空间无源互调一体化建模方法研究

With the increasing demand in military and civil affairs, communication technology by satellites develops very fast, which has become one of the most interested research domains. Demand for power, number of carries and integration level becomes higher and higher, the design and manufacture for satellite with complicated components, high-power and multi-carries becomes more and more difficult, in which the passive intermodulation is the biggest trouble to be tackled..The integrated modeling method for passive intermodulation in space will be researched with the project support. Based on the former research results, a physical model will be developed for the nonlinear contact, and the method for introducing the nonlinear effect will be studied. With the full-wave method in computational electromagnetics, the new method will be developed for analyzing the passive intermodulation phenomenon. Compared with the conventional methods, the new one has more clearly physical meaning and thus more accurate. The method is hoped to be helpful for intermodulation design in engineering, which will raise the success rate of design, shorten the researching period and save the researching cost. .

随军事和民事需求不断增强，现代卫星通信技术发展迅猛，是当前最热门的研究领域之一。卫星平台对功率、载波数和集成度的要求越来越高，复杂大功率多载波空间有效载荷的研制面临前所未有的挑战，无源互调是其中最难解决的问题之一。. 本项目拟开展空间无源互调一体化建模方法研究。在吸收理解现有研究成果的基础上，明确微波器件中接触非线性的数理建模思路，研究非线性效应的引入方法，结合计算电磁学的精确算法，探索微波器件无源互调产物的一体化分析新方法，突破传统算法的理论缺陷和精度瓶颈，实现器件级无源互调产物预测方法的自主创新，研究成果有望对实际工程产品的无源互调设计起到指导作用，提高产品设计成功率，缩短研制周期并节省研发成本。

随军事和民事需求不断增强，现代卫星通信技术发展迅猛，是当前最热门的研究领域之一。卫星系统对功率、载波数、集成度和小型化的要求越来越高，复杂大功率多载波空间有效载荷的研制面临前所未有的挑战，无源互调是其中最难解决的问题之一。由于起步较晚，当前我国工程实践中尚缺乏有效的无源互调预测技术，仍采取反复试验结合局部估算的方法进行无源互调设计，设计指标冗余过大，人力物力成本高，一次性设计成功率低。基于此，课题组自2015年起开始开展空间无源互调一体化建模方法研究，经过三年努力，完成了计划研究内容，包括：金属-金属接触缝隙非线性电磁建模、非线性方程寻根算法、自适应非线性时域有限差分迭代算法和时域对消算法。在此基础上，实现了空间无源互调一体化建模算法，利用算法对典型微波器件进行无源互调仿真分析，数值结果与实验结果吻合良好，验证了算法的有效性，实现了预期研究目标。本项目的研究成果具有良好的应用前景：一方面，可用于工程星载微波器件的无源互调计算机仿真分析，不仅能够节省设计成本，而且可以缩短产品研制周期，提高产品的一次性设计成功率；另一方面，有望对工程实践中发现的难以理解的现象给出合理解释，进一步明晰无源互调的产生机理，进而有助于无源互调抑制技术的突破创新，满足卫星系统日益提高的电性能指标要求。