基于ADS 的发射系统带外非线性干扰分析

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1、基于ADS的发射系统带外非线性干扰分析廖意苏东林陈文青北京航空航天大学电子信息工程学院电磁兼容实验室摘要：利用ADS软件建立了发射系统射频端的行为级仿真模型，得出内部非线性电路模块共同贡献后的发射系统通信频带外的干扰频谱，并利用干扰发射系统与受扰接收系统之间的能量传输关系，分析发射系统对另一通信平台接收系统的干扰。利用ADS可以快速计算出发射系统射频端的带外输出频谱，为系统间电磁干扰分析提供有效的手段。关键词：电磁干扰，ADS仿真，非线性，带外干扰，电磁兼容1、引言发射系统多个模块如放大、混频等都具有非线性特性，这种超外差式结构会在混频的过程中产生了不必要的寄生响应，特别是功率

2、放大器将工作在非线性区甚至是饱和区附近，会带来不必要的谐波、互调产物。因此，由非线性带来的通信频带外辐射干扰问题不可忽视，发射系统产生的高次谐波以及互调产物容易被其它高灵敏的接收机接收，影响有用信号的正常接收。电子系统满足国家标准规定的电磁兼容指标后，可以视为达标，但是这种通用国家标准在特定的环境下不一定是有效的。大型电子信息系统中一般都包含多套通信平台，大功率的发射机和高灵敏度的接收机安装在有限的空间内，电磁信号密集。单独合格的发射系统，将其放入一个复杂的多套通信系统的平台上，其对距离很近的其它接收系统可能产生很强的干扰。本文利用ADS软件分析出发射系统带外输出频谱，并结合收

3、发系统间能量传输关系及受扰判断条件，分析了通信平台间的电磁兼容问题，对系统的设计和后期故障定位均有重要意义。2、非线性干扰引起发射系统带外干扰的主要原因是发射系统中的混频器和放大器的非线性特性。一般大功率的功率放大器工作在非线性区，其它放大器也会带有弱非线性特性，混频器本身就是利用非线性特性来实现频谱的搬移，非线性放大器和混频器增强了发射系统带外频谱的辐射。放大器和混频器的非线性特性可以共用一个曲线图表示，如图1。P1dB为1dB压缩点。POIP3、PIIP3分别为三阶截断点对应的输出功率、输入功率，通信频带外互调失真信号是非线性电路中几个频率的重新组合，组合频率可以表示为mf

4、1+nf2+lf3+L，其中，m=0,1,2,L，n=0,1,2,L，l=0,1,2,L为系数，f1，f2，f3L分别是电路中存在的信号的频率。图1、非线性放大器、混频器的输入/输出转移特性曲线3、收发系统间的能量传输关系本文中在分析发射系统发射带外信号对接收系统的干扰时，忽略收发天线间的绕射衰减、极化失配等因素，主要考虑发射系统发射带外的信号频率落入另一通信平台中接收系统的通带。所以，干扰发射系统与受扰接收系统之间的能量传输关系如下：Pri(f)=Pti(f)Ltl(f)Gt(f)La(f)Gr(f)Lrl(f)（1）用dB表示上式为：Pri(f)=Pti(f)−Ltl(f)

5、+Gt(f)−La(f)+Gr(f)−Lrl(f)（2）式中：f为能够落入接收系统通带内的工作频率，Pri(f)为接收频带内在某一频率上从干扰发射系统耦合到受扰接收系统的功率，Pti(f)为发射系统射频端的带外输出信号功率，Gt(f)为发射天线功率增益，La(f)为空间衰减，Gr(f)为接收天线功率增益，Ltl(f)为发射传输线损耗，Lrl(f)为接收传输线损耗。受扰判断条件为：Pri(f)+Sm≥Ps'(f)（3）Ps'(f)为接收系统的敏感度，Sm为接收机的安全裕度（国家标准要求的安全裕度为6dB）。4、实例分析某短波电台（作为发射系统）对另一超短波电台（作为接收系统）干扰

6、分析。短波电台发射系统为二阶超外差式结构，调制与载波信号进入调制模块后经过第一级滤波，然后进入第一个混频器后滤波及放大，又进入第二个混频器后滤波、放大，最后经过功率放大器放大后获得射频（RF）信号输出。调制后频率为512kHz，第一本振信号频率为12.466MHz，第二本振信号频率为42.978MHz，输出频率为30MHz，发射功率为12.5W（40.96dBm）。利用ADS软件建立了发射系统射频端的仿真模型如图2：ShortwaveRadioStationInterferenceModelMixerMixerMIX2TRANSIENTSideBand=BOTHMIX1AM_M

7、odTunedSideBand=BOTHConvGain=dbpolar(6,0)TranMOD1ConvGain=dbpolar(6,0)NF=6dBTran1StopTime=250usecModIndex=0.3NF=6dBFnom=512kHz{t}MaxTimeStep=1nsecRout=50OhmV_Mod_OutV_Mix1_OutV_Filt1_OutV_Mix2_OutV_Filt2_OutV_Preamp_Out1V_Filt3_OutV_Preamp_Out2V_Fi