功率放大器控制系统技术方案

用于控制输入至功率放大器的输入信号的增益和相位的设备，包括增益控制回路，被配置为基于所述输入信号以及由所述功率放大器输出的放大信号的功率电平控制所述输入信号的增益，以获取所述放大信号的预定增益；以及相位控制回路，被配置为获取误差信号并基于所述误差信号控制所述相位以获取所述放大信号的预定相位，所述误差信号与源于所述输入的第一信号和源于所述放大信号的第二信号之间的相位差有关。所述相位控制回路被布置以在获取所述误差信号之前延迟所述第一信号，以便用于获取所述误差信号的所述延迟的第一信号和所述第二信号对应于所述输入信号的相同部分。所述增益控制回路可比较源于所述输入信号的第三信号以及源于所述放大信号的第四信号。所述第三和第四信号可由第一和第二耦合器输出，所述第一和第二耦合器可具有选取的耦合系数，使得当所述放大信号具有所述预定增益时所述第三和第四信号具有相同的功率电平。所述放大信号的电流增益和相位可依赖于所述功率放大器的操作历史，所述功率放大器可以为氮化镓GaN功率放大器，并且所述设备以及功率放大器可包含在卫星中。在另一个实施例中，一种卫星包括功率放大器控制系统，所述系统使用前馈控制回路来控制输入至所述功率放大器的信号的增益和相位。

Power amplifier control system

\u7528\u4e8e\u63a7\u5236\u8f93\u5165\u81f3\u529f\u7387\u653e\u5927\u5668\u7684\u8f93\u5165\u4fe1\u53f7\u7684\u589e\u76ca\u548c\u76f8\u4f4d\u7684\u8bbe\u5907\uff0c\u5305\u62ec\u589e\u76ca\u63a7\u5236\u56de\u8def\uff0c\u88ab\u914d\u7f6e\u4e3a\u57fa\u4e8e\u6240\u8ff0\u8f93\u5165\u4fe1\u53f7\u4ee5\u53ca\u7531\u6240\u8ff0\u529f\u7387\u653e\u5927\u5668\u8f93\u51fa\u7684\u653e\u5927\u4fe1\u53f7\u7684\u529f\u7387\u7535\u5e73\u63a7\u5236\u6240\u8ff0\u8f93\u5165\u4fe1\u53f7\u7684\u589e\u76ca\uff0c\u4ee5\u83b7\u53d6\u6240\u8ff0\u653e\u5927\u4fe1\u53f7\u7684\u9884\u5b9a\u589e\u76ca\uff1b\u4ee5\u53ca\u76f8\u4f4d\u63a7\u5236\u56de\u8def\uff0c\u88ab\u914d\u7f6e\u4e3a\u83b7\u53d6\u8bef\u5dee\u4fe1\u53f7\u5e76\u57fa\u4e8e\u6240\u8ff0\u8bef\u5dee\u4fe1\u53f7\u63a7\u5236\u6240\u8ff0\u76f8\u4f4d\u4ee5\u83b7\u53d6\u6240\u8ff0\u653e\u5927\u4fe1\u53f7\u7684\u9884\u5b9a\u76f8\u4f4d\uff0c\u6240\u8ff0\u8bef\u5dee\u4fe1\u53f7\u4e0e\u6e90\u4e8e\u6240\u8ff0\u8f93\u5165\u7684\u7b2c\u4e00\u4fe1\u53f7\u548c\u6e90\u4e8e\u6240\u8ff0\u653e\u5927\u4fe1\u53f7\u7684\u7b2c\u4e8c\u4fe1\u53f7\u4e4b\u95f4\u7684\u76f8\u4f4d\u5dee\u6709\u5173\u3002 The phase control loop is arranged to delay the first signal before acquiring the error signal, so that the first signal and the second signal corresponding to the delay signal of the error signal correspond to the same part of the input signal. The gain control loop can compare third signals derived from the input signal and a fourth signal source from the amplified signal. The third and fourth signals can be output by the first and second couplers, and the first and second couplers can have the selected coupling coefficient, so that when the amplified signal has the predetermined gain, the third and fourth signals have the same power level. The current gain and phase of the amplified signal can depend on the operation history of the power amplifier, and the power amplifier can be a gallium nitride GaN power amplifier, and the device and the power amplifier can be included in the satellite. In another embodiment, a satellite includes a power amplifier control system. The system uses feedforward control loop to control the gain and phase input to the power amplifier.

【技术实现步骤摘要】
功率放大器控制系统本申请是针对申请日为2012年9月12日，申请号为201280057860.8，专利技术名称为“功率放大器控制系统”的专利申请提出的分案申请。
本专利技术涉及功率放大器控制系统。尤其本专利技术涉及一种基于误差信号控制功率放大器的控制系统，所述误差信号与延迟的源于输入信号的第一信号和源于放大信号的第二信号之间的相位差有关。
技术介绍
功率放大器被用于通信卫星中来放大射频(RF)信号。已知，这样的功率放大器表现出非线性特性，因此放大的输出RF信号的增益和相位随输入信号功率非线性变化。为了弥补这一点，增益和相位失真可在输入信号到达放大级前被施加于所述输入信号，以便保持输出信号的恒定的增益和相位。图1示出了在传统的通信卫星中使用的一种开环控制系统，以控制输入信号的增益和相位。所述系统包括功率放大器101、可变衰减器102、移相器103，输入耦合器104、检测器105、处理器106以及存储器107。执行初始校准程序，其中放大器101的响应的特征在于在一范围内的不同的信号功率。创建一个查找表(LUT)以记录合适的增益和相位预失真(predistortion)以施加于任何给定的功率电平的输入信号。所述LUT被存储在存储器107中。在操作期间，检测器104测量从输入耦合器103接收的一个耦合的输入信号的功率电平。然后处理器106基于输入耦合器103的一个已知的耦合系数确定输入信号RFIN的功率。处理器106搜索查找表以确定所述输入信号的增益和相位应该如何调整，以及使用适当的增益和相位预失真控制可变衰减器102和移相器103。然而，该方法的一个缺点是冗长的校准过程，这个过程可能需要长达48小时。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了一种用于控制输入至功率放大器的输入信号的增益和相位的设备，所述设备包括增益控制装置，所述增益控制装置用于控制所述输入信号的增益；相位控制装置，所述相位控制装置用于控制所述输入信号的相位；增益控制回路，所述增益控制回路被配置为基于所述输入信号的功率电平以及由所述功率放大器输出的放大的信号的功率电平控制所述增益控制装置，以获取所述放大的信号的预定增益；以及相位控制回路，所述相位控制回路被配置为获取误差信号并基于所述误差信号控制所述相位控制装置以获取所述放大的信号的预定相位，所述误差信号与源于所述输入信号的第一信号以及源于所述放大的信号的第二信号之间的相位差有关，其中所述相位控制回路被布置以在获取所述误差信号之前延迟所述第一信号，以便用于获取所述误差信号的所述延迟的第一信号和所述第二信号对应于所述输入信号的相同部分。所述增益控制回路可被配置为接收源于所述输入信号的第三信号以及源于所述放大的信号的第四信号，并且可被配置为将所述第三信号的功率电平和所述第四信号的功率电平进行比较，并基于所述比较的结果控制所述增益控制装置。所述设备可进一步包括输入耦合器以及输出耦合器。所述输入耦合器被配置为接收所述输入信号以及输出所述第三信号，所述输入耦合器具有第一耦合系数；所述输出耦合器被配置为接收所述放大的信号以及输出所述第四信号，所述输出耦合器具有第二耦合系数。其中所述第一和第二耦合系数被选择为使得当所述放大的信号具有预定增益时，所述第三信号以及所述第四信号具有基本相同的功率电平。所述增益控制回路可包括被配置为测量所述第三信号的功率电平的第一检测器以及被配置为测量所述第四信号的功率电平的第二检测器，其中所述第一和第二检测器是可匹配的根均方RMS检测器。所述增益控制活路可包括被配置为测量所述第三信号的功率电平的第一检测器、被配置为测量所述第四信号的功率电平的第二检测器以及用于缩放(scaling)所述第一检测器的输出或所述第二检测器的输出，以便当所述第三和第四信号具有相同的功率时所述第一和第二检测器的输出基本相同的装置。所述放大的信号可能被所述功率放大器缩减(clipped)，所述设备可进一步包括限制器，所述限制器被配置为缩减所述输入信号，与通过所述功率放大器放大的信号的缩减一致，以便由所述第一检测器接收的所述第三信号以及由所述第二检测器接收的所述第四信号被缩减基本上相同的量。所述相位控制回路可包括用于延迟所述第一信号的延迟装置、用于基于所述第二信号以及所述延迟的第一信号产生误差信号的误差信号产生装置、用于测量所述误差信号的功率的检测器以及被配置为基于所述误差信号的测量功率控制所述相位控制装置的处理装置。其中，所述延迟装置被配置为使得经由所述功率放大器到所述误差信号产生装置的第一路径的电长度与经由所述延迟装置到所述误差信号产生装置的第二路径的电长度基本上相同。所述处理装置可被配置为控制所述相位控制装置以便使所述误差信号的测量功率最小化。所述放大信号的电流增益和相位可以依赖于所述功率放大器的操作历史。所述功率放大器可以为氮化镓GaN固态功率放大器。一种卫星，可包括功率放大器以及设备，所述设备被配置为控制输入至所述功率放大器的输入信号的增益和相位。根据本专利技术，也提供了一种用于控制输入至功率放大器的输入信号的增益和相位的方法。所述方法包括基于所述输入信号的功率电平以及由所述功率放大器输出的放大信号的功率电平控制所述输入信号的增益，以获取所述放大信号的预定增益；延迟从所述输入信号获得的第一信号；获取与所述延迟的第一信号以及源于所述放大的信号的第二信号之间的相位差有关的误差信号；以及根据所述误差信号控制所述输入信号的相位，以获取所述放大信号的预定相位。其中所述第一信号被延迟以便用于获取所述误差信号的所述延迟的第一信号以及第二信号对应于所述输入信号的相同部分。所述方法可进一步包括将源于所述输入信号的第三信号的功率电平与源于所述放大的信号的第四信号的功率电平进行比较，其中基于所述比较的结果控制所述输入信号的增益。所述第三和第四信号可被布置为当所述放大信号具有所述预定增益时具有相同的功率电平。根据本专利技术，进一步提供了一种卫星，所述卫星包括用于接收输入信号以及输出放大信号的功率放大器；用于控制所述输入信号的增益的增益控制装置；用于控制所述输入信号的相位的相位控制装置；以及控制回路，所述控制回路被配置为获取与源于所述输入信号的第一信号和源于所述放大的信号的第二信号之间的相位差有关的误差信号，并基于所述误差信号控制所述增益控制装置以及相位控制装置以获取所述放大的信号的预定增益和相位。其中所述控制回路被布置以在获取所述误差信号之前延迟所述第一信号，以便用于获取所述误差信号的所述延迟的第一信号以及第二信号对应于所述输入信号的相同部分。所述卫星可进一步包括用于输出所述第一信号的第一耦合器；用于输出所述第二信号的第二耦合器；用于延迟所述第一信号的延迟装置(721)；用于接收所述延迟的第一信号以及所述第二信号，并产生与所述延迟的第一信号和所述第二信号之间的相位差有关的误差信号的误差信号产生装置；用于测量所述误差信号的功率的检测器；以及被配置为基于所述误差信号的测量功率控制所述增益控制装置以及所述相位控制装置的处理装置。其中，所述延迟装置可被配置为使得经由所述功率放大器到所述误差信号产生装置的第一路径的电长度与经由所述延迟装置到所述误差信号产生装置的第二路径的电长度基本上相同。所述放大信号的电流增益和相位可以依赖于所述功率放大器的操作历史本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于控制输入至功率放大器(301)的输入信号的增益和相位的设备，所述设备包括：增益控制装置(302)，用于控制所述输入信号的增益；相位控制装置(303)，用于控制所述输入信号的相位；相位控制回路(320)，被配置为获取误差信号并基于所述误差信号控制所述相位控制装置以获取所述放大信号的预定相位，所述误差信号与源于所述输入信号的第一信号和源于所述放大信号的第二信号之间的相位差有关，其中所述相位控制回路被布置以在获取所述误差信号之前延迟所述第一信号，以便用于获取所述误差信号的所述延迟的第一信号和所述第二信号对应于所述输入信号的相同部分；和增益控制回路(310)，被配置为接收源于所述输入信号的第三信号以及源于所述放大信号的第四信号，并将所述第三信号的功率电平和所述第四信号的功率电平进行比较，并基于所述比较的结果控制所述增益控制装置，以获得所述放大信号的预定增益，所述增益控制回路包括：第一检测器(311)，被配置为测量所述第三信号的功率电平；第二检测器(312)，被配置为测量所述第四信号的功率电平，以及装置(315)，用于缩放所述第一检测器的输出或所述第二检测器的输出，以便当所述第三和第四信号具有相同的功率时所述第一和第二检测器的输出基本相同。...

【技术特征摘要】
2011.10.10 EP 11275122.71.用于控制输入至功率放大器(301)的输入信号的增益和相位的设备，所述设备包括：增益控制装置(302)，用于控制所述输入信号的增益；相位控制装置(303)，用于控制所述输入信号的相位；相位控制回路(320)，被配置为获取误差信号并基于所述误差信号控制所述相位控制装置以获取所述放大信号的预定相位，所述误差信号与源于所述输入信号的第一信号和源于所述放大信号的第二信号之间的相位差有关，其中所述相位控制回路被布置以在获取所述误差信号之前延迟所述第一信号，以便用于获取所述误差信号的所述延迟的第一信号和所述第二信号对应于所述输入信号的相同部分；和增益控制回路(310)，被配置为接收源于所述输入信号的第三信号以及源于所述放大信号的第四信号，并将所述第三信号的功率电平和所述第四信号的功率电平进行比较，并基于所述比较的结果控制所述增益控制装置，以获得所述放大信号的预定增益，所述增益控制回路包括：第一检测器(311)，被配置为测量所述第三信号的功率电平；第二检测器(312)，被配置为测量所述第四信号的功率电平，以及装置(315)，用于缩放所述第一检测器的输出或所述第二检测器的输出，以便当所述第三和第四信号具有相同的功率时所述第一和第二检测器的输出基本相同。2.权利要求1所述的设备，进一步包括：输入耦合器(304)，被配置为接收所述输入信号以及输出所述第三信号，所述输入耦合器具有第一耦合系数；以及输出耦合器(305)，被配置为接收所述放大信号以及输出所述第四信号，所述输出耦合器具有第二耦合系数，其中所述第一和第二耦合系数被选择为使得当所述放大信号具有所述预定增益时，所述第三信号以及所述第四信号具有基本相同的功率电平。3.权利要求1或2所述的设备，其中所述放大信号被所述功率放大器缩减，所述设备进一步包括：限制器，所述限制器被配置为缩减所述输入信号，与由所述功率放大器放大的信号的缩减一致，以便由所述第一检测器接收的所述第三信号以及由所述第二检测器接收的所述第四信号被缩减基本上相同的量。4.前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述相位控制回路包括：延迟装置(321)，用于延迟所述第一信号；误差信号产生装...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁·戈斯，
申请(专利权)人：阿斯特里姆有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB