【摘要】：首先對比分析三種不同類型的非線性電流-電壓數(shù)學模型特點,提出高階冪級數(shù)非線性模型,設定參數(shù)并提出參數(shù)計算方法,用以分析模型參數(shù)對于各次互調(diào)諧波的影響。然后選取三階互調(diào)功率值作為衡量N型連接器互調(diào)性能的指標,通過實驗測試對N型連接器的互調(diào)特征進行量化分析。設計加速實驗得到退化的測試樣品,研究電接觸表面退化對于無源互調(diào)的影響。最后,通過對比實驗測試結(jié)果與理論模型的預測結(jié)果發(fā)現(xiàn),該高階冪級數(shù)模型在預測性能上優(yōu)于傳統(tǒng)模型,可以將預測誤差降低到1.02%,能夠進行精準的預測。同時,通過高次諧波的仿真分析發(fā)現(xiàn),各模型預測差異較大,通過參數(shù)修改,高階冪級數(shù)模型能進行高次諧波的預測分析。
【圖文】：

m；inP為輸入信號功率，dBm；IM3c為與輸入功率無關(guān)的常量。因此，可以看出，三次諧波功率與輸入功率呈線性增長且斜率為3，即輸入功率增加1dB，三次諧波的功率就增加3dB。除了三階冪級數(shù)展開模型，指數(shù)函數(shù)和雙曲正切函數(shù)也是常用的非線性分析模型。將電流-電壓變化曲線的關(guān)系用指數(shù)函數(shù)可以描述為()12inI=kexpkV1（7）同時，雙曲正切函數(shù)描述的電壓-電流模型為12inI=gtanh(gV)（8）式中，1k、2k、1g、2g為模型系數(shù)。將三個模型的系數(shù)歸一，并進行電壓電流的非線性特征比較，圖1為其歸一化的電流-電壓關(guān)系。圖1不同模型歸一化電流-電壓非線性特征Fig.1NormalizednonlinearportionoftheI-Vcharacteristicsofthemodels從圖1中可以看出，冪級數(shù)函數(shù)和指數(shù)函數(shù)有著相似的I-V非線性特性，隨著電壓升高，電阻逐漸減校而雙曲正切函數(shù)的非線性特性不同，隨著電壓的升高，電阻增大。兩種不同的非線性特征是由不同的傳導機理產(chǎn)生�；谒淼佬碚揫21]，其導電模型近似等效為指數(shù)模型，符合污染引起的連接器非線性效應機理，非線性電阻隨傳導電壓升高而降低。而基于電熱模型的分析，溫度的升高會引起金屬接觸電阻的上升。該模型可以用雙曲正切函數(shù)的非線性特性闡述，符合長期工作下觸點溫升效應對連接器非線性的影響。因此，對于N型連接器的數(shù)學建模，可以從這兩種非線性特征角度進行模型參數(shù)的確定，實現(xiàn)理論預測。1.2多項式模型的擴展對于冪級數(shù)的多項式展開模型，所有的奇次項（除了一次項）都會對三次諧波產(chǎn)生影響。因此，為了得到更加精確的非線性預測模型，將式（1）擴展到五階，即i=5。五次擴展模型的三次諧波電流為24233121212PIM353515+424282aVVVVVVIa=+

odel參數(shù)i=3i=53a111.2610×112.3210×5a—167.5010×由于無法直接對雙曲正切和指數(shù)函數(shù)通過三角函數(shù)展開運算進行參數(shù)估計，因此不能通過測試數(shù)據(jù)直接計算這兩個模型中的系數(shù)值。但是，對于同一N型連接器的非線性I-V特性曲線應保持一致。而指數(shù)模型與雙曲正切模型的泰勒展開可以看作是高階冪級數(shù)函數(shù)的近似與簡化。如果確定了冪級數(shù)展開模型的I-V非線性曲線，則該曲線同樣適用于指數(shù)模型和雙曲正切模型。因此，可以根據(jù)其I-V特性曲線擬合，進行指數(shù)函數(shù)和雙曲正切函數(shù)的參數(shù)估計。如圖2所示，在連接器后接50負載的情況下，實現(xiàn)三個非線性函數(shù)模型的I-V曲線重合。雙曲正切函數(shù)與指數(shù)函數(shù)模型參數(shù)估計值見表3。圖2不同模型I-V曲線保持一致Fig.2TheI-Vcurvesofdifferentmodelsareconsistent表3雙曲正切函數(shù)與指數(shù)函數(shù)的模型參數(shù)值Tab.3Themodelparametersvaluesofhyperbolictangentfunctionandexponentialfunction模型系數(shù)指數(shù)函數(shù)模型1k=296.9(5)2k6.69510=×雙曲正切函數(shù)模型1g=425.7(5)2g4.67510=×這兩個模型與冪級數(shù)展開模型相比，減少了對未知模型參數(shù)的提取和計算。通過擬合，可以得到模型參數(shù)值，通過展開項的系數(shù)公式計算，得高階項的系數(shù)，既彌補了由于擬合帶來的誤差，也簡化了模型復雜度。這一點可以從后面的理論預測與實驗結(jié)果的對比中得到驗證。2諧波實驗測試2.1測試對象與實驗儀器為了減小線纜彎曲和振動對測試的影響，，本文選用N型轉(zhuǎn)接頭進行實驗測量。將兩個公轉(zhuǎn)母轉(zhuǎn)接頭進行連接，組成一組被測件。這樣組合既使得結(jié)構(gòu)本身具有對稱性，又能夠提供一個可以處理的接觸表面，即兩個轉(zhuǎn)接頭的接觸面，用以實施進一步退化實驗，通過腐蝕該接觸面


本文編號：2572896