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。     

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。     

多载波卫星系统无源互调问题的研究

由于无源非线性而产生的无源互调(PIM)对现代大功率多通道卫星造成了严重危害。本文对多载波卫星系统的无源互调问题进行了研究，根据工程实际应用情况，从多载波角度出发，通过对信号功率谱的分析，得到了关于PIM的频率分布、幅度大小等方面的一些结论。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于小波神经网络的PIM功率时间序列预测

无源互调（passive intermodulation，PIM）是影响通信系统性能的关键因素之一。研究表明，PIM信号并非一个定值，而是随时间变化的非平稳信号。基于PIM功率信号的时间序列特性，文章提出基于小波神经网络的PIM功率时间序列预测方法。首先，详细介绍小波神经网络预测模型及其预测方法；其次，以同轴连接器为验证对象，通过PIM实验测试系统获得3阶PIM功率的时间序列；最后，依据获得的PIM功率时间序列，结合构建的小波神经网络预测模型对后续的时间序列进行预测分析，并将预测结果与实验结果进行比较，从而验证小波神经网络在预测PIM功率时间序列方面的有效性。该研究对于开展PIM抑制技术具有一定的参考价值。     

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...     

用于热真空环境下整星微波无线测试的低PIM吸波热沉研制

随着通信卫星技术的发展,收发共用已成为通信卫星有效载荷常用的设计方法,在这种情况下,无源互调(passive intermodulation,PIM)问题就显得尤为突出。为了完成整星及转发器分系统在热真空环境下的PIM指标测试,利用碳化硅吸波材料研制了一种低PIM吸波热沉,并利用该吸波热沉建立了指标小于150 dBm的低PIM测试环境,同时兼具热流模拟功能和微波功率耐受能力。在热真空环境下圆满完成了国内首次有整星参与的微波载荷无线PIM测试试验。     

非接触式低无源互调波导滤波器

无源互调(passive intermodulation, PIM)是微波部件及系统中一种常见的非线性干扰,对卫星及地面通信均有着普遍影响。不良金属电接触所导致的接触非线性是PIM的主要根源。将间隙波导技术原理与PIM问题相结合,提出通过非接触电磁屏蔽消除微波部件中的金属接触,实现了稳定高效的PIM抑制效果。首先以槽间隙波导为例,开展了非接触式波导传输线的PIM实验研究,进一步采用串联短路枝节结构,设计研制了一种Ku频段非接触式波导低通滤波器。实测结果显示,非接触式滤波器在具有优秀电磁传输性能的同时,其PIM电平基本保持在测试系统残余PIM电平附近,且不受表面处理及连接力矩影响,获得了稳定的低PIM特性。该工作可为低PIM微波毫米波部件及系统设计实现提供一种新的思路。     

一种新型透波低无源互调温箱箱体的设计

收发共用技术在卫星通信天线上的广泛应用将引发无源互调（passive intermodulation, PIM）。卫星天线工作在空间高低温交变环境中，而其PIM性能对温度具有敏感性，故需开展地面试验予以验证。为此，提出一款可用于测试天线在高低温环境下PIM性能的透波低无源互调温箱，主要在透波材料选用、结构耐压、箱体保温性能等方面开展设计和验证，最终建造的温箱满足耐温-150～150 ℃，箱体结构聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）板的安全裕度为0.648，总插损＜1 dB，箱体的PIM性能基本稳定优于-150 dBm，目前已广泛应用在天线PIM性能的地面试验验证中。     

导航卫星天线收发系统耦合分析与仿真

导航卫星天线系统由接收天线系统和发射天线系统组成,发射天线系统为多频段工作模式。接收天线系统为单频段工作模式。当多个频段的信号经过发射天线系统后的三阶无源互调产物落入接收天线系统工作带宽内时,如果无源互调电平大于接收信号电平,则将严重影响导航卫星接收系统的正常工作。为此,应尽量提高发射天线与接收天线之间的隔离度,使已产生的无源互调电平得到有效衰减,从而不影响正常接收信号的工作。文章从微波网络JS散射矩阵出发,结合电磁场专用软件,给出了两种卫星平台上的发射和接收天线之间隔离度的仿真分析结果,为导航卫星天线布局提供依据。     

极化SAR中的有源干扰抑制分析

极化SAR已成为SAR技术的研究热点,本文针对极化SAR中有源干扰(包括有源压制干扰和有源欺骗干扰)的抑制问题进行了研究.通过分析多通道极化SAR(M-PolSAR)系统中的信号模型及干扰模型,提出了一种结合极化与多通道技术的有源干扰抑制方法.通过快时间域的STAP技术和慢时间多普勒域对消,对包括压制和欺骗的有源干扰进行有效的抑制,给出了抗有源干扰的PolSAR成像的工程实现流程.仿真实验验证了该方法的有效性.     

星载功率放大器NPR测试方法研究

针对星载功率放大器噪声功率比(noise power ratio,NPR)指标缺乏考核方法的问题,根据多载波非线性工作原理,使用基于数字I/Q调制的方法在Matlab里编辑基带波形文件,形成具有陷波的宽带多载波信号,依据频谱仪采样的数字预处理方法校准宽带多载波信号的幅度平坦度,调节矢量信号源I/Q两路的功率偏置进而调整陷波的深度来生成满足条件的宽带多载波激励信号。通过输入放大器该校正后的激励信号、分析被测放大器件输出端频谱陷波内产生的互调失真分量的测试方法,设计了通过矢量信号源和频谱仪进行测试的方案。根据方案所搭建的测试系统,完成了某K频段行波管放大器（主载波频率为19800MHz,带宽为80MHz）的测试验证。研究结果表明,提出的NPR测试方法有效可行,为考核星载微波功率放大器NPR指标提供了具体的测试方法。