналов, потому что они, скорее всего, размещаются близко к центру пучка, и поэтому были бы удобными узлами для модуля 21 измерения.

Модуль 5 измерения сигнала и модуль 6 вычисления настройки могли бы физически располагаться на борту спутника 8, хотя желательно расположить модули 5, 6 на земле, в виду минимизации требований к оборудованию и питанию спутника 8. Если модуль 5 измерения сигнала реализуется на борту спутника 8, пути от выхода (выходов) 31a-d MPA до входа (входов) измерения сигнала могут быть частично или полностью согласованы по амплитуде и фазе, включая любое ассоциированное промежуточное переключение. Точные требования для настройки пути будут зависеть от подробностей выбранной схемы калибровки.

В настоящем примере решение откалибровать компоновку 2 MPA принимается оператором на основе информации о характеристике MPA, переданной командным процессором. Однако в альтернативных вариантах осуществления это решение может приниматься автоматически, то есть без помощи или вмешательства оператора.

Командный процессор 7, хотя и описан как реализованный в наземной станции 9, в качестве альтернативы может быть реализован на борту спутника 8. Однако, как и в случае модуля 5 измерения сигнала и модуля 6 вычисления настройки, желательно расположить его на земле в виду минимизации требований к оборудованию и питанию спутника 8. На практике, функции командного процессора 7 можно встроить в наземные средства управления полезной нагрузкой в центре управления спутником.

Генератор 3 сигналов, хотя и описан как реализованный на борту спутника 8, в качестве альтернативы может быть реализован на земле вместе с MPA 2, например во время испытания MPA 2 перед запуском спутника, на котором он должен применяться. Настоящее изобретение может обладать значительными преимуществами перед известными мероприятиями по проверке и настройке MPA, осуществляемыми на земле, вследствие минимизации количества необходимых испытаний, и предоставления возможности точного измерения выходных сигналов в местоположении, отличном от определенного местоположения MPA. Например, во время испытания компонентов спутника, например MPA, в климатической камере полезно расположить измерительное и испытательное оборудование вне климатической камеры, чтобы уменьшить любое влияние этого оборудования на результаты испытаний. Настоящее изобретение предоставляет устройства и способы, которые дают возможность точного измерения выходных сигналов MPA по каналу передачи, например беспроводному каналу передачи, так что настройки параметров для MPA могут определяться из удаленного местоположения, например вне камеры для климатических испытаний, избегая требования располагать испытательное оборудование в испытательной камере, а также предоставлять проводные линии связи между компонентами в испытательной камере и компонентами вне камеры.

Поскольку калибровка каждого пути через компоновку MPA не зависит от любого другого пути, калибровку, настройки амплитудного и фазового сдвига не обязательно нужно сохранять и применять одновременно к нескольким путям в MPA. В качестве альтернативы, настройки можно было бы сделать индивидуально соответствующими каждой калибровке пути. Также возможно, что в некоторых обстоятельствах потребовал бы настройки только один тракт усилителя в MPA, и настоящее изобретение дает возможность выполнить такую настройку с минимальным количеством измерений.

Хотя описаны определенные опорный и калибровочный сигналы, способ настоящего изобретения может быть реализован для любых произвольных (но известных) условий модуляции сигнала. Например, объединенные тестовые сигналы 'R' и 'C' не должны представлять чистый сигнал AM или PM или даже содержать боковые полосы одинакового уровня. Кроме того, не нужно, чтобы тестовые сигналы включали в себя несущую компоненту, которая могла бы отдельно предоставляться в схему измерения.

Кроме того, возможны альтернативные схемы формирования тестовых сигналов. Например, можно оценивать абсолютные значения амплитудного и фазового сдвига вместо значений относительно некоторого опорного пути. Это может достигаться, например, путем добавления измерения тестового сигнала, которое использует другой опорный путь через MPA, требующий N измерений тестового сигнала вместо N-1, например, последовательность из восьми измерений для MPA 8x8. Этот способ обладает преимуществом в том, что можно уменьшить ошибки из-за крутизны амплитудной или фазовой характеристик в канале 23 нисходящей линии связи. Такие ошибки также можно уменьшить путем выполнения калибровочных измерений дважды для каждого пути калибровки с разной соответствующей компонентой боковой полосы, используемой поочередно в качестве калибровочного сигнала. Затем результаты можно усреднить.