【摘要】：首先對(duì)比分析三種不同類型的非線性電流-電壓數(shù)學(xué)模型特點(diǎn),提出高階冪級(jí)數(shù)非線性模型,設(shè)定參數(shù)并提出參數(shù)計(jì)算方法,用以分析模型參數(shù)對(duì)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(biāo),通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試對(duì)N型連接器的互調(diào)特征進(jìn)行量化分析。設(shè)計(jì)加速實(shí)驗(yàn)得到退化的測(cè)試樣品,研究電接觸表面退化對(duì)于無源互調(diào)的影響。最后,通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果與理論模型的預(yù)測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn),該高階冪級(jí)數(shù)模型在預(yù)測(cè)性能上優(yōu)于傳統(tǒng)模型,可以將預(yù)測(cè)誤差降低到1.02%,能夠進(jìn)行精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)。同時(shí),通過高次諧波的仿真分析發(fā)現(xiàn),各模型預(yù)測(cè)差異較大,通過參數(shù)修改,高階冪級(jí)數(shù)模型能進(jìn)行高次諧波的預(yù)測(cè)分析。
【圖文】：

m；inP為輸入信號(hào)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(jí)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(shí)，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(gè)模型的系數(shù)歸一，并進(jìn)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(jí)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(dǎo)機(jī)理產(chǎn)生�；谒淼佬�(yīng)理論[21]，其導(dǎo)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(yīng)機(jī)理，非線性電阻隨傳導(dǎo)電壓升高而降低。而基于電熱模型的分析，溫度的升高會(huì)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(diǎn)溫升效應(yīng)對(duì)連接器非線性的影響。因此，對(duì)于N型連接器的數(shù)學(xué)建模，可以從這兩種非線性特征角度進(jìn)行模型參數(shù)的確定，實(shí)現(xiàn)理論預(yù)測(cè)。1.2多項(xiàng)式模型的擴(kuò)展對(duì)于冪級(jí)數(shù)的多項(xiàng)式展開模型，所有的奇次項(xiàng)（除了一次項(xiàng)）都會(huì)對(duì)三次諧波產(chǎn)生影響。因此，為了得到更加精確的非線性預(yù)測(cè)模型，將式（1）擴(kuò)展到五階，即i=5。五次擴(kuò)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(duì)雙曲正切和指數(shù)函數(shù)通過三角函數(shù)展開運(yùn)算進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，因此不能通過測(cè)試數(shù)據(jù)直接計(jì)算這兩個(gè)模型中的系數(shù)值。但是，對(duì)于同一N型連接器的非線性I-V特性曲線應(yīng)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(jí)數(shù)函數(shù)的近似與簡化。如果確定了冪級(jí)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(jìn)行指數(shù)函數(shù)和雙曲正切函數(shù)的參數(shù)估計(jì)。如圖2所示，在連接器后接50負(fù)載的情況下，實(shí)現(xiàn)三個(gè)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(jì)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(gè)模型與冪級(jí)數(shù)展開模型相比，減少了對(duì)未知模型參數(shù)的提取和計(jì)算。通過擬合，可以得到模型參數(shù)值，通過展開項(xiàng)的系數(shù)公式計(jì)算，得高階項(xiàng)的系數(shù)，既彌補(bǔ)了由于擬合帶來的誤差，也簡化了模型復(fù)雜度。這一點(diǎn)可以從后面的理論預(yù)測(cè)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比中得到驗(yàn)證。2諧波實(shí)驗(yàn)測(cè)試2.1測(cè)試對(duì)象與實(shí)驗(yàn)儀器為了減小線纜彎曲和振動(dòng)對(duì)測(cè)試的影響，，本文選用N型轉(zhuǎn)接頭進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量。將兩個(gè)公轉(zhuǎn)母轉(zhuǎn)接頭進(jìn)行連接，組成一組被測(cè)件。這樣組合既使得結(jié)構(gòu)本身具有對(duì)稱性，又能夠提供一個(gè)可以處理的接觸表面，即兩個(gè)轉(zhuǎn)接頭的接觸面，用以實(shí)施進(jìn)一步退化實(shí)驗(yàn)，通過腐蝕該接觸面


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