空間行波管非線性失真抑制理論及實驗研究.pdf

1、空間行波管是各類應(yīng)用衛(wèi)星中的核心部件，其自身非線性特性造成的交調(diào)(IM)失真分量會嚴(yán)重地限制行波管的基波能量，降低行波管的增益，進(jìn)而影響整個系統(tǒng)的性能。通過注入適當(dāng)幅度和相位的信號，來抑制空間行波管非線性失真是最具研究價值的方法之一，本文首先對行波管非線性特性的物理原理進(jìn)行理論研究，通過計算機仿真和實驗測量的方法，從多個角度全面地分析了行波管的非線性特性。然后，從理論分析、計算機仿真、實驗驗證三個方面，對抑制空間行波管三階交調(diào)分量的信號

2、注入技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)地研究，并將抑制結(jié)果進(jìn)行對比分析。此外，還通過仿真方法進(jìn)一步研究了混合信號和雙三階交調(diào)注入技術(shù)對IM3的抑制效果，以及諧波和三階交調(diào)注入技術(shù)對于五階交調(diào)失真分量的抑制情況。
　　 具體研究內(nèi)容和創(chuàng)新工作如下：
　　 (1)行波管非線性特性物理原理的理論研究。根據(jù)反映器件基本物理性能的行波管模型MUSE數(shù)學(xué)表達(dá)式，從數(shù)學(xué)理論角度全面地分析了信號注入分量和行波管非線性分量在行波管軸向產(chǎn)生相消干擾從而抑制非線性

3、失真的過程。
　　 (2)幅度和相位失真的仿真和實驗測量。從理論分析、計算機仿真及實驗測量三個方面，研究幅度失真和相位失真的生成機理，以及其對于空間行波管整體性能的具體影響。
　　 (3)行波管非線性特性的仿真研究。利用軟件LMSuitev0．92對單音頻和雙音頻兩種模式下的行波管非線性特性，即增長速率、基頻間距和空間波譜演化等，進(jìn)行計算機仿真研究。通過觀測基波初始功率和頻率的改變對行波管輸出性能的影響，能獲得使行波管放

4、大性能得以提升的基波參量。
　　 (4)抑制三階交調(diào)失真的信號注入法研究。先進(jìn)行計算機仿真，然后通過實驗平臺分別測量諧波和三階交調(diào)信號注入技術(shù)對空間行波管IM3的抑制情況，實驗結(jié)果表明：三階交調(diào)注入技術(shù)能夠得到25．2dB的IM3最大抑制量，明顯大于諧波注入技術(shù)的12．7dB，兩者對三階交調(diào)失真分量的抑制效果都很良好，且IM3注入技術(shù)對實驗條件的要求較低，顯然，對于窄帶空間行波管而言三階交調(diào)注入技術(shù)更具優(yōu)勢。此外，利用仿真方法證

5、明了雙三階交調(diào)信號注入對較高的和較低的IM3可以產(chǎn)生同步最佳抑制效果，在兩個IM3頻率處分別產(chǎn)生46dB和53dB的最佳抑制量，且混合信號注入技術(shù)(諧波和三階交調(diào)信號)也能對IM3最大抑制36．9dB，效果明顯。
　　 (5)抑制五階交調(diào)失真的信號注入技術(shù)研究。采用計算機仿真法研究了諧波和IM3信號注入技術(shù)對于更高階的非線性失真分量一五階交調(diào)分量(IM5)的抑制效果，結(jié)果表明：注入諧波和IM3信號可以對相應(yīng)的IM5分別產(chǎn)生18．