【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种多端口放大器幅相不平衡校正方法，属于卫星通信。
技术介绍
1、在高通量通信卫星系统运营过程中，往往存在用户地理分布不均、用户全天网络访问时间分布的潮汐效应，以及卫星链路受降雨影响导致可用资源动态变化等诸多问题。传统卫星通信系统频率和功率等采用固定分配、不同用户资源在点波束内部分配，并不能根据系统运营情况结合用户资源需求进行动态调整，导致卫星资源不能得到最优利用。
2、为实现星上动态灵活功率分配，有效缓解用户实际业务在卫星运营期间在时间、季节、区域等各个维度的业务忙闲不均的问题，避免星上资源浪费，以更好地满足用户动态、灵活、高效的使用需求，通过在输出功率放大器处进行多端口放大器(mpa)设计，采用高集成、小型化twta或sspa形成hpa功率池，可为拥塞业务区域提供更高射频功率以提升速率，为不同速率业务提供恰当功率，避免功率浪费。
3、mpa由输入巴特勒、输出巴特勒和功率放大器组成，mpa的幅相不一致会导致端口隔离度和功率集中能力变差，因此在地面系统集成时需要对hpa的幅度和相位进行调节，以减小幅相不一致性对系统的影响。
4、常规方法是对mpa的每个hpa组成的输入输出通道进行独立测试幅度和相位测试，利用矢量网络分析仪测试每条功率叠加链路的幅度和相位值，然后以某一个作为幅相基准，通过调整hpa的增益或移相器来进行归一化校正。该方法原理过程清晰，但仅限于mpa子系统测试，对于整星级通道多级变频后再采用矢量网络分析仪测量非常不方便，同时测试过程中需要频繁对多个twta或sspa进行
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出了一种多端口放大器幅相不平衡校正方法，以理论隔离度与实测隔离度的偏差最小为目标，对幅相不平衡值进行遍历性搜索，解决多端口放大器在地面测试及在轨应用时幅相不一致导致端口隔离度和功率集中能力变差的问题。
2、本专利技术的技术解决方案是：
3、一种多端口放大器幅相不平衡校正方法，包括：
4、s1：将输入巴特勒、高功率放大器、输出巴特勒集成为多端口放大器mpa子系统，对输入端口、输出端口编号；对所有高功率放大器进行加电；
5、s2：采用信号源给第一输入端口加点频信号，点频信号在高功率放大器工作频带范围内，测量各输出端口的功率；以最后一个输出端口为基准，计算其余各输出端口的实测隔离度；
6、s3：建立含幅相不平衡情况下的多端口放大器mpa子系统传输矩阵，以s2设定的基准端口为基准，计算存在幅相不平衡时的理论隔离度，得到理论隔离度与实测隔离度的偏差f1；
7、s4：随机更改高功率放大器移相值，再次执行s2、s3，得到新的状态下理论隔离度与实测隔离度的偏差f2；
8、s5：以fmin＝min(f1+f2)为目标函数，遍历幅相不平衡值，找到绝对误差最小值fmin对应的幅相不平衡值，即为实际需要校正的幅相不平衡量；
9、s6：根据得到的实际需要校正的幅相不平衡量，通过调整高功率放大器的增益和移相值来进行幅相补偿。
10、进一步地，建立含幅相不平衡情况下的多端口放大器mpa子系统传输矩阵hmpa，具体为：
11、hmpa＝h·an·h
12、式中，多端口放大器mpa子系统的输入端口数、输出端口数均为n；an为高功率放大器矩阵，h为多端口放大器mpa子系统混合矩阵；
13、将多端口放大器mpa子系统中的第一个高功率放大器作为基准放大器，高功率放大器矩阵an为：
14、
15、式中，λ、φ分别为基准放大器的增益、相位常值，ei和δi分别为第i个高功率放大器幅相相对于基准放大器幅相的不平衡值，其中e1＝1，δ1＝0。
16、进一步地，对于4端口放大器mpa子系统混合矩阵h为：
17、
18、进一步地，对于8端口放大器mpa子系统混合矩阵h为：
19、
20、进一步地，基于含幅相不平衡情况下的多端口放大器mpa子系统传输矩阵，得到存在幅相不平衡时的理论隔离度，包括：
21、根据含幅相不平衡情况下的多端口放大器mpa子系统传输矩阵hmpa，用vin＝[vi1,vi2,vi3,...,vin]′表示多端口放大器mpa子系统的输入信号，vout＝[vo1,vo2,vo3,...,von]′表示多端口放大器mpa子系统的输出信号，则输出信号为：
22、vout＝hmpa·vin
23、以最后一个输出端口n为基准端口，求出其他输出端口i的理论隔离度ι′i,n：
24、
25、进一步地，建立幅相不平衡对mpa端口隔离度影响的数学模型，得到理论隔离度与实测隔离度的偏差f1；幅相不平衡对mpa端口隔离度影响的数学模型为：
26、
27、式中，ιi,n表示以第n个输出端口为基准的第i个输出端口的实测隔离度。
28、进一步地，计算输出其余各输出端口的实测隔离度ιi,n：
29、
30、式中，p1,i表示点频信号从第一输入端口输入后，第i个输出端口的功率；p1,n表示点频信号从第一输入端口输入后，最后一个输出端口即第n个输出端口的功率。
31、进一步地，遍历幅相不平衡值，以第一个高功率放大器为基准，其他n-1个高功率放大器的幅度不平衡为第n-1个高功率放大器的幅度除以第一个高功率放大器的幅度，相位不平衡为第n-1个高功率放大器的相位减去第一个高功率放大器的相位，第一个高功率放大器的幅相不平衡值分别为1和0。
32、进一步地，根据幅度和相位的不平衡值，调整高功率放大器的增益和移相值进行补偿，目标是将幅相补偿至和基准通道接近一致。
33、本专利技术与现有技术相比的优点在于：
34、本专利技术方法建立了幅相不平衡对mpa端口隔离度影响的数学模型，以理论隔离度与实测隔离度的偏差最小为目标，对幅相不平衡值进行了遍历性搜索，所提方法适用性更强、效率更高，对于mpa子系统级和整星级测试均适用，不受整星级通道多级变频影响，仅通过简单的功率测量和计算即可得到幅相不平衡值，大大缩减了mpa幅相校正的效率。同时，操作过程中不需要多次对hpa进行开关机操作，支持在轨实时校正且不影响正常通信业务，具有广阔的应用前景。
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1.一种多端口放大器幅相不平衡校正方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种多端口放大器幅相不平衡校正方法，其特征在于，建立含幅相不平衡情况下的多端口放大器MPA子系统传输矩阵HMPA，具体为：
3.根据权利要求1所述的一种多端口放大器幅相不平衡校正方法，其特征在于，对于4端口放大器MPA子系统混合矩阵H为：
4.根据权利要求1所述的一种多端口放大器幅相不平衡校正方法，其特征在于，对于8端口放大器MPA子系统混合矩阵H为：
5.根据权利要求1所述的一种多端口放大器幅相不平衡校正方法，其特征在于，基于含幅相不平衡情况下的多端口放大器MPA子系统传输矩阵，得到存在幅相不平衡时的理论隔离度，包括：
6.根据权利要求5所述的一种多端口放大器幅相不平衡校正方法，其特征在于，建立幅相不平衡对MPA端口隔离度影响的数学模型，得到理论隔离度与实测隔离度的偏差f1；幅相不平衡对MPA端口隔离度影响的数学模型为：
7.根据权利要求1或6所述的一种多端口放大器幅相不平衡校正方法，其特征在于，计算输出其余各输出端口的实测
8.根据权利要求1所述的一种多端口放大器幅相不平衡校正方法，其特征在于，遍历幅相不平衡值，以第一个高功率放大器为基准，其他n-1个高功率放大器的幅度不平衡为第n-1个高功率放大器的幅度除以第一个高功率放大器的幅度，相位不平衡为第n-1个高功率放大器的相位减去第一个高功率放大器的相位，第一个高功率放大器的幅相不平衡值分别为1和0。
9.根据权利要求1所述的一种多端口放大器幅相不平衡校正方法，其特征在于，根据幅度和相位的不平衡值，调整高功率放大器的增益和移相值进行补偿，目标是将幅相补偿至和基准通道接近一致。
...【技术特征摘要】
1.一种多端口放大器幅相不平衡校正方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种多端口放大器幅相不平衡校正方法，其特征在于，建立含幅相不平衡情况下的多端口放大器mpa子系统传输矩阵hmpa，具体为：
3.根据权利要求1所述的一种多端口放大器幅相不平衡校正方法，其特征在于，对于4端口放大器mpa子系统混合矩阵h为：
4.根据权利要求1所述的一种多端口放大器幅相不平衡校正方法，其特征在于，对于8端口放大器mpa子系统混合矩阵h为：
5.根据权利要求1所述的一种多端口放大器幅相不平衡校正方法，其特征在于，基于含幅相不平衡情况下的多端口放大器mpa子系统传输矩阵，得到存在幅相不平衡时的理论隔离度，包括：
6.根据权利要求5所述的一种多端口放大器幅相不平衡校正方法，其特征在于，建立幅相不平衡对mpa端口隔...
【专利技术属性】
技术研发人员：张欣，苗光辉，李霄枭，耿元，张毅，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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