[发明专利]用于使用固态功率放大器进行功率共享的方法和系统

说明书

涉及用于使用固态功率放大器进行功率共享的方法和系统。一种用于使用固态功率放大器进行功率共享的方法包括：对用于固态功率放大器SSPA的电力进行初始化；由卫星有效载荷的控制器接收关于业务覆盖的信息；由控制器确定业务覆盖所需的波束的数量；以及基于确定来选择性地接通SSPA中的一些SSPA。

本申请是申请号为201911148270.6，提交日期为2019年11月21日，发明名称为“瓦片式卫星有效载荷系统及其相关方法”的中国专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

根据35USC 119(e)，本专利申请要求于2018年11月21日提交的序列号为第62/770485的题为“Tile Based Satellite Communications Payloads and SatelliteDynamic Power Sharing Using SSPAs”的美国临时专利申请和于2018年12月11日提交的序列号为第62/778199的题为“ASystem of Micro High Throughput Satellites forMobility Services”的美国临时专利申请的优选权，上述申请的公开内容通过引用全部合并于本文。

技术领域

本公开内容涉及卫星有效载荷，并且更具体地，涉及模块化卫星有效载荷系统及其相关方法。

背景技术

卫星通信通常被运输交通工具——包括飞机——使用以发送和接收信息。卫星通常使用发送和接收信号的通信“有效载荷”。

当前的技术——尤其是用于流送音频/视频的技术——要求针对卫星有效载荷具有较高的带宽。高吞吐量卫星(High Throughput Satellite，HTS)用于满足较高的带宽需求。基于HTS的系统使用多个点波束来覆盖地理区域。点波束使得分配给卫星通信的频谱能够由相同的有效载荷多次重复使用。较小的点波束使得卫星功率能够集中，并且使得有效载荷上的各个应答器能够支持更多带宽。

典型的HTS系统可能使用40至80个点波束以及大约80至100个应答器。应答器是卫星有效载荷的基本单位。应答器包括用于接收和发送波束的各种部件。针对有效载荷构建应答器链的成本可能为数百万美元。应答器成本高的一个原因是有效载荷复杂、独特且通常是手工制造的。例如，KaSat的HTS有效载荷内部波导布局可以具有多个(例如2500个)定制的、连接各种点波束(例如80个)和多个(例如65个)行波管放大器(Traveling Wave TubeAmplifier，TWTA)的波导部。TWTA用于支持高射频(RF)功率(例如，大于100W)。通常，每个波导部都是定制的，并手动放置在有效载荷内。TWTA使用需要特殊制造技术和设备的高功率真空管。其他部件，例如用于通道滤波的腔过滤器，也可以通过手动调节腔侧面中的螺钉进行手动调整。因此，构建常规的HTS有效载荷是耗时且成本过高的。此外，常规的HTS部件又大又重，这在满足增加带宽的需求方面提出了设计挑战。因此，HTS系统需要更好的架构解决方案。

在常规卫星系统中，卫星波束之间的功率共享是通过TWTA、腔过滤器输出多路复用器(Output Multiplexer，OMUX)和多端口放大器(Multi-Port Amplifier，“MPA”)实现的。这些部件又复杂又重，并且仅允许在有限数量的波束之间功率共享。

用户业务的分布会随着时间在地球表面发生变化。对于固定应用会发生这种情况，因为不同的时区具有不同的昼夜，并且对于移动应用，用户终端在一天当中移动。用户业务分布随时间的变化在航空业务模式中尤为明显，在航空业务模式中飞机机队在二十四小时内从一个地区(例如北美)移动到另一地区(例如欧洲)然后再次返回。如果整个区域都被单个宽波束覆盖，则区域内的业务移动不会成为问题。然而，常规的HTS将地区划分到较小的点波束，以试图改善卫星的性能和经济性。将地区分到较小的波束导致移动业务针对每个波束在时间上创造独立的峰值的情况。在每个波束中提供峰值的容量会导致一天当中的容量浪费。需要一种更好的解决方案用于卫星波束之间功率共享。