基于介电非线性机制的微带电路无源互调效应研究

微带电路无源互调产生机制尚无定论并且缺乏可靠的理论预测方法,本文基于等效受控源模型,建立了基于介电非线性机制的微带线无源互调的解析计算模型,同时,通过对比测试聚四氟乙烯玻纤布介质微带线和空气介质微带线的三阶互调规律验证了介质非线性是微带电路无源互调的一种主要非线性来源,并提取了非线性参数.实验结果显示聚四氟乙烯玻纤布介质微带线比空气介质微带线的传输互调高了约20dB,反射互调高了约15dB,表明介质非线性是聚四氟乙烯玻纤布介质微带线互调的主要来源.同时,根据本文建立的微带线互调计算解析模型,提取聚四氟乙烯玻纤布介质基板的三阶非线性相对介电常数.本文研究方法可以进一步用于其它微带电路无源互调规律计算研究.     

基于介电非线性机制的微带电路无源互调效应研究

微带电路无源互调产生机制尚无定论并且缺乏可靠的理论预测方法,本文基于等效受控源模型,建立了基于介电非线性机制的微带线无源互调的解析计算模型,同时,通过对比测试聚四氟乙烯玻纤布介质微带线和空气介质微带线的三阶互调规律验证了介质非线性是微带电路无源互调的一种主要非线性来源,并提取了非线性参数.实验结果显示聚四氟乙烯玻纤布介质微带线比空气介质微带线的传输互调高了约20dB,反射互调高了约15dB,表明介质非线性是聚四氟乙烯玻纤布介质微带线互调的主要来源.同时,根据本文建立的微带线互调计算解析模型,提取聚四氟乙烯玻纤布介质基板的三阶非线性相对介电常数.本文研究方法可以进一步用于其它微带电路无源互调规律计算研究.     

微带线无源互调的传输矩阵理论方法

均匀微带线是微带电路的基本结构,建立微带线PIM解析模型具有重要意义。本文基于受控源等效,在微带线的集总电路等效模型中,将微带线中的分布式寄生非线性PIM源建模为二次受控电流源或电压源,从而得到微带线PIM电压和电流关系的传输矩阵表达式,建立了寄生非线性机制的微带线PIM解析计算模型;并通过对比不同长度的镀镍微带线与不同浓度掺磷工艺镀镍微带线的传输互调与反射互调规律,验证本文提出的PIM传输矩阵方法的合理性。通过该模型提取了镍镀层在0.71 GHz时的三阶相对磁导率非线性系数为1×10^-10 m²/A²。本文方法为进一步建立其他复杂结构微带电路PIM模型提供了新思路。     

《电讯技术》专题资料《通信系统中的无源非线性技术研究》题要（一）

无源互调的非线性机理及其分析方法.本文研究了无源互调非线性的物理机理及其分析方法。指出无源互调干扰主要来自两种无源非线性：即接触非线性和材料非线性。对几种重要的非线性机理（半导体机理、电子隧道效应、二次电子倍增放电效应和接触机理）进行了特别的描述。幂级数法的分析表明，等幅二载波情况下三阶无源互调功率随总输入功率以3dB／dB的速率增加；在不等幅二载波且总输入功率保持不变情况下，当载波功率之比较大时（大于10dB），三阶无源互调功率随输入载波功率比的变化是对数线性的，当离三阶互调产物较近的发射载波的功率比另一个载波的功率高出3dB时，对应的三阶互调功率最大。结合相关文献的测量数据对该非线性模型进行了验证，证实了这种方法的正确性和有效性。     

GSM二次谐波和二阶无源互调IM2与三阶无源互调IM3的研究

正1引言互调干扰在移动通信系统中很常见,若处理不当,将影响移动通信系统的服务质量和信噪比,从而影响通信系统的容量。以下结合案例数据,对GSM二次谐波和二阶无源互调IM2与三阶无源互调系统进行分析。无源互调是指非线性射频线路中,在大功率条件下,在输入两个及以上载波时,因为微波部件的非线性产生载波不同谐波和/或差频信号现象。无源非线性会引起射频信号产生许多谐波信号,二阶、三阶互调产物是因为通信系统中无源器件非线性引起互调干扰。这会对移动通信系统接收机造成严重干扰,尤其是在多系统     

无源互调产生的物理机制

随着无线通信和卫星通信技术的迅速发展,无源互调（PIM）对通信系统的干扰越来越显著。该文主要介绍了PIM产生的非线性物理机制（包括接触非线性和材料非线性）。接触非线性主要来源于接触中的隧穿效应、热电子发射等,并受到接触表面粗糙度、接触间机械应力与对称性等因素的影响。材料非线性主要来源于材料中的热电耦合和非线性源散射效应,其几何结构与点状污染等因素也会对PIM产生影响。未来,PIM底层物理机理的研究需求更加迫切,需要深入到微观领域,并且与多物理场建模与分析技术相融合,才能深入全面地揭示无源互调机理,进而指导无源互调抑制的相关设计。     

波导法兰连接的无源互调分析与测量

在卫星通信系统中,非铁磁性微波无源器件的无源互调(PIM)问题非常严重,产生PIM的根源在于天线、波导法兰等无源器件的非线性效应,例如场发射、量子隧穿、热电子发射、电致伸缩、微放电等[1]。文中通过对波导法兰无源互调模型的分析和测量,得出波导间接触压力越大,各阶PIM越小;PIM阶数越高,载波功率之比对其影响越大。     

金属接触非线性引起的无源互调效应的数值分析

针对时域物理光学方法求解无源互调问题的局限性,提出基于"场路结合"的数值分析方法,建立非线性金属结的等效电路模型并将其引入到全波方法中,通过全波方法与等效电路相结合的方式来分析系统的无源互调干扰.计算实例表明,该方法可以精确地计算由于金属接触非线性引起的无源互调及其作为二次辐射源所激发的电磁场,避免了时域方法在电大尺寸问题上计算的积累误差以及只能对处于远场区的简单微波结构的无源互调效应进行求解的问题.本文提出的场路结合数值分析方法为微波部件无源互调效应的研究提供了新的思路与方法.     

基于正态分布宽带信号的无源互调特征行为分析

在现代无线通信中,无源互调是影响通信信号传输质量的重要因素。双音互调测试能够有效衡量无源器件的非线性特性,却无法准确预测出器件在宽带信号激励下的非线性失真。因此本文提出了一种基于正态分布的宽带信号激励下的射频连接器无源互调特性分析方法。通过双音互调测试,建立射频连接器无源非线性传输数学模型,并将基于正态分布的等效宽带信号作为非线性传输模型的激励源进行模拟仿真。结果表明,宽带无源互调功率分布与宽带信号功率分布相同,n阶宽带无源互调带宽为原宽带信号带宽的n倍,宽带信号的无源互调产物相较于双音测试信号有所增强,且信号的信噪比下降,说明宽带信号在传输过程中受到的干扰更加严重。电路仿真和数值计算呈现出良好的一致性,证明了本分析方法的有效性。     

5G和卫星通信中无源互调电磁干扰研究

现代通信技术向着高密度、高集成、广域覆盖方向快速发展,无线接入终端数量大幅提升,微波器件固有寄生的无源非线性导致的互调干扰严重制约了现代频谱资源的高效利用.文章从无源互调机理研究出发,梳理了国内外无源互调机理研究中的经典问题以及最新进展,总结了近几十年来关于无源互调建模、检测、抑制与对消的研究成果,并结合现代通信技术特点,指出多物理场、多调制模式、多信道重合条件下的PIM问题将成为研究热点.     

移动通信微波部件无源互调干扰综述

在地面通信系统中,基站的微波部件长期暴露在外,受温度、湿度、污染等因素影响,原本洁净的部件表面受到氧化、沾污等,导致接触不良,产生无源互调(PIM),干扰通信系统,导致地面移动通信中PIM的干扰不可避免。卫星通信系统中,由于通信距离远、平台限制等,必须采用收发共用模式,随着接收机灵敏度提升,对PIM指标要求更高;因系统高可靠性要求,PIM成为系统成败的关键问题之一。本文介绍了地面移动通信和星载微波部件PIM干扰的特点和研究进展,以期对PIM研究提供参考。     

高效无源互调建模仿真中的统计方法

在现代大功率通信干扰问题中,无源器件的非线性杂散干扰机理最为复杂,在现代大功率高密度的通信系统中越来越受到重视。面对无源器件的典型非线性效应之无源互调(PIM)问题,本文从PIM产生机理、建模角度梳理了近年来国内外普遍的PIM建模方法及关键步骤。针对几种典型微观界面等效、PIM数值转换方法以及面向工况条件的微波部件建模问题,总结了现有的可行方法。进一步提出了基于统计方法分析动态PIM区间预测分析方法的思路,该方法同样基于微观统计方法,对接触界面的不可具体量化的界面问题进行建模,最终获得工况条件下接触PIM的统计分布区间及其产物概率,为实际工况条件下微波部件PIM预测提供了一种大样本分析方法,为进一步提高实际微波部件的PIM稳定性提供了参考。     

Effects of Geometrical Discontinuities on Distributed Passive Intermodulation in Printed Lines

This paper presents the results of experimental study of passive intermodulation (PIM) generation in microstrip lines with U-shaped and meandered strips, impedance tapers, and strips with the profiled edges. It is shown that the geometrical discontinuities in printed circuits may have a noticeable impact on distributed PIM generation even when their effect is indiscernible in the linear regime measurements. A consistent interpretation of the observed phenomena has been proposed on the basis of the phase synchronism in the four-wave mixing process. The results of this study reveal new features of PIM production important for the design and characterization of low-PIM microstrip circuits.      

MCM-C/D微波基板工艺技术研究

提出了一种新型的MCM-C/D微波基板研制方法,克服了低温LTCC基板微带线耐焊性差及附着力差的缺点。研究了MCM-C/D基板的膜层结构特征及制作过程的工艺控制方法,并给出相应的试验结果,这对于微波电路基板的设计和应用有一定的参考价值。     

New integrated subsystems for millimeter wave applications

This paper will give a general view of the new developments of integrated subsystems for millimeter wave applications in Europe. Since the first developments of the microstrip and the finline technologies for millimeter wave applications, important progresses have been observed in the mastery and the affordability of these technologies, as well as for the search and the development of new concepts. We describe first the new developments of subassemblies using microstrip and finline technologies, mostly for military applications, but also for some civilian ones. We will see, afterwards, that the emergence of new applications, especially civilian, and the search for cost reductions, have favoured the appearence of new principles of integration, among which the most promising are quasi-optical techniques. The need for cost reductions have also favoured R&D activities in the field of monolithic millimeter wave circuits development. Two types of technologies are concerned: microwave monolithic integrated circuits on GaAs (mmlcs) and silicon monolithic millimeter wave integrated circuits (SlMMWlCS), silicon having very interesting properties at such high frequencies.     

CAD techniques for microwave circuits

In little more than 10 years computer-aided design (CAD) of microwave circuits has moved from dumb terminals on mainframe computers to PCs, and now to powerful RISC workstations. Commercial CAD software now integrates the various stages of microwave circuit design: schematic capture, simulation and layout. This paper reviews the different CAD packages that are available for microwave circuit design. The basic principles employed in the modelling of microstrip circuits are introduced and the reasons for the extensive use of frequency-domain simulations are explored. The developments in nonlinear, electromagnetic and system-level simulation methods are described     

微波组件设计中的腔体效应

微波有源模块因为腔体的原因造成自激和传输参数的恶化一直是微波电路设计的难点之一.目前没有完整的理论来支持微波有源电路模块的腔体设计.本文从理论上分析了以微带线作为主要微波传输载体的微波组件的腔体效应,借助电磁场仿真工具HFSS对装有微带电路的微波组件进行了仿真.根据仿真结果设计X波段微波组件,并对S参数进行了测试,测试...     

基于P型交指结构的星载微带电路小型化设计

现有星载微波系统中大量使用了各种形式的微带电路,但由于微带电路在低频率时尺寸较大,不利于星载产品小型化,因此提出了一种基于交指结构的微带电路小型化设计方法。该方法采用两个交指电容和高特征阻抗微带线构造的仔型结构替代原有微带结构,从而减小微带电路尺寸。对该方法进行分析并给出了设计理论,进行了仿真及实测验证,并成功应用到多种不同形式的微带电路中。最后给出了两个已验证的实例,一个基于FR4材料的2.4 GHz 功分器和一个基于RO4003C的1.4 GHz 耦合器。该设计方法可以在不改变电性能的基础上减少微带电路约40%的面积。