無源互調(diào)效應(yīng)數(shù)值分析方法的研究.pdf

1、隨著發(fā)射功率的提高和高靈敏度接收機(jī)的使用，無源互調(diào)現(xiàn)象(PIM:PassiveIntermodulation)已成為阻礙衛(wèi)星通信系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。由于無源互調(diào)現(xiàn)象產(chǎn)生機(jī)理復(fù)雜，影響因素眾多，目前對于PIM現(xiàn)象的研究絕大多數(shù)集中于實驗測量，數(shù)值模擬尚處于起步階段。本論文針對金屬接觸引起的PIM非線性現(xiàn)象，研究了基于時域有限積分的建模分析方法，實現(xiàn)了PIM現(xiàn)象的準(zhǔn)確分析。
　　首先，根據(jù)金屬接觸產(chǎn)生PIM非線性現(xiàn)象的機(jī)理以及電磁分

2、析中場路耦合的思想，研究了時域有限積分算法中分布式集總元件的建模方法。其次，研究了PIM集總元件的加載方式和端口電壓的提取算法，為數(shù)值分析PIM現(xiàn)象提供了可行的技術(shù)路徑。最后，為實現(xiàn)非線性求解，本文在調(diào)研了多種牛頓迭代法的基礎(chǔ)上，利用典型函數(shù)測試了它們的實際求解效率。并根據(jù)測試結(jié)果和求解需要提出了一種高效穩(wěn)定的非線性方程求解方法，通過實際算例驗證了此方案的有效性。
　　為分析波導(dǎo)類器件產(chǎn)生的PIM現(xiàn)象，本文研究了波導(dǎo)端口激勵技術(shù)。

3、通過對波導(dǎo)端口結(jié)構(gòu)和波導(dǎo)場分布特性的分析，提出了模式調(diào)制加載波導(dǎo)激勵的技術(shù)方案。首先利用頻域有限元算法提取波導(dǎo)內(nèi)部的穩(wěn)態(tài)場分布，再利用模式調(diào)制的方式在波導(dǎo)端口直接進(jìn)行模式場激勵，實現(xiàn)了高效的波導(dǎo)端口激勵。通過數(shù)值分析典型波導(dǎo)器件，驗證了PIM數(shù)理模型、非線性求解方法和波導(dǎo)端口激勵算法的有效性。
　　為獲取更高效的計算效率，本文研究了時域有限積分算法基于GPU的并行化。首先，研究了GPU的統(tǒng)一編程模型及其軟硬件架構(gòu)，分析了GPU并行