互調雜訊

互調雜訊

互調雜訊(intermodulation noise)是指當多個載波信號通過非線性器件時就會產生互相調製現象。在衛星通信系統中,衛星的行波管高功率放大器也會產生這種互調現象。幅度和相位非線性都會導致互調產生。

概念


互調影響較嚴重的是三階互調,互調產生的信號頻譜落入到鄰近的載波頻率中,結果就引起干擾。如果存在大量的已調載波,則互調產物就無法被單獨分隔開來,從而成為一種雜訊,稱為互調雜訊。
在衛星通信中,地球站的發射機高功率放大器、衛星轉發器的末級功率放大器均廣泛採用行波管放大器(TWTA),由於TWTA的輸入輸出特性(輸入功率與輸出功率的特性曲線)、相位特性(輸入、輸出相位差與輸入功率的關係曲線)都具有非線性。所以在多載波工作時,當多載波輸入功率的總和等於單個載波輸入功率時,其輸出功率小於單載波輸入時的輸出功率。出現這種現象的原因是當TWTA放大多載波時,因其特性的非線性,它們之間互調製產生大量新的頻率分量,分佈在頻帶內的形成對信號的互調干擾;分佈在頻帶外的一部分形成對鄰近頻道的干擾,一部分被濾除。
對於地球站發射機來講,對互調所產生的射頻帶外輻射的EIRP規定了嚴格要求,其值應小於,其它因素引起的射頻帶外輻射,其EIRP值應下於。
TWTA相位特性非線性的後果是產生調幅調相變換作用。這是由於多載波調頻信號輸入時,其包絡線必有調幅分量,此調幅分量在TWTA中經調幅(功率變化)調相變換,則在新的輸出信號的相位上出現非線性失真,即產生新的頻率分量,形成對信號的干擾。

工作原理


隨著衛星通信技術的發展,新器件、新技術不斷出現,困擾衛星通信的互調干擾,在很大程度上得以減輕。在即將投入使用的IS-VII代衛星上,C頻段的高功率放大器採用的是固態功率放大器(SSPA)。而Ku頻段末級功率放大器採用35W和50W的線性化TWTA。在地球站發射機中,則早已採用了線性化器。通過採用這些新器件和其他技術,使得互調雜訊大為減少,甚至到可忽略不計的程度。
通常根據經驗確定互調雜訊之比,在某些情況下,也可以藉助計算機模擬確定。一旦確定了此值,將它與載波熱雜訊之比以倒數值相加。將互調雜訊為,則有公式:
為了減小互調雜訊,TWT必須工作於前面所描述的補償狀態,圖2-1給出了當輸入補償增加時 的改善情況。補償增加的同時,和 都在減小。結果是總信噪比在最佳工作點達到最大值。
圖2-1
圖2-1
圖2-2是以TWT的輸入為函數的 值的變化圖。TWT的輸入時。
圖2-2
圖2-2
因此根據式畫出的是一條直線,而根據式畫出的曲線則反映了TWT特性隨輸出補償 變化的彎曲程度,產生彎曲的原因是輸出補償與輸入補償之間具有非線性的關係。要準確預測互調曲線是比較困難的,通常只能給出大體的趨勢。圖2-2中還畫出了由式計算的 曲線,並將曲線的峰值點定義為最佳工作點。