本發(fā)明涉及一種確定大功率微波部件高階無源互調(diào)電平的方法，屬于微波部件無源互調(diào)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

無源互調(diào)(passive-intermodulation,簡稱pim)是指在大功率條件下，當(dāng)輸入兩個(gè)或者兩個(gè)以上載波時(shí)，由于微波無源部件的非線性導(dǎo)致載波信號相互調(diào)制，產(chǎn)生載波頻率的組合產(chǎn)物落入接收通帶內(nèi)造成干擾的現(xiàn)象，當(dāng)互調(diào)電平較低時(shí)，會(huì)使接收信號底噪抬高，使接收機(jī)信噪比降低，誤碼率升高；當(dāng)互調(diào)電平進(jìn)一步增高時(shí)，會(huì)影響整個(gè)通信系統(tǒng)的正常工作，被迫降低功率使用，或分通道使用；嚴(yán)重時(shí)互調(diào)產(chǎn)物將淹沒接收信號，導(dǎo)致通道阻塞，通信中斷，使整個(gè)系統(tǒng)處于癱瘓狀態(tài)。因此無源互調(diào)效應(yīng)是影響航天器載荷性能、高可靠性的重要因素。

在空間應(yīng)用中，受頻率資源的限制，發(fā)射信號和接收帶寬通常相距較遠(yuǎn)，無源互調(diào)的階數(shù)通常較高。而高階的無源互調(diào)的功率電平更小，對小信號的觀測較困難導(dǎo)致高階的無源互調(diào)測量困難較大，而測試低階的無源互調(diào)相對容易。因此在進(jìn)行微波部件無源互調(diào)分析評價(jià)時(shí)，通常需要根據(jù)低階無源互調(diào)來預(yù)測高階無源互調(diào)電平，從而實(shí)現(xiàn)對微波部件無源互調(diào)特性的評價(jià)。

傳統(tǒng)的預(yù)測高階無源互調(diào)的方法均采用冪級數(shù)法，雖然能夠獲得各階無源互調(diào)分量的解析表達(dá)式，但無法適用于濾波器和雙工器等復(fù)雜諧振結(jié)構(gòu)，預(yù)測誤差大，無法滿足微波部件無源互調(diào)性能評估的要求，因此需要開展基于復(fù)合指數(shù)非線性關(guān)系的高階無源互調(diào)預(yù)測方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種確定大功率微波部件高階無源互調(diào)電平的方法。

本發(fā)明的上述目的主要是通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：1.一種確定大功率微波部件高階無源互調(diào)電平的方法，包括如下步驟：

步驟(1)、預(yù)先給定載波頻率分別為f1和f2，互調(diào)頻率為fp(|m|+|n|)＝m*f1+n*f2且為正值，其中，m，n均為非零整數(shù)且符號相反并且二者的絕對值差值為1；

步驟(2)、預(yù)先給定n個(gè)功率的3階無源互調(diào)電平測量值pmea3(i),i＝1…n，其中無源互調(diào)測量時(shí)輸入的兩路載波信號總功率為ps(i)，兩路載波功率相等，pc(i)為第i個(gè)測試用單路載波功率；

步驟(3)、基于pc(i)和pmea3(i)，獲得最小時(shí)對應(yīng)的無源互調(diào)輸入對數(shù)和輸出對數(shù)之間非線性關(guān)系的系數(shù)，其中pim3(i)為載波頻率為f1和f2，載波功率相等且均為pc(i)時(shí)在頻率fp3處的互調(diào)電平；

步驟(4)、根據(jù)步驟(3)獲得的系數(shù)，確定|m|+|n|階的無源互調(diào)電平pim(|m|+|n|)(i)，pim(m+n)(i)為載波頻率為f1和f2，載波功率相等且均為pc(i)時(shí)在頻率fp(|m|+|n|)處的互調(diào)電平。

進(jìn)一步的，步驟(3)中采用最小二乘法獲得最小時(shí)的系數(shù)。

進(jìn)一步的，無源互調(diào)電平pim(|m|+|n|)(i)為載波頻率為f1和f2，載波功率相等且均為pc(i)時(shí)，對vout(t)進(jìn)行傅里葉變換后在頻率fp(|m|+|n|)處的功率值，vout(t)滿足k是不小于3的正整數(shù),vin(t)＝(pc(i))^0.5*(cos(2πf1t)+cos(2πf2t))，t從0到t0變化，t0≥m/f1，m≤0.1*f1。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明提供一種確定大功率微波部件高階無源互調(diào)電平的方法，該方法基于不同功率條件下3階無源互調(diào)電平測量值，采用復(fù)合指數(shù)來描述無源互調(diào)的非線性關(guān)系，通過擬合獲得非線性關(guān)系的參數(shù)，基于獲得的參數(shù)預(yù)測高階無源互調(diào)電平，該方法統(tǒng)一考慮了所有功率點(diǎn)的無源互調(diào)特性，采用復(fù)合指數(shù)有效描述了非線性關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了微波部件高階無源互調(diào)的準(zhǔn)確預(yù)測，為后續(xù)型號在高階無源互調(diào)測試系統(tǒng)不具備條件下微波部件無源互調(diào)水平的評估提供了有效手段。

(2)本發(fā)明針對非線性關(guān)系進(jìn)行任意高階無源互調(diào)的計(jì)算，同時(shí)適用于5、7、9、11、13等高階無源互調(diào)的預(yù)測，不受解析公式截?cái)嗾`差的限制，應(yīng)用范圍更廣。

(3)本發(fā)明不僅適用于連接器等傳輸器件，還適用于濾波器、雙工器等復(fù)雜諧振結(jié)構(gòu)微波部件，普適性更強(qiáng)，為后續(xù)型號在高階無源互調(diào)測試系統(tǒng)不具備條件下微波部件高階無源互調(diào)電平的評估提供了有效手段。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中的基于3階無源互調(diào)電平預(yù)測的5、7、9階無源互調(diào)的結(jié)果。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述：

本發(fā)明一種確定大功率微波部件高階無源互調(diào)電平的方法具體包括如下步驟：

步驟(1)、預(yù)先給定載波頻率分別為f1和f2，互調(diào)頻率為fp(|m|+|n|)＝m*f1+n*f2且為正值，其中，m，n均為非零整數(shù)且符號相反并且二者的絕對值差值為1；本例中|m|+|n|＝3、5、7、9；其中fp3＝2*f1-f2，fp5＝3*f1-2*f2，fp7＝4*f1-3*f2，fp9＝5*f1-4*f2

步驟(2)、預(yù)先給定n個(gè)功率的3階無源互調(diào)電平測量值pmea3(i),i＝1…n，其中無源互調(diào)測量時(shí)輸入的兩路載波信號總功率為ps(i)，兩路載波功率相等，pc(i)為第i個(gè)測試用單路載波功率；

步驟(3)、基于pc(i)和pmea3(i)，采用最小二乘法獲得最小時(shí)對應(yīng)的無源互調(diào)輸入對數(shù)和輸出對數(shù)之間非線性關(guān)系的系數(shù)a1，a2，a3(本例中k＝3)，其中pim3(i)為載波頻率為f1和f2，載波功率相等且均為pc(i)時(shí)在頻率fp3處的互調(diào)電平；

無源互調(diào)輸出vout(t)＝exp[a1+a2×lnvin(t)+a3×(lnvin(t))²]

無源互調(diào)輸入vin(t)＝(pc(i))^0.5*(cos(2πf1t)+cos(2πf2t))

t從0到t0變化，t0≥m/f1，m≤0.1*f1。

步驟(4)、根據(jù)步驟(3)獲得的系數(shù)a1，a2，a3，確定5階、7階和9階的無源互調(diào)電平pim5(i),pim7(i),pim9(i)，pim5(i),pim7(i),pim9(i)分別為載波頻率為f1和f2，載波功率相等且均為pc(i)時(shí)在頻率fp5、fp7、fp9處的互調(diào)電平；

上述互調(diào)電平pimj(i)為載波頻率為f1和f2，載波功率相等且均為pc(i)時(shí)，對vout(t)進(jìn)行傅里葉變換后在頻率fpj處的功率值(j＝5,7,9)，vin(t)＝(pc(i))^0.5*(cos(2πf1t)+cos(2πf2t))，t從0到t0變化，t0≥m/f1，m≤0.1*f1。

實(shí)施例

采用三階濾波器進(jìn)行實(shí)施：

(1)、f1＝2.16ghz和f2＝2.21ghz，fp3＝2.11ghz，fp5＝2.06ghz，fp7＝2.01ghz，fp9＝1.96ghz

(2)、n＝16；16路測試載波總功率分別為

ps(i)＝[28293031323334353637383940414243]

單路載波功率為：

pc(i)＝[25262728293031323334353637383940]

i＝1……16

3階無源互調(diào)測量結(jié)果分別為pmea3(i)＝[-97.36-94.13-91.33-88.38-85.45-82.48-79.55-76.83-73.76-70.99-68.26-65.51-62.62-59.77-57.43-54.59]

取k＝3，

擬合獲得的無源互調(diào)輸入對數(shù)和輸出對數(shù)之間非線性關(guān)系的系數(shù)為：

a1＝-12.67674223；

a2＝2.9812189283；

a3＝-0.0441141565；

計(jì)算的5階無源互調(diào)電平為

-146.775857938189-141.065348196692-136.026448884822

-131.401398345412-127.058829298947-122.922629758045

-118.944732198689-115.092831161809-111.344166104475

-107.682096295177-104.094086352261-100.570458003226

-97.1035829279449-93.6873419332178-90.3167515008152

-86.9876991576942

計(jì)算的7階無源互調(diào)電平為

-161.390918298248-162.986043946613-170.469235079537

-164.883696535749-153.132269936123-145.881860313671

-140.063209713121-134.963170166180-130.299047405412

-125.929577803398-121.773938528485-117.781533195820

-113.918576871471-110.161385463776-106.492711681603

-102.899605120619

計(jì)算的9階無源互調(diào)電平為

-164.183268748501-162.945737202823-162.199690789293

-162.296222259669-164.208109010176-173.746797745846

-163.744861677007-152.986902922963-145.975508458979

-140.265089444012-135.227254617602-130.603855903329

-126.263369297505-122.129606501995-118.154457857283

-114.305592329199

其中無源互調(diào)電平pimj(i)為載波頻率為f1和f2，載波功率相等且均為pc(i)時(shí)，對vout(t)進(jìn)行傅里葉變換后在頻率fpj處的功率值，vout(t)＝exp[α1+α2×lnvin(t)+α3×(lnvin(t))²]，j＝3,5,7,9，vin(t)＝((pc(i))^0.5)*(cos(2*pi*f1*t)+cos(2*pi*f2*t))，t從0到t0變化，t0＝100ms。

如圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例中的基于3階無源互調(diào)電平預(yù)測的5、7和9階無源互調(diào)的結(jié)果，由圖可知，本發(fā)明方法的計(jì)算結(jié)果與高階測量結(jié)果吻合良好，本發(fā)明預(yù)測方法具有較高的準(zhǔn)確性。

以上所述，僅為本發(fā)明最佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。