Tehovahvistinketjun tehomittauspiirin suunnittelu ja toteutus

Abstract

Tässä työssä suunniteltiin tehomittauspiiri Sentintal-1-kaukokartoitussatelliitin tehovahvistinketjuun. Tehomittauspiirillä on tarkoitus mitata tehovahvistinketjun vahvistaman RF-signaalin tehotasoa ja seurata vahvistinketjun toimivuutta.

Tehomittauspiiri toteutetiin mikroliuskasuuntakytkimen ja Schottky-diodin kokonaisuutena. Piirien teoreettista toimintaa tarkasteltiin työn alkuvaiheessa. Teoreettiset toimintatavat ja toiminnot vaikuttavat suunnitteluun.

Suunniteltaessa piirin toimintoja pitää huomioida toimintaympäristön vaikutukset. Tuleva toimintaympäristö vaikuttaa komponentteihin ja käytettäviin materiaaleihin. Tämän takia suunniteltavan kytkennän on oltava toimintavarma kaikissa olosuhteissa. Tyhjiö, avaruussäteily sekä suuret lämpötilavaihtelut vaikuttavat komponenttien ja materiaalin valintaan.

Mikroliuskasuuntakytkimen suunnittelun lähtökohtana on suuntakytkimen kytkeytyminen sekä suuntaavuus. Ilmaisinkytkennän rakenne perustui itsebiasoivaksikytkennän, dynamiikan ja toimintavarmuuden takia. Piiri perustui Macom-valmistajan Schottky-diodin ympärille.

Mittauksen yhteydessä varmistetiin piirien toiminta sekä erikseen ja yhdessä todellisessa suurtehotasossa. Ilmaisinpiirin mittauksessa mitatiin piirin toimivuus ja minimialarajataso. Valmis tehomittauspiiri mitattiin suurtehotasolla, joka vastaa vahvistinketjun todellisuudessa tuottamaa tehotasoa.

Kokoisuutena tehomittauspiirin toteutus oli yksinkertainen mutta toimintavarma. Suunniteltu tehomittauspiiri toimii mittauksien perusteella sekä yksittäisinä kytkentöinä sekä yhdistettynä mittauspiirinä todellisessa tehotasossa vaatimuksien mukaan.

In this thesis a power detection circuit was designed for a Sentinel 1 observation satellite power amplifier chain, power detection circuit. Power detection circuit is intended to measure the RF signal power level amplified by the power amplifier chain, and monitor the operation of the power amplifier chain.

Power measurement circuit was implemented using a micro strip directional coupler and the Schottky-diode as in a one component.

Districts of theoretical activity were considered at the beginning. Theoretical approaches and actions affected to the design.

When designing the circuit functions, effect of the operating environment have to be taken into account. The future operating environments affect the components and the materials to be used. For this reason the circuit was designed to be reliable under all conditions. Space vacuum, space radiation and large temperature changes will affect to of the components and material selection.

The starting point for designing the micro strip direction coupler was a coupling and directivity. The detector was based on the coupling structure due to itself-biased circuit, dynamics and reliability. The circuit was based around a Schottky barrier diode manufactured by Macom.

The function of the circuits, both individually and collectively at the real high-power level, was ensured in the measurement. The circuit performance, as well as the minimum threshold level, was measured in the detector circuit measurement. The completed circuit was measured at power measurement circuit high power level, which corresponds to the actual power level produced by the amplifier chain.

As a whole power measurement circuit implementation was simple but reliable. On the basis of the measurements, the designed power measurement circuit operates both as isolated connections and combined with a measurement circuit according to the requirements at the real power levels.