上变频器的工作原理及其测试

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1、上变频器的工作原理及其测试□宋希珩【摘要】上变频器是地球站上行系统的一个重要部件，本文通过对上变频器的变频原理介绍、分析，阐述了上变频器主要性能指标的测试方法。【关键词】卫星通信、地球站、上变频器、二次变频、增益、频响、杂散、相位噪声、互调失真由于地面用户传输的信号是数字基带信号，这种信号是无法直接在空间进行传输的，如果在射频上直接对信号进行调制、解调，利用目前的工艺和技术很难做到，采取的办法就是先在一个合适的中间频率（即中频：70MHz±18MHz或140MHz±36MHz）上进行调制、解调，然后再进行频谱搬移。上、下变频器（U/C、D/C）就是用来在射频和中频间进行频

2、谱搬移的。另外，利用上、下变频器进行频谱搬移，容易将已调信号放在所分配的射频频率上，从而使得调制器、解调器规格统一。下面以C波段的上变频器为例，阐述上变频器的工作原理及其测试方法。一、卫星地球站的构成卫星通信是以卫星作为中继站，在两个或两个以上地球站之间进行的无线通信。其简单传输过程为：地面传输的广播、电视等信号，首先在地球站以适当的方式进行中频调制、上变频及功率放大，再通过天线发向卫星；卫星接收到地球站发来的信号后，经下变频、功率放大后再发回地面；另一地球站用天线接收下来，再经放大、变频以及适当的解调后还原成原信号，供用户使用。地球站是组成卫星通信系统的重要部分，其上下

3、行系统的基本组成如图1所示：二、上变频器的工作原理上变频器的主要作用是将70MHz（或140MHz）中心频率的36MHz（或72MHz）频带内的中频信号，采用二次变频技术，经过一次变频后，成为1160±40MHz的高中频信号，经过第二次变频后，成为5.850～6.425GHz的C波段载波信号后，输出至高功放。上变频器二次变频技术的采用，可以有效抑止镜像干扰。上变频器的工作原理如下，电路原理图如图2所示：图1地球站上下行系统的基本组成在卫星通信系统中，空间传输的信号是电磁波，由于电离层的反射和吸收，用于宇宙通信的电波频率必须大于100MHz，同时对于高于10GHz频率的电波

4、，由于云层、降雨以及大气层的吸收，也会受到较大程度的衰减，另外宇宙空间的噪声，特别是银河系产生的噪声在1GHz比较大，因此适用于宇宙通信的频段为1GHz～10GHz，这一频段一般称为无线电窗口。根据无线电规则分配的频率，目前大多数卫星固定业务使用6/4GHz频段（C频段）。同时，因采用了相应的降雨补偿措施，14/12GHz频段（Ku频段）也开始使用，这两个频段的频率在地球站均被称为射频。图2电路原理图z中频信号输入后，在A1的AMP1（单片集成放大电路）放大后送至群时延均衡单元电路，对高中LI产生的群时延失真进行预校正，其插入损耗为12～14db。预校正后的70MHz（或

5、140MHz）中频信号送入AMP2（单片集成放大电路）放大，送入高中频混频器，输入的70MHz（或140MHz）中频信号和1160～1162.375MHz第一本振在混频器混频，产生需要的1230～1232.375MHz高中频信号及其它无用的频率分量。然后送至AMP3（增益可调的晶体管放大电路），增益动态调整范围±10db，对高中频信号放大了约10～12db，而对其它无用分量没有放大作用，至此完成了第一次向上变频，得到了含有高中频分量的混合信号；混合信号进入FL3诺斯式滤波器，初步滤出高中频信号，再进入L波段的“HY1/FL1/HY2”链路，高中频滤波器FL1的中心频率为1

6、230MHz、带宽为50MHz，是一个多级窄带滤波器（相对带宽不到5%），如此窄的频带，使得高中频信号经过以后产生6～8nS的抛物线型群时延失真，但该失真经前面的群时延均衡电路的预校正，已经降低至±0.1ns，高中频滤波器FL1滤掉带外频率分量，并将链路中存在的高中频本振信号泄漏抑制60db。高中频信号在射频混频器与4620～5195MHz的射频本振混频，产生了所需的5850～6425MHz射频载波频率和其它无用的频率分量。混频输出信号进入“HY3/FL2/HY4”链路，FL2是C波段带状线式微带宽滤波器，工作频率为5850～6425MHz，滤掉带外的频率分量，并将C波段

7、链路中存在的射频本振泄漏抑制60db，至此完成了第二次向上变频；通过HY4输出-5dbm的已调射频信号。为了配合高功放的输入电平，可调整上变频器的增益，使其输出电平为合适值即可。取其输出电平，看增益是否呈线形。（二）频响测试当上变频器工作于多载波状态时，它的频率响应特性将直接影响到上变频器的输出频谱，因此该指标非常重要。对不同厂家的设备来说，该指标基本相同（±0.20dB/±18MHz±0.25dB/±36MHz）。测试步骤：1.按图三将测试仪器和被测U/C相连接；2.将被测U/C的“衰减”置于最小值；3.扫频仪置“CW”方式