微波波导连接器无源互调的研究

摘要

近年来，随着通信行业的蓬勃发展，用户数量急剧增加，通信链路的大规模建设，使无源器件的使用十分普遍；与此同时，由无源器件非线性而产生的无源互调（Passive Intermodulation，PIM）干扰也日益严重。无源互调产物一旦落入接收机的频带内，将严重影响系统的通信质量，因此，如何降低无源互调干扰的问题越来越受到通信行业的关注，要降低通信系统中的无源互调干扰，对无源互调产生机理的研究非常必要，所以，对无源互调的研究具有一定的理论意义和实际意义。　　本文以矩形波导连接器为基础，对无源互调的产生机理进行分析并建立无源器件两级级联模型。无源互调的产生机理主要有：材料非线性和接触非线性，波导结处的接触非线性是无源互调产生的常见原因之一，主要的非线性机理为接触机理和半导体机理。接触机理认为，看似紧密接触的两个波导法兰，从微观上看，实际接触只发生在粗糙平面的少数微凸体上，流过波导结的电流向接触微凸体聚集时因为突然收缩而产生非线性，导致无源互调的产生。半导体机理主要来源于波导结处的金属-绝缘层-金属（Metal-Insulator-Metal，MIM）结构，因为空气氧化、沾污等原因在法兰表面形成一层纳米级的绝缘层，形成MIM结构。本文着重研究了半导体机理中的量子隧道效应和热电子发射效应，分析了两个效应中互调干扰的主要影响因素，及无源互调电流密度随各因素的变化趋势；讨论了在相同条件下，起主导作用的产生机理，对降低无源器件的互调干扰具有指导性意义。无源器件的大量使用，使一条通信链路中不止存在一个无源器件，针对目前无源器件级联的普遍现象，本文将无源器件简化为波导结，建立了两级级联模型。分析输入载波信号连续经过两个波导结后，无源互调功率的变化，考虑到用于连接两个波导结的传输线对输入载波信号的相位有影响，研究了无源互调功率随传输线相位长度的变化规律，输入载波信号的相位差与传输线相位长度的关系，从而可以有效的避开无源互调功率累加最大值，达到降低无源互调干扰的目的。

目录

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第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 无源互调国内外研究现状

1.3 本文的研究内容和主要工作

第2章 微波无源器件PIM的基本理论

2.1 矩形波导的基本理论

2.2 无源互调的基本理论

2.3 本章小结

第3章 波导连接器PIM产生机理的分析

3.1 材料非线性

3.2 接触非线性

3.3 量子隧穿效应

3.4 热电子发射效应

3.5 本章小结

第4章 波导结处PIM功率的计算

4.1 波导结处PIM电流的计算

4.2 波导结处阻抗的计算

4.3 波导连接器PIM功率的计算

4.4 两级级联时无源互调叠加效应的分析

4.5 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢