[科普中国]-互调噪声

概念

互调噪声（intermodulation noise）是指当多个载波信号通过非线性器件时就会产生互相调制现象。在卫星通信系统中，卫星的行波管高功率放大器也会产生这种互调现象。幅度和相位的非线性都会导致互调产生。

互调影响较严重的是三阶互调，互调产生的信号频谱落入到邻近的载波频率中，结果就引起干扰。如果存在大量的已调载波，则互调产物就无法被单独分隔开来，从而成为一种噪声，称为互调噪声。

在卫星通信中，地球站的发射机高功率放大器、卫星转发器的末级功率放大器均广泛采用行波管放大器（TWTA），由于TWTA的输入输出特性（输入功率与输出功率的特性曲线）、相位特性（输入、输出相位差与输入功率的关系曲线）都具有非线性。所以在多载波工作时，当多载波输入功率的总和等于单个载波输入功率时，其输出功率小于单载波输入时的输出功率。出现这种现象的原因是当TWTA放大多载波时，因其特性的非线性，它们之间互调制产生大量新的频率分量，分布在频带内的形成对信号的互调干扰；分布在频带外的一部分形成对邻近频道的干扰，一部分被滤除。

对于地球站发射机来讲，对互调所产生的射频带外辐射的EIRP规定了严格要求，其值应小于 ，其它因素引起的射频带外辐射，其EIRP值应下于4dBW/4kHz。

TWTA相位特性非线性的后果是产生调幅调相变换作用。这是由于多载波调频信号输入时，其包络线必有调幅分量，此调幅分量在TWTA中经调幅（功率变化）调相变换，则在新的输出信号的相位上出现非线性失真，即产生新的频率分量，形成对信号的干扰。1

工作原理随着卫星通信技术的发展，新器件、新技术不断出现，困扰卫星通信的互调干扰，在很大程度上得以减轻。在即将投入使用的IS-VII代卫星上，C频段的高功率放大器采用的是固态功率放大器（SSPA）。而Ku频段末级功率放大器采用35W和50W的线性化TWTA。在地球站发射机中，则早已采用了线性化器。通过采用这些新器件和其他技术，使得互调噪声大为减少，甚至到可忽略不计的程度。

通常根据经验确定互调噪声之比，在某些情况下，也可以借助计算机仿真确定。一旦确定了此值，将它与载波热噪声之比以倒数值相加。将互调噪声为 ，则有公式：

为了减小互调噪声，TWT必须工作于前面所描述的补偿状态，图2-1给出了当输入补偿增加时 的改善情况。补偿增加的同时， 和 都在减小。结果是总信噪比在最佳工作点达到最大值。

图2-2是以TWT的输入为函数的 值的变化图。TWT的输入时 。

因此根据式画出的是一条直线，而根据式画出的曲线则反映了TWT特性随输出补偿 变化的弯曲程度，产生弯曲的原因是输出补偿与输入补偿之间具有非线性的关系。要准确预测互调曲线是比较困难的，通常只能给出大体的趋势。图2-2中还画出了由式计算的 曲线，并将曲线的峰值点定义为最佳工作点。2