用于运行行波管模块的方法技术

本发明专利技术涉及用于运行行波管模块的方法。用于运行通信卫星（10）的行波管模块（20）的方法包括以下步骤：从卫星（10）的天线（12）接收高频信号（22）；确定出应放大所述高频信号（22）；当应放大所述高频信号（22）时，将行波管（30）的阴极电流提高到预先确定的运行值；并且借助所述行波管（30）放大所述高频信号（22）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于运行通信卫星的行波管模块的方法。
技术介绍
在卫星中尤其使用行波管放大器(TWTA:行波管放大器(Travelling Wave TubeAmplifier))作为功率放大器，所述行波管放大器通常被实施为行波管模块。这些行波管模块包括尤其确定高频特性的行波管和产生用于行波管的供电电压的电源，并且可以附加地包括至卫星的遥测和/或远程命令接口以及控制装置。行波管模块可以通过前置放大器(也称作信道放大器)来补充，所述前置放大器也可以包含线性化装置。在该组合中，于是也谈及高频功率模块。在行波管中高频信号通过以下方式来放大:引导电子束通过通常为螺旋形的导体，高频信号流过该导体。在此，在导体与电子束的合适的设计的情况下，可以将能量从电子束传输到高频信号上。通常，将行波管设计为在饱和或接近饱和时运行。为了获得尽可能高的效率，此外使用具有多个收集器元件或者收集器级的多级收集器，其绝大部分地回收所消耗的电子束的剩余能量。在此，目标是:如此选择收集器级的电压，使得行波管在饱和的情况下获得最高可能的效率。在施加的高频输入信号时，阴极电流或多或少均匀地分布到不同的收集器级上并且因此导致功率损耗分布到所有收集器级上。在静止运行下，当无操控地运行行波管时，电子束不发出能量并且因此完全射到最后的收集器级上。由此，总的功率损耗集中在收集器的最后的级上。为了在这种情况下将功率损耗限制到可接受的值，该级处的电压不可自由选择，并且可能必须被调整到比对于最佳效率所需的更低的值。在此发生:该级接近其热负载能力地被运行。对此思考引入附加的收集器级，所述附加的收集器级允许在较低电压的情况下并且因此在无操控时较低的功率损耗的情况下运行最后的级，而在此不失去效率。然而，该附加的级使得电源和行波管更复杂并且因此更重和更昂贵。
技术实现思路
本专利技术的任务是，提供一种用于通信卫星的轻的和成本有利的行波管模块。所述任务通过独立权利要求的主题解决。本专利技术的其他实施方式从从属权利要求和下面的描述中得出。本专利技术的一个方面涉及一种用于运行通信卫星的行波管模块的方法。行波管模块可以包括行波管和用于操控行波管的控制装置。应理解，通信卫星可以具有多个行波管模块，所述多个行波管模块可以分别分配给卫星的信道。根据本专利技术的一种实施方式，所述方法包括以下步骤:从卫星的天线接收高频信号；确定出应放大所述高频信号；当应放大所述高频信号时，将行波管的阴极电流提高到预先确定的运行值；并且借助所述行波管放大所述高频信号。换言之，可以使所述行波管在两种运行方式(静止运行和放大运行)之间转换，其方式是，使阴极电流适配于所述运行方式。根据本专利技术的一种实施方式，所述方法替代地或附加地包括以下步骤:确定出不应放大高频信号；将所述阴极电流减小到预先确定的静止值。正如在从静止运行切换为放大运行的情况下提高阴极电流那样，可以在从放大运行切换为静止运行的情况下降低阴极电流。通过这种方式，可以在两种运行方式中将行波管调整到最优的效率。也就是说，在静止运行中和在放大运行中阴极电流的高度是如此选择的，使得行波管始终具有最优的效率。例如，在静止运行中为了调整输出功率而以如此程度减小阴极电流，使得功率损耗不超过可接受的值并且因此可以使收集器中的最后的收集器元件运行在热安全范围中。借此，最后的收集器元件的功率损耗通常可以被减小到50%。即使当不再施加高频信号时不立即进行静止电流的减小，由于收集器的热时间常数而存在足够的时间以切换运行方式。也可以仅当无操控、也即无要放大的高频信号的运行相应地长时间持续时才进行(或需要)运行方式的切换。根据本专利技术的一种实施方式，将所述阴极电流减小到大于O的值。换言之，静止值可以大于0，例如以便加速随后到运行值上的提高。为了能够适配行波管模块的输出功率，确定的设备允许通过远程命令接口减小该输出功率。在此，可以通过相应的远程命令以如此程度降低阴极电流直至达到所期望的输出电平。在行波管模块中已经存在的该功能也可以用于，将阴极电流从静止值转换到运行值，反之亦然。根据本专利技术的一种实施方式，所述方法还包括以下步骤:通过所述卫星的天线接收远程命令:应放大所述高频信号。例如在地面站中产生所述远程命令并且从所述地面站向卫星发送。在地面站中可以确定:卫星什么时候应放大高频信号，例如当卫星用户已预订发送时间，或者当有用于发送高频信号的定单时。根据本专利技术的一种实施方式，所述方法还包括以下步骤:检测和分析所述行波管模块的测量参量或参数，其中基于所述测量参量确定出，应放大所述高频信号。也可能的是，行波管模块自主确定何时应切换运行方式。根据本专利技术的一种实施方式，所述测量参量是所述行波管模块的输入电流的输入功率。为了确定是否恰好放大高频信号，控制装置可以监视行波管模块的输入电流，并且从中确定行波管模块的当前耗用的功率。从功率的时间峰值可以确定，是否恰好放大高频信号。尤其可以确定行波管模块的直流(DC)峰值输入功率。如果该功率下降到一定的值以下，该值对应于不操控或者静止运行，则自动降低阴极电流。如果峰值输入功率又上升到一定的值以上，则又将阴极电流调整到降低之前的值上并且因此切换到放大运行中。当所确定的静止运行超过一定的(例如预先确定的)持续时间时，才可以通过合适的时间常数进行阴极电流的降低。根据本专利技术的一种实施方式，所述测量参量是所述高频信号的功率。替代地或附加地，行波管模块的控制装置可以直接监视(未经放大的)高频信号。例如可以通过行波管模块的前置放大器测量HF峰值输入功率并且相应地通过该值来控制阴极电流的变化。根据本专利技术的一种实施方式，在一时间间隔上检测所述测量参量，并且分析在所述时间间隔内所述测量参量的至少一个峰值是否处于阈值之上，以便确定应放大所述高频信号。如已经所述的，测量参量可以是行波管模块的电源的输入功率和/或高频信号的输入功率。每当输入功率的峰值上升到确定的阈值之上时可以假定，放大运行被实施。相反地，可以在一时间间隔上检测所述测量参量，并且分析在所述时间间隔内是否所述测量参量的峰值不低于阈值，以便确定应不(再)放大所述高频信号。如果例如对于预先确定的时间间隔不再在输入功率中检测到位于阈值之上的峰值，则可以假定，静止运行被实施。根据本专利技术的一种实施方式，通过减小阳极电流来减小所述阴极电流。例如可以为行波管模块的阴极电流调节器预给定相应的额定值(也即静止值或运行值)，并且阴极电流调节器可以通过阳极电压来相应地调整阴极电流。所述调整区域一般包括输出功率的4dB，这对应于阴极电路的大约50%。本专利技术的另一个方面涉及一种行波管模块。应理解，行波管模块的特征也可以是所述方法的特征，反之亦然。根据本专利技术的一种实施方式，所述行波管模块包括行波管和用于操控所述行波管的控制装置。所述行波管包括:发射器，所述发射器被实施用于在施加电压时产生电子束；放大器区段，所述放大器区段由所述电子束经过并且在所述放大器区段中布置导体，其中经过所述导体的高频信号能够通过所述电子束放大；和收集器，所述收集器被实施用于接受(aufnehmen)所述电子束，由此形成阴极电流。所述收集器包括多个收集器元件，所述收集器元件被实施用于在所述行波管的放大运行中分别接受所述电子束的一部分。在静止运行中——其中，不放大高频本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于运行通信卫星（10）的行波管模块（20）的方法，所述方法包括以下步骤：从卫星（10）的天线（12）接收高频信号（22）；确定出应放大所述高频信号（22）；当应放大所述高频信号（22）时，将行波管（30）的阴极电流提高到预先确定的运行值；借助所述行波管（30）放大所述高频信号（22）。

【技术特征摘要】
2013.03.08 DE 102013003904.51.用于运行通信卫星(10)的行波管模块(20)的方法，所述方法包括以下步骤: 从卫星(10)的天线(12)接收高频信号(22)； 确定出应放大所述高频信号(22)； 当应放大所述高频信号(22)时，将行波管(30)的阴极电流提高到预先确定的运行值； 借助所述行波管(30 )放大所述高频信号(22 )。2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤: 确定出不应放大高频信号(22)； 将所述阴极电流减小到预先确定的静止值。3.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述阴极电流减小到大于O的值。4.根据以上权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包括以下步骤: 通过所述卫星(10 )的天线(12 )接收远程命令(28 ):应放大所述高频信号(22 )。5.根据权利要求4所述的方法，其中，在地面站中产生所述远程命令(28)并且从所述地面站向卫星(10)发送。6.根据以上权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包括以下步骤: 检测和分析所述行波管模块(20)的测量参量(62，64)； 其中基于所述测量参量(62，64)确定出应放大所述高频信号(22)。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述测量参量是所述行波管模块(20)的输入电流的输入功率(62)。8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，所述测量参量是所述高频信号的功率(64)。9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其中，在一时间间隔上检测所述测量参量...

【专利技术属性】
技术研发人员：H卡茨，G赖因瓦尔德，
申请(专利权)人：特萨特航天通讯有限责任两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE