微波频段无源互调干扰研究

摘要

近几年，随着高功率、大容量、高灵敏度通信系统的发展和应用，无源互调（Passive Intermodulation，简称 PIM）问题作为一个技术难点而越来越得到人们的重视。无源互调本身是由无源器件的弱非线性特性引起的，例如非线性电路特性和非线性电磁特性。在小信号条件下，无源非线性失真是可以忽略的。但是，在高功率条件下，原本可以忽略的无源弱非线性失真变得异常突出。通常，有源器件非线性产生的失真信号可以通过滤波技术消除在允许的范围内。然而，无源互调失真产物紧邻工作频率的特点使其可以落入工作频带内。这成为了消除技术的难点所在。此外，无源互调往往还会出现在滤波器后面，因而是难以消除的。严重的失真不仅会降低接收机灵敏度、影响正常通信质量，还会使整个系统恶化，甚至发生故障。无源互调产生的机理是错综复杂的，往往是多种物理过程综合作用的结果，因而人们往往凭经验和行为模型来描述其背后的原因。
　　本文首先从无源非线性机理出发，阐述引起无源非线性的主要物理原因，数学模型以及分析方法。其次，以电热效应为背景，研究了印刷电路板上微带线无源互调产生的机理。从物理机理和现象学两个角度，分别利用两种方程对微带线无源互调产生、分布以及特点规律进行研究。最后，利用现有仪器搭建了无源互调测试系统。当输入信号的功率为27dBm时，我们观察到了比较明显的三阶互调信号。制作了多阻抗共面微带板，对多个微带板进行了测试，重点研究了不同阻抗匹配情况、微带线线长度与三阶互调信号产生的关系，并基于电压驻波原理，提出了一种短路线测量方法。实验测试证明，短路驻波能将电压波腹点处的互调信号放大17dB以上。这将大大提高系统的测量动态范围，实现在相对较小的输入功率下测试到相同大小的互调信号，大幅度降低互调测试对于输入功率的要求。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 无源互调基本概念

1.4 本文的主要研究内容

第2章 微波无源互调机理及分析方法

2.1 引言

2.2 无源互调机理

2.3 无源互调的分析方法

2.4 本章小结

第3章 微带线无源互调研究

3.1 引言

3.2 基于电-热效应的物理模型

3.3 基于非线性电报方程的数学模型

3.4 低无源互调微带线设计思路

3.5 本章小结

第4章 无源互调测试技术及实验

4.1 引言

4.2 PIM测试值的表示方法

4.3 无源互调测试系统的搭建

4.4 实验测试及结果分析

4.5 短路线驻波测试方法

4.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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