舰船通信系统的无源互调研究

　　0.引言

　　在通信系统中，当两个或两个以上的射频信号通过非线性特性的器件传输时，合成信号中会产生互调产物(Intermodulation Product，IMP)。当这些互调产物落人邻近工作的接收机通带内时，就会形成寄生干扰。

　　在舰载通信链路中，由发射机和接收机产生的有源互调干扰，可通过适当的系统隔离控制其最小化，而无源非线性引起的PIM通常不能采用同样的方法加以抑制。理论上讲，无源线性系统不产生新的频率分量。但是，实际上非线性变化在无源传输系统中是不可避免的，只是当载波信号较小时，非线性产生的无源互调产物(Passive Intermodulation Product，PIMP)所引起的无源互调干扰(Passive Intermodulation Interference，PIMI)不大，而不为人们所注意而已。但当载波信号较大时，这种互调干扰就较明显了。PIMP通常在多载波通信环境中产生，典型的如共用宽带天馈系统的船载通信系统、地面移动通信基站及卫星地面接收站等，特别是要求大功率发射系统和高灵敏度接收系统同时存在于有限空间的舰船通信系统，其客观存在的PIMI已不容忽视。

　　1 无源互调概论

　　历史上，PIM现象首先是在要求收发天线共存于有限空间的舰船上观察到的——这就是业界称之为的“锈螺栓现象”(“Rusty bolt effect”)，即因天线结构元件锈蚀而产生通信干扰的现象[3j。因此，最早开展PIM研究的就是美国海军研究所(Naval ResearchLaboratory)，于20世纪70年代中期应军方要求，对因射频连接器含有铁磁材料的金属零件而产生的PIMI问题进行了深入研究，之后建议在美国军用规范MIL-C-390l2B《射频连接器通用规范》的修订版中禁止应用铁磁材料，强烈要求把铁磁材料直接排除在外，并提醒通信部门必须警惕由于铁磁材料引起的潜在问题，这些建议部分体现在以后的MIL-C-39012C版和Mll-PRF-39012版中。在这些版本对材料的要求中，都明确规定所有零件(除气密封连接器外)都应采用非磁性材料制成，材料磁导率值应小于2.0。另外，还对接触件中心及壳体采用的材料、镀层金属的种类和镀层的厚度作了具体规定。所有这些都是预防PlMI产生的具体措施。这些要求也部分体现在我国军标GJB681及其修订版GJB681A中。

　　1.1 无源互调产生机理

　　PIM是由无源器件的非线性引起的。无源非线性有3种可能的主要模式，一类为接触非线性，另一类为材料非线性，还有一类就是工艺非线性。前者表示任何具有非线性电流与电压行为的接触，如弯折不匀的同轴电缆，不尽平整的波导法兰盘，松动的调谐螺丝，松动的铆接、氧化和腐蚀的接触等;材料非线性指具有固有非线性电特性的材料，如铁磁材料和碳纤维等;后者指因加工工艺引起的电传输非线性。