应用于航天器的低无源互调滤波器分析

随着航天器有效载荷朝着大功率、小型化方向发展，大功率滤波器的无源互调问题成为制约航天器有效载荷发展的重要问题。对应用于航天器的大功率同轴滤波器产生无源互调的因素进行了研究，发现了表面镀层处理和不同材料调节螺钉方式对无源互调的影响规律。用介质隔离同轴连接器内导体和馈电杆的接触方式，设计了一种S频段低无源互调同轴滤波器，比传统同轴滤波器的无源互调有效降低了20dB。这表明该方法是一种有效降低大功率微波部件无源互调的方法，可应用于航天大功率和地面移动通信大功率微波部件。     

航天微波部件的无源互调抑制方法研究进展

无源互调(passive intermodulation, PIM)问题广泛存在于大功率微波无源部件及系统中,对卫星及地面通信系统造成严重的干扰。无源互调抑制方法是无源互调基础研究和工程应用中的重点关注领域,是解决无源互调问题的核心关键。在阐述无源互调产生机理的基础上,分别从工艺、结构、电设计及信号处理等多个方面系统地归纳总结了现有的无源互调抑制方法及国内外研究现状,讨论了各种抑制方法的优缺点,在此基础上梳理分析了后续的发展趋势。在传统的工艺结构优化设计的基础上,基于先进制造技术的一体化设计、新型非接触式无源互调抑制以及数字信号处理实现无源互调抑制,成为后续重要的新兴发展方向,将会为解决无源互调问题带来新的思路和途径。     

电磁多尺度和非线性效应分析

微观尺度上的结构和电接触特性对于宏观尺度上的电磁特性具有重要的影响.针对多尺度结构的非线性无源互调(PIM)无法用频域方法直接计算的问题,提出了基于Floquet理论的全波方法,对具有周期性微观结构的多尺度电大尺寸问题进行计算,从而准确地计算其电特性.此外,将产生非线性的金属结的等效电路模型引入到全波分析方法中,通过全波方法与等效电路方法相结合的方式来分析多尺度结构的无源互调问题.数值计算结果表明该方法可以有效地评估微观结构对于宏观结构电性能的影响,并解决了时域方法求解电大尺寸微波部件产生的计算累积误差较大这一难题.      

基于宽带调制信号的无源互调测试研究

随着收发共用和数字调制技术（如BPSK、QPSK）在卫星通信中大量使用，原有的连续波（continous wave,CW）无源互调（passive intermodulation，PIM）测试系统存在验证不充分的问题。设计了宽带调制信号PIM测试方法改进了原有的测试系统，通过采用通道功率测试PIM，测试研究结果表明BPSK、QPSK数字调制无源互调量值均高于连续载波信号2~9dB，考虑到卫星运行可靠性，采用数字调制宽带工作模式改进原有测试系统后更接近实际工作方式，提高了地面验证可靠性。     

大功率微波部件多载波无源互调分析与实验验证

无源互调是通信系统不可避免的问题，随着卫星载荷技术向更高功率、宽频段、高灵敏度接收方向发展，无源互调对通信系统造成的影响更加严重。常用的双载波分析评价无源互调已经不能适用于现代复杂载荷通信系统，提出确定多载波无源互调分布类型分析与计算方法，采用非线性模型计算多载波无源互调功率电平。通过对TNC双阴连接器的分析计算可得到接收频带内产生3个互调频率点，对比非线性模型计算的互调功率电平与多载波实验测量的互调功率电平，3个互调频率点最大误差小于5dB。分析方法有助于大功率微波部件多载波无源互调分析，可为多载波无源互调测量提供参考和依据。     

一种扩频测控链路中PIM的全盲抑制算法

针对航天器扩频体制测控链路中无源互调(PIM)干扰的问题,提出了一种基于小波包分解的全盲PIM抑制算法。该算法将接收的扩频测控信号进行小波包多层分解,根据分解后的信号应满足高斯分布的特性,完成对干扰进行抑制,而整个处理过程不涉及干扰门限的设置,是一种全盲的PIM干扰抑制方法。Matlab仿真表明,采用该抗干扰算法可将信干比提高7dB。     

星载大功率复杂微波部件微放电效应数值模拟

随着航天器有效载荷技术向高功率、小型化持续发展,复杂结构微波部件微放电数值模拟与阈值分析成为影响微放电分析的基础瓶颈问题。基于电磁时域有限差分计算方法与粒子模拟技术,结合二次电子发射模拟,提出了微放电电磁粒子联合仿真方法,数值模型中考虑了真实电子间的库仑力以及电子运动产生的电荷和电流变化对电磁场的影响,解决了复杂结构微波部件微放电三维数值模拟技术难题。实现了在统一的三维空间网格与时间步进行电磁场值演变计算、电子运动状态变化推进计算与二次电子产额与能量分布计算,基于得到的二次电子数目随时间变化趋势实现了微放电阈值预判,通过微放电电子随时间演化获得了微放电过程具体物理图像及放电位置,并与实际器件微放电实验进行了对比验证。结果表明,所提出的三维电磁粒子数值模拟方法可对大功率微波部件微放电效应的物理过程与具体放电位置进行三维描述,预测的阈值与微放电实验测量值吻合良好,误差小于1.2dB,验证了该方法的有效性与准确性,对于深入研究微放电效应微观物理机制、提高大功率微波部件微放电设计与分析水平具有重要意义。     

非线性媒质无源交调电平预测

无源互调(PIM)作为地面基站天线、卫星天线系统中一种重要的干扰因数,在PIM问题的研究中,功率电平的预测是一个难点。文章对两种预测方法进行了深入的比较研究,建立了数学模型,并通过计算机仿真获得了在不同输出测量误差及相同输入工作电压情况下两种方案的3、5、7阶PIM的预测误差;通过与相关参考文献中实际测量值的比较分析,探讨了这两种预测方案的合理性、有效性。     

电离辐射对部分耗尽SOI器件关态电流的影响

针对辐射前后环栅与条栅结构部分耗尽绝缘体上硅(SOI,Silicon On Insulator)器件关态电流的变化展开实验,研究结果表明辐射诱使关态电流增加主要取决于侧壁泄漏电流、背栅寄生晶体管导通、带-带隧穿与背栅泄漏电流的耦合效应.在条栅结构器件中,辐射诱生场氧化层固定电荷将使得器件侧壁泄漏电流增加,器件前、背栅关态电流随总剂量变化明显;在环栅结构器件中,辐射诱使背栅晶体管开启将使得前栅器件关态电流变大,而带-带隧穿与背栅泄漏电流的耦合效应将使得器件关态电流随前栅电压减小而迅速增加.基于以上结果,可通过改良版图结构以提高SOI器件的抗总剂量电离辐射能力.     

电离辐射对部分耗尽SOI器件关态电流的影响

针对辐射前后环栅与条栅结构部分耗尽绝缘体上硅(SOI,Silicon On Insulator)器件关态电流的变化展开实验,研究结果表明辐射诱使关态电流增加主要取决于侧壁泄漏电流、背栅寄生晶体管导通、带-带隧穿与背栅泄漏电流的耦合效应.在条栅结构器件中,辐射诱生场氧化层固定电荷将使得器件侧壁泄漏电流增加,器件前、背栅关态电流随总剂量变化明显；在环栅结构器件中,辐射诱使背栅晶体管开启将使得前栅器件关态电流变大,而带-带隧穿与背栅泄漏电流的耦合效应将使得器件关态电流随前栅电压减小而迅速增加.基于以上结果,可通过改良版图结构以提高SOI器件的抗总剂量电离辐射能力.     

时域有限差分法连接边界电磁泄漏

用时域有限差分法计算目标的雷达散射截面时,一般用连接边界来引入平面入射波.理想情况下,当总场区没有散射目标时,该区域仅有入射波,散射场区电磁波为0.但在实际计算过程中,散射场区的电磁波一般不会严格等于0,这是因为在连接边界引入入射波时产生了电磁泄漏.一维情形下,用散射场区电场的平方和来衡量电磁泄漏程度.二维情形下,用等效原理将散射场区的电磁场进行远场外推,得到雷达散射截面,以此衡量电磁泄漏的大小.研究表明:时间步长、入射角度都能影响电磁泄漏大小.为使电磁泄漏较小,时间步长应接近于稳定性要求的最小步长,入射方向应避免垂直于计算区域边界.     

无源器件无源互调干扰行为建模

无源互调干扰会影响多载波通信卫星的正常工作,是目前卫星通信系统必须考虑的问题之一。由于无源互调干扰问题具有一定的复杂性,无法直接分析无源互调分量,因此需要建立相应的模型进行研究。针对无源互调干扰的频率分布特点,采用双指数函数模型和Volterrra级数模型拟合无源互调干扰,推导并建立了QPSK调制信号的无源互调干扰时序模型。基于MATLAB的仿真结果表明,无源互调干扰分量的理论值频点处都出现了相应峰值,且其幅度值与输入信号中心频率处的幅度值的比例符合理论分析。     

电波吸收室的电磁屏蔽问题

<正> 卫星天线及星上无线系统检测常要求一个无反射自由空间以模拟太空环境。为此近年来利用微波吸收材料建造了各种类型的电波吸收室。有关形成无反射自由空间的设计已有不少论述。在此就不予讨论了。除此之外,往往还要求置于无反射自由空间的待测天线和系统不应受到外界任何电磁场的干扰。同时出于保密和电磁相容性考虑也不允许无反射自由空间的待测电磁场有任何泄漏。再加上保护操作人员免遭强功率高频电磁场危害问题也日渐引起重视。诸如这类问题一般都需通过电磁屏蔽来解决。目前有关系统地讨论电波吸收室电磁屏蔽     

双层介质填充同轴管电磁特性的计算机分析

本文对非磁性双层介质填充的同轴管的电磁特性进行了较全面的严格分析.从解电磁场边值问题入手,导出了该种同轴管内各波模的特征方程式及截止方程式,继而得到了各波模的特征根、截止频率、场分布及随同轴管尺寸与填充介质而变化的关系,并与单层介质填充的同轴管的电磁特性作了类比.较详细地讨论了最有实际使用价值的TM_(00)模与HE_(11)模以及TM_(00)模的特性阻抗,列出了一些有关的数值计算曲线,这对深入了解和设计该种同轴管有一定的参考价值.     

无源互调对直扩系统伪码捕获性能的影响

无源互调干扰信号会对无线通信系统造成不同程度的影响,轻则干扰无线通信系统,严重时阻塞无线通信系统信号传输通道。为了定量分析无源互调干扰信号对直扩系统伪码捕获性能的影响,建立了无源互调干扰下直扩系统模型,考虑卫星接收机中噪声的影响,采用修正柯西分布概率密度模型,分别对平方律检波器捕获方法和平方检波累积器捕获方法在无源互调干扰下的捕获性能进行了理论推导和仿真验证。仿真结果表明,高信干噪比下无源互调干扰对通信系统的影响比噪声小,90%捕获检测概率下相差2.92dB;采用平方检波累积方法可获得一定的累积增益,90%捕获检测概率下的累积增益为2.36dB。     

交变电磁消旋过程中径向共线构型编队的附加力策略研究

高速运动的失效卫星等空间目标会威胁在轨卫星的安全，高效清除这类优先级高的目标的研究成为必然趋势。通过探讨不同消旋方法，提出一种基于非匀强磁场的径向分布电磁消旋编队策略，将旋转目标在非匀强交变电磁场中产生的电磁力视为控制力，通过位置调节控制电流，并利用数值模拟方法验证可行性。仿真结果表明，通过距离反馈控制电磁线圈的输出电流能在电磁消旋过程中减小电磁卫星与消旋目标的相对距离变化幅度，减少推进剂消耗，验证基于非匀强磁场的径向分布电磁消旋编队实现无推进剂消旋策略的可行性。     

周期性结构在毫米波波导同轴转换中应用

波导同轴转换连接器是微波、毫米波通信和测试中非常重要的器件.基于PBG(Photonic Band-Gap)和阶梯阻抗变换结构在导波系统中对电磁波传播性能的影响,探讨和研究了将这2种周期性结构应用在8 mm波导同轴转换连接器的设计中的情况,通过在同轴腔内导体介质支撑垫中布置二维PBG结构抑制同轴部分横向溢散的电磁波,通过在波导腔体内增加阶梯阻抗结构,改善阻抗变换效率,提高波导同轴转换器件的传输性能.仿真和实验证明了这种PBG/阶梯阻抗变换结构在毫米波波段同轴波导转换设计应用中的有效性,改善了系统的性能及稳定性,在不增加通常的调谐器件情况下,在较宽的频带范围内有效降低了驻波比.      

射电天文保护滤波器

本文介绍了射电天文波段保护滤波器,它是一种结构新颖的同轴带阻滤波器。这个滤波器使用了λ/4同轴腔谐振器和外方内圆的传输线。在研制中充分应用了同轴滤波器的设计技术,获得了高阻带衰减、低通带插入损耗的满意的实测结果。     

飞行器结构缝隙电磁散射问题的研究

提出了求解飞行器表面结构缝隙电磁散射的方法,由场等效原理及场连续条件,运用矩量法解关于缝隙口面上等效磁流为未知数的方程,由此得到长直缝隙口面上的等效磁流的数学模型,基于上述理论,由座舱结构缝隙建立无了大导电曲屏面上的缝隙的数学模型,将曲屏面上缝隙给合理划分成若干个似的直缝隙,求解每一段直缝隙的等效磁流,由辐射积分方程求解该等效磁流的散射,由这些散射场的叠加得到曲屏面上的缝隙的散射场,最后给出飞行器     

反应式离子刻蚀调节对石英声表面波谐振器电特性和温度特性的影响

近几年来,声表面波谐振器已经发展到在甚高频和超高频振荡器电路中使用的程度。与使用倍频电路的低频体波晶体相反,使振荡器工作在末级频率上的优点是众所周知的。如果要求用商用频率源复盖整个频带,就需要许多掩模,(因为一个掩模生产一个单一频率的谐振器)或一个有效的调节程序。为了减少所要求的掩模数,这个调节程序必须调节范围宽,对器件的其他特性影响小。对石英的反应式或离子刻蚀满足了这些原则。据文献报道,这种技术可以用来以隐埋的或者表面的换能器和以开槽反射器调节谐振器。我们的这些器件,是用镀铝表面换能器和反射器制成的。用CF_4和O_2等离子在平面反应器上刻蚀,结果在石英中刻蚀出了沟槽,并且对起掩模作用的铝模的影响极小。这些沟槽导致换能器和反射器组合中表面波速度较低,从而使频率向下偏移。以这样的速度同时产生的偏移可以用来在器件性能下降过大之前提供很大的调节范围。这样刻蚀可以影响器件的电特性和转折点温度。本文就甚高频频段的谐振器,研究这两种特性对器件的影响。还介绍了工作在194MHz上的谐振器的数据。