一种高速信号无源互调干扰的数学预测方法

技术领域

本发明涉及电子通信系统领域，具体是一种高速信号无源互调干扰的数学预测方法。

背景技术

自摩尔定律问世以来，人类不断追求更高速率的数据传输技术，高速信号被应用于生活的方方面面；大数据时代对固定带宽传输信息量成倍增长的需求，使信号传输朝多信道、多进制方向飞速发展。当下通信频段愈益密集、频谱资源日益紧张，为提升信号携带的信息量，其传输频带越来越宽且各种高阶信号制式被广泛研发，高速信号的传输环境也因此日趋严峻；而此外，电子系统复杂的通信环境将会增强无源器件自身存在的微弱的非线性效应，从而引发无源互调问题。

互调产物通常指由两个及以上不同频率的信号在无源器件中相互调制产生的与原始信号频率不同的信号分量；若是这些带有新频率成分的无源互调产物处于通信系统的工作频段内，就会降低该系统整体的信号传输质量，该现象即称为无源互调干扰。现如今，双音连续波的使用已经不能完全反映实际生活中通信系统可能存在的无源互调问题，因此分析系统输入不同频段以及超宽带频谱信号激励下的无源互调特征极具价值；而高速信号拥有非常丰富的频谱分量，是一种非常典型的宽带信号，故与高速信号基、频带传输相关的无源互调课题前景广阔、意义重大。

截至目前的互调研究，虽已在无源互调干扰的产生机理上取得了一系列成果，但仍缺乏器件非线性特征对高速信号影响的定量分析以及高速信号传输过程中无源互调干扰产生的机理模型，为此本发明提出了一种高速信号无源互调干扰的数学预测方法。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种高速信号无源互调干扰的数学预测方法，该方法结合预实验测试数据和理论分析推导了基带与频带高速信号受电子通信器件非线性干扰的时域电流表达式，并通过无源互调的数学模型及实验测试分析验证了高速信号无源互调干扰的相关特性，本发明采用的技术方案如下：

设计电子通信器件的无源互调干扰测试预实验，并对其结果加以数据拟合分析，以此得到器件的非线性特征，在此基础上再根据多项式展开的幂级数非线性分析方法，可将无源器件的″电流-电压″传输特性用多项式数学模型描述为

在上式中，I

需要强调的是：虽然在不同频段下同一无源电子器件自身的非线性效应不尽相同，但任何器件的无源互调性能在同一频段下是固定的，这种微弱的非线性特征是器件本身的固有属性，即就是说对于某一特定的器件而言，不论是什么类型的输入信号，无源互调多项式模型的系数a

在上述无源互调的多项式数学模型中，V

其中，下角标i用于指代输入的第i路高速信号；t代表时间变量，单位为秒；m和n均属于自然数，m代表二进制伪随机信号的阶数，n用以标识高速信号不同的余弦分量，并且对于该类高速信号，其主瓣带宽内共包含2

nf

上式中，T

对于频带高速信号V

当V

其中V

在QPSK信号的分析中，为了简化建模过程，忽略了二进制双极性不归零序列的串并转换过程，直接采用了两个伪随机信号作为QPSK调制之前经过串并转换后的基带信号，故当V

其中V

常见的无源互调产物通常指由两路不同的信号在无源器件中相互调制而产生的与两个基频信号频率均不同的信号分量，对于本发明中的无源互调模型而言即i=1，2；综合上述内容，将各种高速信号表达式分别带入到本发明所提出的无源器件″电流-电压″传输特性的多项式数学模型I

最后针对于不同阶数的无源互调产物，分别搭建基、频带高速信号非线性干扰与无源互调的实验测试平台，全面对比验证本发明数学模型及预测方法的准确度与可靠性。

本发明提出的高速信号无源互调干扰的数学预测方法与现有技术相比，具有以下优点：

(1)本方法全面考虑了高速信号本身以及相关无源互调产物的幅值相位信息；推导了高速信号电压的时域表达式，并依据高速信号频谱主瓣包含着足够的信息量以供接收器对数字信号“0”和“1”进行准确的判决，从而在数学的角度给出了基频带高速信号简单且直观的时域模型，为高阶调制以及多进制高速信号的本质分析提供了理论指导；在高速信号模型的基础上，又给出了信号受电子器件自身非线性特征影响而产生的无源互调产物整体的电流时域数学模型。

(2)将V

(3)针对于双音连续波信号已不能完全反映通信过程中存在的无源互调问题这一现状，本发明方法实现了对基频带两大类高速信号受无源互调影响的定量分析，这一超宽带信号激励下互调产物相关性质的预测研究，为实际生活中复杂无源互调环境的分析探测提供了参考价值和指导意义。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明一个实施例的具体流程图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明进行详细阐述。

图1为本发明一个实施例的具体流程，主要包括以下步骤。

步骤101：对于一无源电子通信器件，基于双音连续波的输入信号在多个频段下对其进行无源互调干扰测试，归纳总结该器件自身固有的非线性特征。

步骤102：根据该无源器件“电流-电压”的传输特性，结合多项式展开的幂级数非线性分析方法，以电子器件输出的整体电流I

步骤103：为了在保证模型精度的同时简化高速信号的建模过程，在仅考虑主瓣的情况下，推导基带高速信号电压形式的时域一般数学表达式V

步骤104：针对于该器件中无源互调产物的时域电流数学模型I

步骤105：在步骤103中基带高速信号电压形式数学模型建立过程的基础上，使用混频原理推导频带高速信号时域电压的一般数学表达式V

步骤106：对于电子通信器件中互调产物的输出电流，令其I

步骤107：对于各类基、频带高速信号在单路或多路输入时遭受到无源通信器件的非线性干扰以及所产生的不同阶数的互调产物，根据无源互调的相关原理设计相应的实验测试平台，全面对比验证本发明所提出的数学模型和预测方法的准确性与可靠度。

应当指出的是，以上所述仅为本发明的一个实施例而已，并不用以限制本发明；在不脱离本发明构思的前提下，凡在本发明的精神和原则之内，任何人员所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。