CN112260770B - 一种高功率电接触微波无源器件互调干扰抑制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高功率电接触微波无源器件互调干扰抑制装置，在高功率电接触微波无源器件后端级联一滤波器件，且滤波器件频率参数的设定依据解析的自热效应无源互调干扰信号的频率成分确定，也就是说，将高功率电接触微波无源器件自热效应产生的互调干扰信号的频率成份设定在滤波器件的禁止频段之内，那么，滤波器件可以准确地滤除无源互调干扰信号，因此，本发明对高功率电接触微波无源器件自热效应导致的互调干扰有较好的抑制效果。

Description

一种高功率电接触微波无源器件互调干扰抑制装置

技术领域

本发明属于移动通信系统电磁干扰抑制技术领域，更为具体地讲，涉及一种高功率电接触微波无源器件互调干扰抑制装置。

背景技术

新一代移动通信系统的高频率和高功率特性，使得电接触微波无源器件的自热现象尤为明显。自热现象将导致电接触微波无源器件的温度敏感参数发生非线性变化(例如：电阻率)，进一步产生自热效应的无源互调干扰。现有技术一般通过以下两种途径来避免此种类型的无源互调干扰。

第一种方法，电镀贵金属处理。通过在电接触微波无源器件的电接触金属表面电镀金、银等贵金属层，以提高电接触微波无源器件的导电性，达到抑制其自热现象发生的目的。此种方式在器件应用初期有较好的效果，但在长期使用过程中，电接触微波无源器件的电接触表面易发生氧化、腐蚀、且多次工程应用调试易导致接触面发生变形，使得接触阻抗增大，自热效应难以完全避免。

第二种方法，互调干扰敏感器件的电磁屏蔽处理。在通信设备组装期间，对互调干扰敏感元器件或者系统进行电磁屏蔽处理，即利用金属薄纸等大面积敏感元器件包裹，以实现对外部互调干扰信号的隔离阻断。此种方式易造成较大的资源耗损，且不利于通信设备的小型化与轻量化过程。

同时，上述两种方法均无法进行针对性的补偿性调整，抑制自热效应的无源互调干扰效果不佳。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高功率电接触微波无源器件互调干扰抑制装置，以有效抑制自热效应产生的无源互调干扰。

为实现上述发明目的，本发明高功率电接触微波无源器件互调干扰抑制装置，包括高功率电接触微波无源器件，其特征在于，还包括滤波器件；

所述滤波器件级联于高功率电接触微波无源器件后端，且所述滤波器件的频率设定根据高功率电接触微波无源器件自热效应的互调干扰信号的频率成份确定，用于针对性地滤除由高功率电接触微波无源器件所导致自热效应的互调干扰信号：根据高功率微波器件的温度系数、热传导系数、室温条件下的初始阻抗以及工作载波的基波频率等物理量，确定高功率电接触微波无源器件的互调干扰信号频率成份，以作为后置滤波器件频率参数设定依据。

本发明的目的是这样实现的。

本发明高功率电接触微波无源器件互调干扰抑制装置，在高功率电接触微波无源器件后端级联一滤波器件，且滤波器件频率参数的设定依据解析的自热效应无源互调干扰信号的频率成分确定，也就是说，将高功率电接触微波无源器件自热效应产生的无源互调干扰信号的频率成份设定在滤波器件的禁止频段之内，那么，滤波器件可以准确地滤除无源互调干扰信号，因此，本发明对高功率电接触微波无源器件自热效应导致的互调干扰有较好的抑制效果。

附图说明

图1是本发明高功率电接触微波无源器件互调干扰抑制装置的结构示意图；

图2是本发明中自热效应无源互调干扰信号的频率成份的确认流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。

图1是本发明高功率电接触微波无源器件互调干扰抑制装置的结构示意图。

在本实施例中，如图1所示，本发明高功率电接触微波无源器件互调干扰抑制装置，包括高功率电接触微波无源器件1以及滤波器件2。

所述滤波器件2级联于高功率电接触微波无源器件1后端，且所述滤波器件2的频率设定根据高功率电接触微波无源器件1自热效应的无源互调干扰信号的频率成份确定，用于针对性地滤除由高功率电接触微波无源器件1所导致自热效应的无源互调干扰信号：根据高功率电接触微波无源器件1的温度系数、热传导系数、室温条件下的初始阻抗以及工作载波的基波频率等物理量，确定自热效应无源互调干扰信号的频率成份，以作为后置滤波器件2频率参数设定。

在具体实施过程中，高功率电接触微波无源器件1可以是同轴连接器、波导等无源器件。在高功率条件下，高功率电接触微波无源器件1的自热效应将会产生无源互调干扰信号，所述滤波器件2的频率参数设定根据无源互调干扰信号的频率成份确定。换言之，高功率电接触微波无源器件1的无源互调干扰信号频率处于滤波器件2的禁止频段内，如此，高功率电接触微波无源器件1的输出信号经过后端级联的滤波器件2之后，能够极大地衰减输出信号中的无源互调干扰信号，从而达到抑制高功率电接触微波无源器件无源互调干扰的目的。

所述滤波器件2频率参数设定的关键还在于确定高功率电接触微波无源器件1无源互调干扰信号的频率成份(滤波器件2频率参数设定直接关系到本发明无源互调干扰信号抑制性能的优劣)。如图2所示，高功率电接触微波无源器件1自热效应无源互调干扰信号的频率成份由以下步骤确定：

步骤S1：高功率电接触微波无源器件的时变阻抗描述

高功率电接触微波无源器件的大电流和高阻抗特征是产生自热现象的关键所在。在微波情况下，时变阻抗可以描述为：Z＝R(T_t)+jωL，其中，Z表示总阻抗，jωL表示感抗，R(T_t)表示时变电阻。由于时变电阻R(T_t)的非线性变化是产生无源互调干扰信号的直接原因，因此本发明仅关注时变电阻R(T_t)自热效应，依据现有研究结论，时变电阻R(T_t)可以描述为：

R(T_t)＝R_o(1+α(T_t-T_o)) (1)

其中，α为电阻率温度系数，T₀表示室温、此处取室温为20℃，T_t为t时刻的瞬时温度，R₀为初始电阻、其值在温度T₀处测得；

步骤S2：高功率电接触微波无源器件的电场域焦耳热求解。

将高功率电接触微波无源器件的载波电流表达为：

其中，n为电流信号的载波数目，I_j、ω_j、φ_j分别为第j个载波电流的幅值、角频率以及相位，根据热功率关系，其产生的焦耳热Q(t)可表示为：

Q(t)＝R(T_t)i_n ²(t)＝R₀i_n ²(t)+αR₀i_n ²(t)ΔT(t) (3)

式中，ΔT(t)＝T_t-T₀，通常情况下，温度系数α的量级大小为10^-3，例如：铜的电阻率温度系数α＝3.93×10^-3，铝的电阻率温度系数α＝4.29×10^-3(单位为：1/℃，此处温度系数值在20℃测量得出)。那么，由于温度系数的影响，温度改变项(式(2)中加号右侧项)的数值大小会远小于温度不变项(式(2)中加号左侧项)。因此，温度不变项的主要作用是产生自热效应；温度改变项是引起电阻非线性变化的主要原因。

步骤S3：高功率电接触微波无源器件的热场域温度变量求解。

电场域产生的焦耳热在热场域中会被转化为高功率电接触微波无源器件的温度变化量，其满足以下关系：

ΔT(t)＝Q(t)R_th.eq (4)

式中，R_th.eq表示等效热阻，它是物体的固有属性，与激励信号角频率、物体的热容和热阻有关，其值可通过测量得出。

步骤S4：高功率电接触微波无源器件自热效应的互调干扰频率成份求解。

通过式(3)与式(4)可以发现：电场域的焦耳热与热场域的温度变化值二者之间相互作用、相互转换，根据时变电阻R(T_t)两端的伏安关系，时变电阻两端的电压u(t)可表示为：

u(t)＝R_oi_n(t)+αR_oi_n(t)ΔT(t) (5)

将式(3)和式(4)代入到式(5)中，时变电阻R(T_t)的自热效应无源互调干扰解析式(以电压形式)可以描述为：

式(6)中，k的取值范围为全体自然数，即：k∈0,1,2…N。式(6)表示的高功率电接触微波无源器件互调干扰频率成份解析式可分为两部分：u_o(t)和u_{ET_PIM}(t)，其中，u_o(t)为一线性电压，其包含的频率成份为载波频率，不会产生新的谐波成份，主要作用是产生自热现象。u_{ET_PIM}(t)为一非线性电压，其包含的频率成份为自热效应产生的新的无源互调干扰信号的频率成份，是高功率电接触微波器件产生无源互调干扰的关键原因。

实例

为更好地理解高功率微波器件自热效应的无源互调干扰的解析过程以及所述的滤波器频率参数的设定依据，接下来以对移动通信系统影响最严重的三阶互调干扰抑制过程为例，进行实例叙述。如前所述，温度系数α的量级大小为10^-3，那么式(6)中，α²的量级为10^-6，α³的量级为10^-9，依次类推，温度系数α的乘方次数越高，其所在项量级越小。因此，决定三阶互调干扰的关键因素是式(6)的三次方项，假定高功率微波无源器件的载波数目n＝2，那么其自热效应的三阶互调干扰信号的频率成份可描述为：

式中，γ₁＝2φ₂-φ₁，γ₂＝2φ₂+φ₁，γ₃＝2φ₁-φ₂，γ₄＝2φ₁+φ₂。观察式(7)可以发现，其包含基本载波频率：ω₁和ω₂，以及新增无源互调干扰信号的频率：2ω₁-ω₂、2ω₂-ω₁、2ω₁+ω₂、2ω₂+ω₁，因此只要将图1所述滤波器件2的禁止频带包含：2ω₁-ω₂、2ω₂-ω₁、2ω₁+ω₂、2ω₂+ω₁频率成份，便可从根本上抑制对移动通信系统影响最大三阶无源互调干扰信号。具体实施过程中，还需要根据无源互调干扰信号的幅值等确定滤波器件2的禁止频带，对于幅值较小的可以不用滤除。依次类推，通过式(6)所描述的互调干扰频率成份解析式，来调整所述滤波器件2的频率参数，便可针对性地抑制高功率电接触微波无源器件自热效应的无源互调干扰。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (1)

1.一种高功率电接触微波无源器件互调干扰抑制装置，包括高功率电接触微波无源器件，其特征在于，还包括滤波器件；

所述滤波器件级联于高功率电接触微波无源器件后端，且所述滤波器件的频率设定根据高功率电接触微波无源器件自热效应的互调干扰信号的频率成份确定，用于针对性地滤除由高功率电接触微波无源器件所导致自热效应的互调干扰信号：根据高功率微波器件的温度系数、热传导系数、室温条件下的初始阻抗以及工作载波的基波频率，确定高功率电接触微波无源器件的互调干扰信号频率成份，以作为后置滤波器件频率参数设定依据；

所述确定自热效应无源互调干扰信号的频率成份为：

(1)、高功率电接触微波无源器件的时变阻抗描述

将时变阻抗描述为：Z＝R(T_t)+jωL，其中，Z表示总阻抗，jωL表示感抗，R(T_t)表示时变电阻；

时变电阻R(T_t)可以描述为：

R(T_t)＝R_o(1+α(T_t-T_o)) (1)

其中，α为电阻率温度系数，T₀表示室温、此处取室温为20℃，T_t为t时刻的瞬时温度，R₀为初始电阻、其值在温度T₀处测得；

(2)、高功率电接触微波无源器件的电场域焦耳热求解

将高功率电接触微波无源器件的载波电流表达式为：

其中，n为电流信号的载波数目，I_j、ω_j、φ_j分别为第j个载波电流的幅值、角频率以及相位，根据热功率关系，其产生的焦耳热Q(t)可表示为：

Q(t)＝R(T_t)i_n ²(t)＝R₀i_n ²(t)+αR₀i_n ²(t)ΔT(t) (3)

式中，ΔT(t)＝T_t-T₀；

(3)、高功率电接触微波无源器件的热场域温度变量求解

电场域产生的焦耳热在热场域中会被转化为高功率电接触微波无源器件的温度变化量，其满足以下关系：

ΔT(t)＝Q(t)R_th.eq (4)

式中，R_th.eq表示等效热阻，它是物体的固有属性，与激励信号角频率、物体的热容和热阻有关，其值可通过测量得出；

(4)、高功率电接触微波无源器件自热效应的互调干扰频率成份求解

根据时变电阻R(T_t)两端的伏安关系，时变电阻两端的电压u(t)可表示为：

u(t)＝R_oi_n(t)+αR_oi_n(t)ΔT(t) (5)

将式(3)和式(4)代入到式(5)中，时变电阻R(T_t)的自热效应无源互调干扰解析式可以描述为：

式(6)中，k的取值范围为全体自然数，即：k∈0，1，2…N；式(6)表示的高功率电接触微波无源器件互调干扰频率成份解析式可分为两部分：u_o(t)和u_{ET_PIM}(t)，其中，u_o(t)为一线性电压，其包含的频率成份为载波频率，不会产生新的谐波成份，主要作用是产生自热现象，u_{ET_PIM}(t)为一非线性电压，其包含的频率成份为自热效应产生的新的无源互调干扰信号的频率成份。

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