Система для усиления сигналов, генерируемых спутниковым блоком генерации сигнала

Система для усиления сигналов, генерируемых спутниковым блоком генерации сигнала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к системе для усиления сигналов, генерируемых спутниковым блоком генерации сигналов.

Усилительные системы спутников, например спутников связи или навигации, используются в зоне их оптимальной эффективности, что приводит, фактически, к нелинейности характеристики мощности.

Эти нелинейности приводят к рассеянию мощности (продуктам интермодуляции), которые выходят за пределы полезной полосы, или являются "паразитными", и которые необходимо фильтровать на высокой мощности, чтобы соответствовать частотным стандартам.

Следовательно, реализация такой обработки увеличивает и усложняет полезную нагрузку спутника в отношении как массы, так и объема.

Известны методики линеаризации усилителя с использованием цифровых предыскажений сигнала, при генерации сигнала, например, как проиллюстрировано в патенте US 6 549 067 B1.

Такие варианты осуществления требуют большой полосы пропускания для RF каскада или радиочастотного каскада, что в конечном итоге оказывает сильное влияние на полезную нагрузку спутника.

Также известны методики, основанные на использовании аппаратных линеаризаторов, осуществляющих компенсацию нелинейностей на входе усилительного устройства путем эмуляции, в противофазе с нелинейностями, по мощности, особенно посредством диодов, например, как проиллюстрировано во французской патентной заявке FR 2 722 350.

Такие варианты осуществления довольно неэффективны для транзисторных усилителей, широко применяемых на спутниках.

Задачей изобретения является решение вышеозначенных проблем.

Предлагается, согласно одному аспекту изобретения, система для усиления сигналов, генерируемых спутниковым блоком генерации сигнала, содержащая:

- первый тракт, содержащий первый полосовой цифровой фильтр, с конечной импульсной характеристикой, для фильтрации за пределами полезной полосы, цифровых сигналов, генерируемых упомянутым блоком, и первый цифроаналоговый преобразователь, расположенный на выходе упомянутого первого цифрового фильтра,

- средство транспонирования частоты для преобразования сигнала в основной полосе или на промежуточной частоте в сигнал в полосе несущей, и

- усилительное устройство, содержащее предусилитель и усилитель,

отличающаяся тем, что дополнительно содержит:

- второй тракт, содержащий второй полосовой цифровой фильтр с конечной импульсной характеристикой для фильтрации, за пределами его полезной полосы, цифровых сигналов, генерируемых упомянутым блоком, средство усиления, расположенное на выходе упомянутого второго цифрового фильтра, ведомый генератор с числовым управлением с коррекцией фазы, расположенный на выходе упомянутого средства усиления, и второй цифроаналоговый преобразователь, расположенный на выходе упомянутого генератора с числовым управлением, и

- устройство повторного объединения для суммирования сигналов упомянутых первого и второго трактов.

Такая система позволяет концентрировать эффективность способа на полосе частот, подверженной влиянию явления нелинейности, а не в целом, что предлагается существующими решениями. Таким образом, потенциально это позволяет упростить всю цепь за счет упразднения выходной фильтрации высокой мощности.

Согласно одному варианту осуществления, упомянутое средство транспонирования частоты располагается между выходом упомянутого устройства повторного объединения и входом упомянутого усилительного устройства.

В этом случае, единое устройство транспонирования частоты и усиления одновременно необходимо для полезного сигнала и компенсационного сигнала.

В одном варианте осуществления, упомянутое средство транспонирования частоты содержит гетеродин, смеситель, выполненный для суммирования по частоте, путем умножения, входного сигнала упомянутого средства транспонирования частоты и выходного сигнала гетеродина, и третий аналоговый полосовой фильтр для изоляции результата упомянутого умножения.

Согласно другому варианту осуществления, упомянутое средство транспонирования частоты содержит:

- первое подсредство транспонирования частоты, расположенное на первом тракте между выходом упомянутого первого преобразователя и входом упомянутого сумматора, и

- второе подсредство транспонирования частоты, расположенное на втором тракте между выходом упомянутого второго преобразователя (CNA2) и входом упомянутого сумматора.

В этом случае, полезная полоса пропускания устройства транспонирования частоты, предназначенная для полезного сигнала (первый тракт), может ограничиваться полезной полосой сигнала.

В одном варианте осуществления, упомянутые первое и/или второе подсредства транспонирования частоты содержат, соответственно, гетеродин, смеситель, выполненный для суммирования по частоте, путем умножения, входного сигнала упомянутого подсредства транспонирования частоты и выходного сигнала гетеродина, и третий аналоговый полосовой фильтр для изоляции результата упомянутого умножения.

Таким образом, компенсационный сигнал можно подвергать линейному усилению, тем самым упрощая коррекцию этой компенсации.

Согласно другому аспекту изобретения, предложен также способ усиления сигналов спутника, содержащий этапы, на которых:

- на первом тракте, подвергают цифровой фильтрации излучаемые сигналы для устранения частей вне полезной полосы и преобразуют полученные цифровые сигналы в аналоговые сигналы,

- на втором тракте, подвергают цифровой фильтрации излучаемые сигналы для устранения частей вне полезной полосы, применяют усиление к полученным цифровым сигналам, синхронизируют упомянутые сигналы когерентно с сигналами упомянутого первого тракта и преобразуют полученные цифровые сигналы в аналоговые сигналы,

- суммируют сигналы упомянутых первого и второго трактов,

- осуществляют транспонирование частоты так, чтобы преобразовывать сигнал в основной полосе или на промежуточной частоте в сигнал в полосе несущей, и

- усиливают сигналы перед излучением.

Изобретение станет более понятным при изучении нескольких вариантов осуществления, описанных в порядке примера, но не ограничения, и проиллюстрированных на прилагаемых чертежах, на которых:

- фиг. 1 схематически иллюстрирует вариант осуществления системы для усиления сигналов, генерируемых спутниковым блоком генерации сигналов, согласно одному аспекту изобретения; и

- фиг. 2 схематически иллюстрирует другой вариант осуществления системы для усиления сигналов, генерируемых спутниковым блоком генерации сигнала, согласно одному аспекту изобретения.

На всех фигурах элементы, обозначенные одинаковыми ссылочными позициями, аналогичны.

Фиг. 1 схематически представляет систему SA для усиления сигналов, генерируемых блоком UGS генерации сигнала спутника. Усилительная система SA содержит первый тракт V1, оборудованный первым полосовым цифровым фильтром F1 с конечной импульсной характеристикой для фильтрации, за пределами его полезной полосы, цифровых сигналов, генерируемых блоком UGS, и первый цифроаналоговый преобразователь CNA1, расположенный на выходе упомянутого первого цифрового фильтра F1. Усилительная система SA также содержит модуль MTF транспонирования частоты для преобразования сигнала в основной полосе или на промежуточной частоте в сигнал в полосе несущей и усилительное устройство DA, содержащее предусилитель и усилитель.

Усилительная система SA содержит, кроме того, второй тракт V2, содержащий второй полосовой цифровой фильтр F2 с конечной импульсной характеристикой для фильтрации цифровых сигналов за пределами полезной полосы, генерируемых блоком UGS, усилительный модуль G, расположенный на выходе упомянутого второго цифрового фильтра F2, ведомый генератор NCO с числовым управлением с коррекцией фазы, расположенный на выходе усилительного модуля G, и второй цифроаналоговый преобразователь CNA2, расположенный на выходе генератора NCO с числовым управлением, и устройство S повторного объединения для суммирования сигналов первого и второго трактов V1, V2.

Модуль MTF транспонирования частоты располагается между выходом устройства S повторного объединения и входом усилительного устройства DA.

В этом случае, модуль MTF транспонирования частоты содержит гетеродин OL, смеситель MEL, выполненный для суммирования по частоте, путем умножения, входного сигнала модуля MTF транспонирования частоты и выходного сигнала гетеродина OL, и третий аналоговый полосовой фильтр F3 для изоляции результата упомянутого умножения.

Гетеродин OL задает несущую частоту, на которой будет модулирован повторно объединенный сигнал. Аналоговый полосовой фильтр F3 позволяет ограничивать входной сигнал усилительного устройства DA полезной полосой сигнала, включая компенсацию.

Вариант осуществления, представленный на фиг. 1, предусматривает необязательную способность модуля MTF управлять одновременно полезным сигналом и компенсационным сигналом.

Фиг. 2 схематически представляет систему SA для усиления сигналов, генерируемых блоком для генерации сигналов UGS спутника. Усилительная система SA содержит первый тракт V1, оборудованный первым полосовым цифровым фильтром F1 с конечной импульсной характеристикой для фильтрации, за пределами его полезной полосы, цифровых сигналов, генерируемых блоком UGS, и первый цифроаналоговый преобразователь CNA1, расположенный на выходе упомянутого первого цифрового фильтра F1. Усилительная система SA также содержит модуль MTF транспонирования частоты для преобразования сигнала в основной полосе или на промежуточной частоте в сигнал в полосе несущей, и усилительное устройство DA, содержащее предусилитель и усилитель.

Усилительная система SA содержит, кроме того, второй тракт V2, содержащий второй полосовой цифровой фильтр F2 с конечной импульсной характеристикой для фильтрации, за пределами его полезной полосы, цифровых сигналов, генерируемых блоком UGS, усилительный модуль G, расположенный на выходе упомянутого второго цифрового фильтра F2, ведомый генератор NCO с числовым управлением с коррекцией фазы, расположенный на выходе усилительного модуля G, и второй цифроаналоговый преобразователь CNA2, расположенный на выходе генератора NCO с числовым управлением, и устройство S повторного объединения для суммирования сигналов первого и второго трактов V1, V2.

Модуль MTF транспонирования частоты содержит модуль MTF транспонирования частоты, содержащий:

- первый подмодуль MTF1 транспонирования частоты, расположенный на первом тракте V1 между выходом первого преобразователя CNA1 и входом сумматора S, и

- второй подмодуль MTF2 транспонирования частоты расположенный на втором тракте V2 между выходом второго преобразователя CNA2 и входом сумматора S.

Первый и/или второй подмодули MTF1, MTF2 транспонирования частоты содержат, соответственно, гетеродин OL1, OL2, смеситель MEL1, MEL2, выполненный для суммирования по частоте, путем умножения, входного сигнала подмодулей MTF1, MTF2 транспонирования частоты и выходного сигнала гетеродина OL1, OL2, и третий аналоговый полосовой фильтр F3_1, F3_2 для изоляции результата упомянутого умножения, что позволяет ограничивать используемый спектр сигналов на входе усилительного устройства DA.

Вариант осуществления, представленный на фиг. 2, упрощает коррекцию в отношении усиления и синхронизации компенсационного сигнала.

1. Система (SA) для усиления сигналов, генерируемых блоком (UGS) для генерации сигналов спутника, содержащая:- первый тракт (V1), содержащий первый полосовой цифровой фильтр (F1) с конечной импульсной характеристикой для фильтрации, за пределами его полезной полосы, цифровых сигналов, генерируемых упомянутым блоком (UGS), и первый цифроаналоговый преобразователь (CNA1), расположенный на выходе упомянутого первого цифрового фильтра (F1),- средство (MTF) транспонирования частоты для преобразования сигнала в основной полосе или на промежуточной частоте в сигнал в полосе несущей, и- усилительное устройство (DA), содержащее предусилитель и усилитель,отличающаяся тем, что дополнительно содержит:- второй тракт (V2), содержащий второй полосовой цифровой фильтр (F2) с конечной импульсной характеристикой для фильтрации, за пределами его полезной полосы, цифровых сигналов, генерируемых упомянутым блоком (UGS), средство (G) усиления, расположенное на выходе упомянутого второго цифрового фильтра (F2), ведомый генератор (NCO) с числовым управлением и коррекцией фазы, расположенный на выходе упомянутого средства (G) усиления, и второй цифроаналоговый преобразователь (CNA2), расположенный на выходе упомянутого генератора (NCO) с числовым управлением, и- устройство (S) повторного объединения для суммирования сигналов упомянутых первого и второго трактов (V1, V2).

2. Система (SA) по п.1, в которой упомянутое средство (MTF) транспонирования частоты располагается между выходом упомянутого устройства (S) повторного объединения и входом упомянутого усилительного устройства (DA).

3. Система (SA) по п.2, в которой упомянутое средство (MTF) транспонирования частоты содержит гетеродин (OL), смеситель (MEL), выполненный для суммирования по частоте, путем умножения, входного сигнала упомянутого средства (MTF) транспонирования частоты и выходного сигнала гетеродина (OL), и третий аналоговый полосовой фильтр (F3) для изоляции результата упомянутого умножения.

4. Система (SA) по п.1, в которой упомянутое средство (MTF) транспонирования частоты содержит- первое подсредство (MTF1) транспонирования частоты, расположенное на первом тракте (V1) между выходом упомянутого первого преобразователя (CNA1) и входом упомянутого сумматора (S), и- второе подсредство (MTF2) транспонирования частоты, расположенное на втором тракте (V2) между выходом упомянутого второго преобразователя (CNA2) и входом упомянутого сумматора (S).

5. Система (SA) по п.4, в которой упомянутые первое и/или второе подсредства (MTF1, MTF2) транспонирования частоты содержат, соответственно, гетеродин (OL1, OL2), смеситель (MEL1, MEL2), выполненный для суммирования по частоте, путем умножения, входного сигнала упомянутого подсредства (MTF1, MTF2) транспонирования частоты и выходного сигнала гетеродина (OL1, OL2), и третий аналоговый полосовой фильтр (F3_1, F3_2) для изоляции результата упомянутого умножения.

6. Способ усиления сигналов спутника, содержащий этапы, на которых- на первом тракте (V1), подвергают цифровой фильтрации (F1) излучаемые сигналы так, чтобы устранить части вне полезной полосы, и преобразуют (CNA1) полученные цифровые сигналы в аналоговые сигналы,- на втором тракте (V2), подвергают цифровой фильтрации (F2) излучаемые сигналы так, чтобы устранить части вне полезной полосы, применяют усиление (G) к полученным цифровым сигналам, синхронизируют упомянутые сигналы когерентно с сигналами упомянутого первого тракта, и преобразуют (CNA2) полученные цифровые сигналы в аналоговые сигналы,- суммируют (S) сигналы упомянутых первого и второго трактов (V1, V2),- осуществляют транспонирование (MTF) частоты так, чтобы преобразовывать сигнал в основной полосе или на промежуточной частоте в сигнал в полосе несущей, и- усиливают (DA) сигналы перед излучением.