星载多波束天线干扰源定位与自适应调零技术研究

具备干扰源定位与自适应调零能力是卫星通信系统的一项基本电子防护要求。本文在对星载多波束天线各种干扰源定位和自适应调零技术研究的基础上,提出了一种干扰源定位与自适应调零一体化实现方案。计算机模拟表明该方案是可行的。     

卫星多波束天线指向误差对干扰源定位性能的影响

本文详细分析了卫星多波束天线的指向误差对多波束天线的阵列流形和干扰源-定位的影响,并提出一种修正方法,可以在已知天线指向精度的情况下对采用MUSIC算法的得到定位结果进行修正,从而有效提高了卫星干扰源定位的性能.计算机仿真支持了理论分析的结果.     

通道响应失配对星载平面阵列多波束天线波束成形的影响

本文以星载平面阵列多波束天线为研究对象,建立了平面阵的数学模型,并给出天线的阵列方向图。研究了通道响应失配对天线波束成形的影响并给出仿真结果。分析表明:波束成形对通道响应一致性有很高的要求,必须对多通道接收机进行幅相一致性的校正。在卫星通信对多波束天线的要求下给出了幅相误差的可容忍范围,并提出了误差校正指标。     

基于复数GA的波束空间自适应调零处理

建立了直接辐射阵列多波束天线波束形成的数学模型.提出一种改进的复数编码遗传算法,在算法的初期和后期采用不同的配对方案,在奇数代和偶数代分别采用外推、内插和正交外推内插算子,克服了已有算法的早熟和对初始群体依赖等缺陷,提高了算法的全局收敛能力.采用记忆算子使算法能够对抗位置跳变干扰.模拟实验结果表明,该波束空间自适应调零新方法能够应用于LEO卫星抗干扰,且调零分辨率高、性能稳定可靠,可以获得比传统自适应波束形成算法更好的干扰抑制性能.     

星载自适应调零天线在LEO卫星中的应用研究

分析了LEO卫星系统对自适应调零天线的需求,针对地基干扰站对LEO卫星实施大功率阻塞式干扰的可行性进行了量化分析。在星载多波束天线的应用背景下,提出了适合LEO卫星的自适应调零天线的构架,给出了系统框图,并对相关问题进行了分析讨论。在此基础上,提出了凝视干扰波束的概念,极大地简化了LEO卫星调零天线在干扰调零后的波束重组的过程,并给出了波束重组过程的示意图。     

应用于卫星多波束天线的自适应波束形成算法比较

射频干扰会严重影响卫星通信链路性能,而自适应调零天线是一种有效的卫星抗干扰措施.本文对应用于多波束天线的各种自适应波束形成算法进行对比分析,理论分析与仿真结果皆表明,DMI和RLS算法相对经典的LMS算法而言,在收敛速率和输出信噪干扰比上皆有相当的优越性.这些快速算法适合卫星通信的干扰抑制应用.     

基于神经网络的多波束天线自适应调零

具有一定的干扰自适应调零能力是对了卫星通信系统的基本要求。本文结合多波束天线特性，提出了一种基于RBF神经网络的MVDR波束合成器干扰抑制方案。该方法可有效避免采样矩阵求逆带来的影响，收敛速度更快，对所需信号参数具有一定的顽健性。计算机仿真验证了该方法的可行性。     

高低轨频率共存卫星通信系统鲁棒波束成形算法研究

针对静止轨道(Geostationary Earth Orbit, GEO)卫星系统和低轨道(Low Earth Orbit, LEO)卫星系统频率共享时存在的干扰问题,本文基于低轨分布式卫星编队提出了一种鲁棒自适应波束成形算法,从空间域功率隔离角度解决了高低轨卫星通信系统上行链路共用频谱时GEO用户对于LEO卫星共线干扰问题。算法中综合考虑卫星通信系统长传播时延导致的阵列导向矢量存在一定误差,在基于线性约束最小方差(LCMV)准则的自适应波束成形器中设计了考虑系统最恶劣误差情况的鲁棒性约束,并采用泰勒级数逼近法求解波束成形器加权矢量。仿真结果表明本文的鲁棒波束成形算法在卫星通信环境下适应度较高,能够有效地缓解高低轨卫星通信系统频率共享带来的同频干扰问题。      

基于注频锁相振荡器阵列的多波束扫描技术

研究了利用注频锁相振荡器阵列实现非线性有源天线阵多波束扫描技术,给出了注频锁相振荡器阵列的拓扑结构及相位动力学方程组,建立了基于注频锁相振荡器阵列的多波束天线加权模型并详细分析了加权矩阵的确定方法,最后对直线阵和矩形平面阵多波束扫描的方向图进行了计算机仿真并搭建了两波束扫描实验系统,进一步验证了该技术的可行性.     

发射数字多波束天线技术研究

介绍了数字波束形成和发射数字多波束技术的原理和实现方法,并对阵列天线的权值产生进行了论述。讨论了采用单波束叠加方法时波束之间的相互影响。给出了仿真结果以及对16单元直线阵发射数字多波束天线原理样机试验验证的测试结果。     

一种基于阵列天线的卫星导航欺骗干扰检测与抑制方法

提出了一种基于阵列天线的卫星导航欺骗干扰检测与抑制方法。利用真实卫星导航信号从上半球空间多个方向入射到阵列天线而欺骗干扰信号则是从同一方向入射到阵列天线的差异性进行干扰检测判决。首先,对阵列天线每个阵元单元通道接收信号进行多颗卫星并行解扩从处理;其次,利用解扩后的阵列数据对每颗卫星进行方位估计;再次,根据估计卫星来向数据的一致性进行干扰检测判决;最后,在判决存在欺骗干扰时利用欺骗干扰的方向信息重构协方差矩阵,采用自适应调零算法对欺骗干扰进行抑制。通过计算机仿真试验对所提方法的正确性和有效性进行了验证。     

阵列天线抑制欺骗式导航干扰信号方法研究

针对欺骗式干扰影响飞行器卫星导航信号后引起的定位测姿错误问题,提出了一种适用于飞行器导航的基于阵列天线的欺骗式干扰检测和消除方法.使用接收阵列天线的载波相位双差测量值作为干扰检测依据,通过载波相位单差测量方程求出干扰信号的方向矢量,给出了提高干扰方向测量精度的方法,并使用其正交向量在干扰方向形成零陷,同时通过调整波束指向,在待测信号方向形成阵列增益,以达到抗干扰和增强导航信号的目的.使用这种方法可以对导航信号中的欺骗式干扰信号进行有效的识别和消除,适用于复杂环境下的飞行器导航.     

基于遗传算法的圆形天线阵波束成形算法

将基于GA(遗传算法)的波束成形算法应用于二维圆形天线阵,研究了算法在解决抑制多个窄角度强干扰问题时的性能;同时提出了一种改进的二进制编码方法,该方法引入了若干参数用以方便地控制解的精度和搜索空间。仿真结果表明,算法可以使得天线阵在主波束对准有用信号的同时,有效地抑制多个强干扰。文中建立的模型适用于卫星通信抗空间恶意干扰问题。     

一种单通道自适应零位天线系统的研究与设计

在自适应阵列天线系统中,通常的多通道接收机电路复杂,难以保证各通道性能的一致性,以及使用的可靠性.文中对HF自适应三元阵列零位天线系统提出了一种单通道检测接收机方案,并分析了实现的可行性,给出了具体的实现方法,同时讨论了相关矩阵的算法.为了降低镜频干扰、交调和互调干扰,接收机采用了双中频方案.模拟测试结果证明了该方案的可行性.     

干扰环境中多波束阵列天线的指向优化

通常多波束阵列天线的指向是固定的,在干扰环境下对于接近其子波束方向的强干扰的抑制能力较差。多波束指向优化问题是指,在子波束方位间隔保持不变的情况下,使得多波束整体指向在小范围内可调整,以尽量避开干扰进入子波束的情况,从而抑制强干扰、提高多波束输出的信干噪比。以输出总功率之和最小化为准则,推导了最优调向方法和次优的快速方法,后者用"等效波束"的概念来解释多波束对干扰信号的总体响应。仿真表明,基于自适应波束形成的快速调向方法既可接近最优调向方法的性能,又能较大地减少运算量。