空间大功率微波器件无源互调最新研究进展

针对目前限制大功率微波器件及系统性能的无源互调(Passive intermodulation, PIM)问题,系统梳理了近几年来国内外无源互调最新研究进展,介绍了无源互调产生机理的研究历史及现状,总结了无源互调分析预测方法及检测定位技术的最新研究进展,从三个方面论述了无源互调的抑制法,在此基础上,分析讨论了无源互调研究重点及发展趋势,为无源互调研究的推进提供一定参考。     

卫星无源互调抑制及测量方法研究

介绍了卫星无源互调(PIM)的产生机理、抑制方法,讨论了天线、同轴电缆和射频连接器等部件的无源互调控制技术,以及无源互调的测量方法。针对风云二号卫星转发通道提出了一种无源互调测试方法,测试结果表明可发现PIM。     

通信系统无源互调抑制技术研究进展

介绍了无源互调的概念及其对通信系统的危害，梳理了无源互调的产生原因及影响因素，重点总结了近几年无源互调抑制技术的研究进展。从无源互调的抑制优化逻辑中的工艺新方法方面总结了一般的优化抑制方法，进一步还针对新兴的无源互调抑制优化中的数字域以及模拟域对消问题进行了回顾和对比。从互调生成建模、无源器件的低互调设计、互调信号数字域优化、互调信号模拟对消等方面全面综述了无源互调失真抑制和优化的方法，并展望了无源互调抑制技术的研究趋势。     

高低温环境下测试卫星天线无源互调的系统

随着卫星通信大天线技术的快速发展,收发共用技术在卫星中得到了广泛的应用,高低温环境下的无源互调性能问题成为关注的重点.目前从设计角度通过仿真和计算解决温度对无源互调性能影响有局限性,为了提高在轨天线工作性能可靠性,在高低温环境中测试无源互调性能是一项有效的措施.研究开发了两种在高低温环境下测试PIM的测试系统,同时给出...     

大功率条件下的无源互调干扰问题综述

随着各类无线通信系统朝着高功率发射机、高灵敏度接收机的方向进一步发展,以及各类无线应用的日益增多导致频谱资源日趋紧张,这使得无源互调问题越来越引起人们的重视。文章系统论述了国外无源互调领域的研究情况,包括无源互调的测试研究、频谱算法研究、多种典型微波器件的无源互调研究,并在此基础上对无源互调产生的物理机制研究进行了综述分析。最后,展望了该方面未来的几个关键研究方向。     

C波段卫星天线无源互调的性能验证

无源互调是在大功率条件下,由于微波无源部件的非线性产生互调产物的现象。文章针对C波段收发共用天线,进行了无源互调的风险分析,确定了性能指标,并给出了无源互调的测试方法、测试框图和测试结果。     

无源互调测试误差分布特性初探

无源互调干扰是卫星通信与移动通信共同面临的棘手问题，无论是无源互调效应的基础研究还是其工程应用，均离不开无源互调测试。无源互调测试误差与载波功率精度、测试系统残余互调电平、接收机检测精度等因素息息相关。然而，现有的无源互调误差评估方法只考虑了误差的上下限，未考虑误差分布特性。基于信号矢量合成理论和蒙特卡罗模拟，研究了无源互调测试误差的分布特性，并开展了初步的实验验证。理论与实验结果均表明：当待测互调电平接近系统残余互调电平时，无源互调测试误差具有非对称分布特性，且出现正误差的概率较大；当待测互调电平显著高于残余互调电平时，误差分布呈现出对称性，出现正误差和负误差的概率基本相当。研究结果对于精细化评估无源互调测试结果具有借鉴意义。     

基于耦合结构的双向可调无源互调参考源

文章针对无源互调测试领域中亟待解决的无源互调仪器测试校准问题提出了一种基于二极管非线性的人工可调互调参考源设计方法,该种结构使用新型的功率耦合电路网络实现了在双端口双向状态下同时输出可控的无源互调参考信号,两种验证拓扑均可在双路43dBm 载波激励情况下产生小于-110dBm 的可调三阶交调。这种被验证的双路互调参考输出结构在保留反射互调校准功能同时使得传输互调校准也成为可能。针对不同的测试需求还可以通过改变电路结构实现不同的互调调节区间,从而满足不同的互调动态范围的测试需求。在实际互调测试过程中,通过将该人工互调源接入测试回路同时调整偏置电压值,可实现在线的动态互调参考发生及互调测试仪器校准。该电路结构及基于该种结构的校准方法将有助于分析无源互调测试系统的误差水平并进一步指导提高互调仪器的测试准确度。     

一种多载波情况下的微放电检测新方法

文章基于航天器无源产品在二次电子倍增微放电过程中,多载波信号通过会在近载波产生互调产物这一机理,介绍了在多载波情况下,用检测近载波互调产物变化来检测微放电的新方法。依据无源互调的幂级数非线性分析方法,建立双载波线性模型加以分析,说明距离载波较近的三阶互调产物的功率变化比载波功率变化快,提供了这种检测方法的理论依据,最后用实验结果验证了此方法。     

一种微振动条件下金属网天线反射面的PIM测试方法

为了研究金属网反射面在空间中展开受到微振动是否对无源互调效应产生影响,在工程应用的基础上,设计了一种测试金属网反射面样件微振动下测试无源互调性能的方法,测试结果表明,不同张力的金属网样件在微振动下,无源互调结果浮动小于2 dB, 试验数据为卫星工程应用提供了参考。     

基于液体金属的接触PIM抑制方法和实验验证

接触非线性是射频设备和电路中产生无源互调（passive intermodulation，PIM）信号的重要原因之一。基于对接触结点射频等效电路的分析，提出了一种基于共晶镓铟合金（eutectic gallium-indium，EGaIn）的PIM抑制方法。EGaIn不同于传统的焊锡，它可以在室温下实现接触结位置上的稳定、可重构连接。首先分析了射频（radio frequency，RF）下的金属接触结的电路模型。其次设计并实现了两个包含不同金属接触结构且工作在2.6GHz的平面倒F天线（planar inverted F antenna，PIFA）。最后比较了EGaIn焊接前后PIFA的互调水平，其中对PIM指标的最大抑制程度为35dB。验证了EGaIn可以在室温下对PIFA的接触结点进行可重构焊接，这为电连接中的非线性抑制提供了一种参考方法。     

高速低压差分信号(LVDS)器件应用设计方法研究

随着高速LVDS器件得到广泛应用,在高速信号使用LVDS传输时,信号传输线路问题、信号传输波形的最佳化成为非常重要的课题之一。由于印制电路板的布局布线直接影响信号传输质量,因此利用仿真对印制板分析成为设计上不可缺少的手段。有鉴于此,文章深入探讨了高速电路的设计,总结出设计技巧。     

GaAs PHEMT的I-V特性退化机理综述

新一轮信息技术发展背景下，砷化镓赝调制高电子迁移率晶体管在射频通信中的应用值得关注，文章对其I-V特性的主要退化机理进行综述并提出性能优化的方向和措施。文章通过分析晶体管的层结构及层功能，推导晶体管的I-V特性方程，建立器件物理层面的参量与电路层级的参数之间的映射关系，以此寻找其阈值电压、漏源电流及跨导等性能参数的退化规律。为使性能退化过程的叙述条理清晰，文章将主要退化失效机理划分为结构缺陷、电热应力和环境因素三个方面。为舒缓减轻晶体管的退化失效程度，文章从结构材料、加工工艺和电路设计等方面探讨性能的改进空间和优化途径。     

航天用高效率半导体激光器驱动电源

随着航天用半导体激光器功率的增加,对其驱动电源的效率提出了更高的需求,采用传统硬开关变换方式的反激已经无法满足效率要求。针对此问题,基于高可靠性器件和反激拓扑,研究一种高效率的恒流源实现方法。反激主电路采用准谐振的工作模式,谷底开通方式使其开关损耗大幅下降。利用一个电流互感器配合简单外围电路实现电流过零检测、输出电流平均值检测以及同步整流驱动三个功能,进一步降低了辅助电路的损耗。搭建了实验样机进行效率测试。结果表明:采用此设计方案的样机在额定负载下效率可以达到92%以上。     

用继电器实现50～900MHz宽带信号传输

在使用继电器实现50～900MH宽带信号传输时,通过对相邻信号线间的串扰信号的实际测量,发现元器 件的布局布线直接影响串扰信号的大小。通过对实测结果的进一步分析看出,如果布局布线合理,在使用通用继电器实 现50～900MHz宽带信号传输时,可以将相邻信号线的串扰控制在-42dBm以内。     

基于线聚焦菲涅耳透镜的空间聚光光伏系统特性的实验研究

对线聚焦菲涅耳透镜的空间聚光光伏系统的特性开展了实验研究,以期解决工程设计时多参数合理匹配和选择的问题。通过研制由菲涅耳透镜—单晶硅太阳电池光伏组件、太阳模拟器和测试设备组成的实验装置,开展了菲涅耳透镜失焦距离、聚光比和太阳电池短路电流、开路电压、最佳功率、填充因子、效率、温度等之间的关系以及不同失焦距离和不同太阳光线横向偏角对聚焦宽度的影响的实验测试和实验分析工作。研究结果表明：聚光太阳电池性能随短路电流和最佳功率的提高而提高,短路电流和最佳功率分别随聚光比的增加而近似呈线性增大,开路电压基本不随聚光比变化;失焦距离变化引起透镜聚焦宽度变化,进而影响电池表面辐射强度和有效聚光比,应控制失焦距离在可允许范围内;太阳电池串联电阻对聚光太阳电池工作性能存在不利影响,需尽可能选择低串联内阻、高填充因子的太阳电池;应保证聚光太阳电池具有良好的散热条件;太阳光线横向偏角会导致聚焦宽度变大、聚光比减小,并使聚焦光线偏离太阳电池,应控制横向偏角在规定范围内。研究结果为线聚焦菲涅耳透镜空间聚光光伏系统工程设计提供了技术支持。     

同步串行总线在通信卫星转发器中的应用

提出了一种适用于通信卫星转发器分系统测控数据传输的5线制同步串行总线,支持30个终端同时接入,改变了通信卫星平台传统的点对点式的遥测遥控信息传输方式,大大减少了通信舱内电缆数量;并在某通信卫星载荷舱上进行了应用,使卫星载荷舱质量减少几十千克,提升了卫星平台的有效载荷能力。文章设计的串行总线提供标准的接口电路,有利于有效载荷设备的扩容,可以推广至更多的有效载荷设备,构成其之间的测控信息网络。     

用于商业航天中的无源被动式电池管理电路（英文）

Recently for lithium-ion batteries in satellites and spaceships, the Battery Management System(BMS) has become essential to enhance life and guarantee safety. However, most of the balance management circuits need complicated cell sensing and duty control modules. Such circuits are too costly to commercialize. In order to reduce the cost, weight, volume and energy consumption of BMS, this paper proposes a new battery management circuit. The designed circuit is passive and small in size. The charge voltage is regulated by increasing the bypass current through an adjustable reference chip. Experimental results show that the bypass current increases linearly if the charging voltage is in the range of 4.05 V to 4.2 V. Also after several charge-discharge cycles, the differences between batteries visibly decrease. The proposed circuit is small in size, low in power consumption and economical, making it ideal for commercial space.